En effektiv og reproduserbar protokoll for distraksjon Osteogenesis i en rotte modell fører til en funksjonell Spartments Femur
Summary
Denne studien beskriver en reproduserbar og detaljert med en nyutviklet eksterne fixator for distraksjon osteogenesis (gjøre) i rotte femur modell som tillater fysiologiske vektbærende av dyret etter fjerning av de eksterne fixator.
Abstract
Denne protokollen beskriver bruken av en nyutviklet eksterne fixator for distraksjon osteogenesis i en rotte femur modell. Distraksjon osteogenesis (DO) er en kirurgisk teknikk fører til bein etter en osteotomi. Osteotomized ekstremiteter flyttes fra hverandre av gradvis distraksjon å nå ønsket forlengelse. Denne fremgangsmåten er mye brukt i mennesker for nedre og øvre lem forlengelse, behandling etter et bein nonunion eller fornyelse av bein feil etter operasjonen for bone tumor excision og maxillofacial gjenoppbygging. Noen studier tydelig vise effektiviteten av deres protokollen å skaffe en funksjonell Spartments bein, dvs, bein som støtter fysiologiske vektbærende uten brudd etter fjerning av de eksterne fixator. Videre protokoller for kan variere og reproduserbarhet er begrenset av mangel på informasjon om sammenligning studier vanskelig. Målet med denne studien var å utvikle en reproduserbar protokoll som består av en passende eksterne fixator design for rotte lem forlengelse, med en detaljert kirurgisk teknikk som tillater fysiologiske vektbærende av dyret etter fjerning av eksterne fixator.
Introduction
Distraksjon osteogenesis (DO) er en kirurgisk teknikk brukte klinisk1,2,3,4 hos mennesker for lavere1,2 og øvre3 lem forlengelse, behandling etter et bein nonunion eller fornyelse av bein feil etter operasjonen for bone tumor excision også som maxillofacial rekonstruksjon4. GJØRE fører til bein regenerering etter plassering av en ekstern fixator i bein og osteotomi. Osteotomized ekstremiteter flyttes fra hverandre av gradvis distraksjon2 å nå ønsket forlengelse. En konsolideringsperioden følger, der det er ingen flere forlengelse.
Prosedyren er delt inn i tre distinkte faser: ventetid, distraksjon og konsolidering. Generelt, en 7-dagers ventetid periode starter bare etter osteotomi4. Dette gjør at bein reparasjon å starte det første trinnet av healing prosessen4. Ventetid periode etterfølges av en distraksjon periode der trekkraft styrker brukes til Spartments callus og omkringliggende bløtvev1,2,4. Når ønsket forlengelse begynner distraksjon stopper og konsolideringsperioden. I denne perioden opprettholdes den eksterne fixator inntil Spartments bein er funksjonell nok til å støtte fjerning sin.
Ulike parametere av påvirke bein reparasjon som lengde og hastighet på forlenge, typen eksterne fixator, frekvensen av distraksjon, lengden av konsolideringsperioden eller mekaniske påkjenninger på distrahert callus. Som et eksempel, kan den hastigheten og hyppigheten av forlenge føre til tidlig konsolidering5 eller avbrudd av prosessen ved å opprette uopprettelig skade som nekrotisk vev eller cyster innen callus6,7.
Mange gjør protokoller har vært brukt til forskjellige dyremodeller8,9,10 å studere bein reparasjon prosesser og bein konsolidering. I rotter, de fleste studier11,12,13,14,15 fokusert på hvordan å forkorte gjøre protokollen av påskynde callus konsolidering. Noen av disse eksperimentelle studier brukt eksterne fixators allerede kommersielt tilgjengelige menneskelige kliniske applikasjoner5,13,15,16. Men er disse typer eksterne fixator ikke egnet for gjør på rotte femur, som viser ulike Anatomiske egenskaper fra menneskelige femur. Videre vise noen studier tydelig effektiviteten av deres protokoller å skaffe en funksjonell Spartments bein7,16. Det er derfor vanskelig å sammenligne resultatene fra forskjellige gjøre studier, på grunn av deres forskjellige protokoller og mangel på informasjon om de eksterne fixator12,13,14,17.
