En Vivo Evaluación del desarrollo del callo de fractura durante la cicatrización ósea en ratones usando un dispositivo de osteosíntesis de MRI-compatible para el fémur de ratón
Summary
La evaluación del desarrollo de tejido en el callo de fractura durante la cura de hueso endocondral es esencial para monitorear el proceso de curación. Aquí, Divulgamos el uso de una resonancia magnética (MRI)-compatible con fijador externo para fémur de ratón para permitir MRI las exploraciones durante la regeneración ósea en los ratones.
Abstract
Curación de fractura endocondral es un proceso complejo que involucra el desarrollo de tejido fibroso, cartilaginoso y óseo en el callo de fractura. La cantidad de los diferentes tejidos en el callo proporciona información importante sobre la fractura cura progreso. Disponible en vivo técnicas longitudinalmente, controlar el desarrollo de tejido de callo en estudios preclínicos de la curación de fractura con pequeños animales incluyen radiografía digital y la proyección de imagen de µCT. Sin embargo, ambas técnicas sólo son capaces de distinguir entre el tejido mineralizado y no mineralizado. Por lo tanto, es imposible diferenciar cartílago de tejido fibroso. En cambio, la proyección de imagen de resonancia magnética (RM) visualiza estructuras anatómicas basadas en su contenido en agua y por lo tanto, podrían ser capaces de identificar de forma no invasiva suave del tejido y del cartílago en el callo de fractura. Aquí, Divulgamos el uso de un fijador externo de MRI-compatible para el fémur de ratón para permitir las exploraciones de MRI durante la regeneración ósea en los ratones. Los experimentos demostraron que el fijador y un dispositivo de montaje a medida permiten IRM repetitivas, permitiendo análisis longitudinal del desarrollo de tejido de callo de fractura.
Introduction
Curación de fractura secundaria es la forma más común de cicatrización ósea. Es un proceso complejo que mímico aspectos específicos de ontogenic endocondral osificación1,2,3. El hematoma de fractura temprana consiste en predominante de las células inmunes, granulación y tejido fibroso. Tensión de oxígeno baja alta tensiones biomecánicas dificultan la diferenciación de osteoblastos en el boquete de la fractura, y promoción la diferenciación de células progenitoras en condrocitos4,5,6. Estas células comienzan a proliferar en el sitio de la lesión para formar una matriz cartilaginosa proporcionando estabilidad inicial del hueso fracturado. Durante la maduración del callo, condrocitos ser hipertróficas, experimentan apoptosis, o trans-se diferencian en osteoblastos. Neovascularización en la zona de transición de cartílago a hueso proporciona niveles elevados de oxígeno, que permite la formación de tejido óseo7. Después ósea tiende un puente sobre la brecha de la fractura, se incrementa la estabilidad biomecánica y remodelación osteoclástica del callo de fractura externa se produce obtener hueso fisiológico contorno y estructura3. Por lo tanto, la cantidad de tejido fibroso, cartilaginoso y óseo en el callo de fractura proporciona importante información sobre el proceso de curación del hueso. Perturbado o retrasada la curación llega a ser visible por alteraciones del desarrollo del tejido de callo en los seres humanos y ratones8,9,10,11. Disponible en vivo técnicas longitudinalmente controlar desarrollo de tejido de callo en preclínica fractura cura estudios con animales pequeños incluyen radiografía digital y µCT de12,13. Sin embargo, ambas técnicas sólo son capaces de discriminar entre tejido mineralizado y no mineralizado. Por el contrario, MRI proporciona contraste tejidos blandos excelente y por lo tanto, podría ser capaces de identificar los tejidos blandos y cartílago en el callo de fractura.