Dermed var målet med denne studien å beskrive, i en rotte modell, en effektiv og reproduserbar protokoll for gjøre på femur som fører til en funksjonell Spartments bein. Dette utviklet vi en hjemmelaget og lett-å-bruke eksterne fixator spesielt for rotte femur, som vi har beskrevet i detalj i denne protokollen. Rundt de tekniske spesifikasjonene for denne enheten, tok vi hensyn alle grunnleggende begrensningene for en god fordeling av mekanisk slitasje og unngå produksjon av gjenværende stress. Tekniske spesifikasjoner inkludert en passende geometri til enheten tillater ren trekkraft kraft på bein og omkringliggende vev, en passende vekt for gangart av dyret, lengden på bein forlengelse, og en god samkjøring av bein segmenter uten produksjon av skjæring stress i skjæringspunktet mellom pinner og bein. Dessuten, denne enheten måtte brukes uten beroligende av dyret under distraksjon, biokompatible og sterilisert uten å skade. Etter 7 uker konsolidering, denne protokollen for gjør på rotte femur førte til en funksjonell Spartments Ben, demonstrert av dyr fysiologiske vektbærende uten brudd i de gjenfødte callus etter fjerning av de eksterne fixator. Fysiologiske gangart av dyrene var forenlig med arkitektoniske parametere fra mikro-CT analyse av gjenfødte callus og X-ray analyse.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne studien beskriver en reproduserbar protokoll som består av en passende eksterne fixator design for rotte lem forlengelse, med en detaljert kirurgisk teknikk som tillater fysiologiske vektbærende av dyret etter fjerning av de eksterne fixator. Våre gjøre protokollen førte til en funksjonell Spartments bein. Etter 47 dager av konsolidering, fjerning av hjemmelaget eksterne fixator og 2 dager med fysiologiske vektbærende av dyret ikke få noen brudd i regenererende callus. Takk til mikro-CT gjenoppbygging, bevis…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet og finansiert av CNRS Mecabio challenge.
Forfatterne takker dyr omsorg teknikeren for omsorg for dyrene i hele denne prosedyren. Forfatterne bekrefter også IVTV sentrale Lyon, gjennom Thierry Hoc. Takk til Marjorie Sweetko for språk revisjon.
Vi er takknemlig Marylène Lallemand, Cécile Génovésio og Patrick Laurent for deres bidrag til dette eksperimentelle studier.
Materials
| Kétamine | Renaudin | 578 540-2 | Supply by animal house |
| Médétomidine | Virbac | 6799091 | Supply by animal house |
| Sevoflurane | Centravet | 567 477-2 | Supply by animal house |
| Buprenorphine | Indivor France | 3400932731060 | Supply by animal house |
| Enrofloxacine | ChannelPharmaceutical Facturing | FR/V/4955220 | Supply by animal house |
| Piezotome | Satelec Acteon | F57510 | |
| Heating pet pad | Therasage | AL8365936 | Supply by the animal house |
| Dental X-ray | S.A.R.L Innovation médicales et dentaires | WYZ – BLUEX | |
| Winiwix Software | Softys Dental | PFT | |
| Micro-CT system | nanoScan SPECT/CT | GEIT-31105EN (05/14) | Subcontract by IVTV central Lyon |
| Micro-CT analysis Software | phoenix datos X2 reconstruction | none | Free software |
| Electric razor | Brawn | GT415 | Supply by animal house |
| Senn’s retractors | Word Precision Instruments | 501718 | Blunt version |
| Betadine Solution | Mundipharma Medical Company | D08AG02 | Supply by animal house |
| Resorbable suture thread (5.0) | Ethicon | JV1023 | Supply by animal house |
| Rugine | Word Precision Instruments | 503406 | |
| Mayo-Hegar needle holder | Word Precision Instruments | V503382 | |
| Metal drill | Beuterlock | V020944018003 | |
| Micro Olsen-Hegar Needle-holder | Word Precision Instruments | 501989 | |
| Mayo scissor | Word Precision Instruments | 501752 | |
| Scalpel | Word Precision Instruments | 500236 | |
| Sprague-Dawley | Janvier | none | 12 weaks and male |
References
- Jauregui, J. J., Ventimiglia, A. V., Grieco, P. W., Frumberg, D. B., Herznberg, J. E. Regenerate Bone stimulation following limb lengthening: a meta-analysis. BMC Musculoskelet Disord. 17 (1), 407 (2016).
- Morcos, M. W., Al-Jallad, H., Hamdy, R. Comprehensive review of Adipose Stem Cells and Their Implication in Distraction Osteogenesis and Bone Regeneration. Biomed Res Int. 2015 (842975), 1-20 (2015).
- Cansü, E., Ünal, M. B., Parmaksizoglu, F., Gürcan, S. Distraction lengthening of the proximal phalanx in distal thumb amputations. Acta Orthop Traumatol Turc. 49 (3), 227-232 (2014).
- Singh, M., Vashistha, A., Chaudhary, M., Kaur, G. Biological Basis of Distraction Osteogenesis – A Review. J Oral Maxillofac Surg Med Pathol. 28 (1), 1-7 (2016).
- Sailhan, F., Gleyzolle, B., Parot, R., Guerini, H., Viguier, E. Rh-BMP-2 in Distraction Osteogenesis: Dose Effect and Premature Consolidation. Injury. 41 (7), 680-686 (2010).
- Schiller, J. R., Moore, D. C., Ehrlich, M. G. Increased Lengthening Rate Decreases Expression of Fibroblast Growth Factor 2, Platelet-Derived Growth Factor, Vascular Endothelial Growth Factor, and CD31 in a Rat Model of Distraction Osteogenesis. J Pediatr Orthop. 27 (8), 961-968 (2007).
- Aronson, J., Shen, X. C., Skinner, R. A., Hogue, W. R., Badger, T. M., Lumpkin, C. K. Rat Model of Distraction Osteogenesis. J Orthop Res. 15 (2), 221-226 (1997).
- Aida, T., Yoshioka, I., Tominaga, K., Fukuda, J. Effects of latency period in a rabbit mandibular distraction osteogenesis. Int J Oral Maxillofac Surg. 32, 54-62 (2003).
- Lammens, J., Liu, Z., Aerssend, J., Dequeker, J., Fabry, G. distraction Bone Healing Versus Osteotomy Healing: A Comparative Biochemical Analysis. J Bone Miner Res. 13 (2), 279-286 (1998).
- Isefuku, S., Joyner, C. J., Simpson, A. H. R. W. A Murine Model of Distraction Osteogenesis. Bone. 27 (5), 661-665 (2000).
- Eberson, C. P., Hogan, K. A., Moore, D. C., Ehrlich, M. G. Effect of Low-Intensity Ultrasound Stimulation on Consolidation of the Regenerate Zone in a Rat Model of Distraction Osteogenesis. J Pediatr Orthop. 23 (1), 46-51 (2003).
- Özdel, A., Sarisözen, B., Yalçinkaya, U., Demirag, B. The Effect of HIF Stabilizer on Distraction Osteogenesis. Acta Orthop Traumatol Turc. 49 (1), 80-84 (2015).
- Takamine, Y., et al. Distraction Osteogenesis Enhanced by Osteoblastlike Cells and Collagen Gel. Clin Orthop Relat Res. 399, 240-246 (2002).
- Wang, X., Zhu, S., Jiang, X., Li, Y., Song, D., Hu, J. Systemic Administration of Lithium Improves Distracted Bone Regeneration in Rats. Calcif Tissue Int. 96 (6), 534-540 (2015).
- Xu, J., et al. Human Fetal Mesenchymal Stem Cell Secretome Enhances Bone Consolidation in Distraction Osteogenesis. Stem Cell Res Ther. 7 (1), (2016).
- Yasui, N., et al. Three Modes of Ossification during Distraction Osteogenesis in the Rat. Bone Joint J. 79 (5), 824-830 (1997).
- Chang, F., et al. Stimulation of EP4 Receptor Enhanced Bone Consolidation during Distraction Osteogenesis. J Orthop Res. 25 (2), 221-229 (2007).
- Nyman, J. S., et al. Quantitative Measures of Femoral Fracture Repair in Rats Derived by Micro-Computed Tomography. J Biomech. 42 (7), 891-897 (2009).
- Hsu, J. T., Wang, S. P., Huang, H. L., Chen, Y. J., Wu, J., Tsai, M. T. The assessment of trabecular bone parameters and cortical bone strength: a comparison of micro-CT and dental cone-beam CT. J Biomech. 46, 2611-2618 (2013).
- Xue, J., et al. NELL1 Promotes High-Quality Bone Regeneration in Rat Femoral Distraction Osteogenesis Model. Bone. 48 (3), 485-495 (2011).
- Mark, H., Bergholm, J., Nilsson, A., Rydevik, B., Strömberg, L. An External Fixation Method and Device to Study Fracture Healing in Rats. Acta Orthop. 74 (4), 476-482 (2003).