Trabajos previos demostraron resultados prometedores para post mortem MRI en ratones con fracturas articulares RM14 e in vivo en ratones durante defecto intramembranosa del hueso curativo15. Sin embargo, ambos estudios también declaró contraste de tejido y resolución espacial limitada. Previamente hemos demostrado la viabilidad de MRI de alta resolución en vivo para la evaluación longitudinal de la formación de un callo suave durante fractura endocondral murino curación16. Aquí, Divulgamos el protocolo para el uso de un fijador externo de MRI-compatible para la osteotomía del fémur en ratones para supervisar el desarrollo de tejido de callo longitudinalmente durante la fractura endocondral proceso de curación. El diseño de un dispositivo de montaje a la medida para la inserción del fijador externo garantiza una posición estandarizada durante los análisis repetidos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Modificaciones y resolución de problemas:
El objetivo principal de este estudio era describir un protocolo para el uso de un fijador externo de MRI-compatible para la osteotomía del fémur en el ratón con la capacidad para monitorear el desarrollo de tejido de callo longitudinalmente durante el proceso de curación de fractura endocondral. El diseño de un dispositivo de montaje a la medida para la inserción del fijador externo garantiza una posición estandarizada durante…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos Sevil Essig, Stefanie Schroth, Verena Fischer, Katja Prystaz, Yvonne Hägele y Anne Subgang excelente soporte técnico. También agradecemos a la Fundación alemana de investigación (CRC1149, INST40/499-1) y la Alemania AO Trauma Fundación para la financiación de este estudio.
Materials
| Anaesthesia tube | FMI, Seeheim, Germany | ZUA-82-ANA-TUB-Mouse | |
| Anaesthetic machine | FMI, Seeheim, Germany | ZUA-82-GME-MA | |
| Artery forceps | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BH104R | |
| Autoclave | Systec, Wettenberg, Germany | DX-150 | |
| Autoclaving packaging | Stericlin, Feuchtwangen, Germany | 2301-04/06/10/12/16 | |
| Avizo software | FEI, Burlington, USA | – | Version 8.0.1 |
| BioSpec 117/16 magnetic resonance imaging system | Bruker Biospin, Ettlingen, Germany | 117/16 | |
| Bulldog clamp | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BH 021R | |
| Carbon steel scalpel no. 11/15 | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BA211/215 | |
| Ceramic mounting pin 0.45 mm | RISystem, Davos, Switzerland | HS691490 | |
| Clindamycin (300 mg / 2ml) | Ratiopharm, Ulm, Germany | – | |
| Dressing forceps 115 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD210R | |
| Dressing forceps 130 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD025R | |
| Drill bit coated 0.45 mm | RISystem, Davos, Switzerland | HS820420 | |
| Durogrip needle holder 125 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BM024R | |
| Foliodrape | Hartmann, Heidenheim, Germany | 2513026 | |
| Frekaderm | Fresenius, Bad Homburg, Germany | 4928211 | |
| Gigli saw 0.44 mm | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.590.110.25 | |
| Hand drill | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.390.130-01 | |
| Heating plate | FMI, Seeheim, Germany | IOW-3704 | |
| Hygonorm gloves | Hygi, Telgte, Germany | 2706 | |
| Isoflurane | Abbot, London, UK | Forene | |
| Micro forceps 155 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD343R | |
| Micro scissors 120 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | FD013R | |
| Mouse FixEx L 0.7 mm | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.611.300-10 | |
| Needle case for drills | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BL911R | |
| Needle holder | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB078R | |
| Octenisept | Schülke, Norderstedt, Germany | 121403 | |
| Osirix software | Pixmeo SARL, Bernex, Switzerland | – | Version 4.0 |
| Oxygen, medical grade | MTI, Ulm, Germany | – | |
| Resolon 5/0 | Resorba, Nürnberg, Germany | 88143 | |
| Saline 0.9% | Braun, Melsungen, Germany | 3570350 | |
| Scalpel handle 125 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB073R | |
| Scissors 150 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BC006R | |
| Sealer for autoclave packaging | Hawo GmbH, Obrigheim, Germany | HM500 | |
| Sterican 27 G | Braun, Melsungen, Germany | 4657705 | |
| Sterile surgical blades no. 11/15 | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB511/515 | |
| Surgical gloves | Hartmann, Heidenheim, Germany | Peha-micron 9425712 | |
| Surgical light | Maquet SA, Ardon, France | Blue line 80 | |
| Syringes 5 ml | Braun, Melsungen, Germany | Injekt 4606051V | |
| Tissue forceps 80 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | OC091R | |
| Tramadol 25 mg/l | Grünenthal, Aachen, Germany | 100mg/ml | |
| Vasofix Safety | Braun, Melsungen, Germany | 4268113S-01 | |
| Vicryl 5-0 | Ethicon, Norderstedt, Germany | V30371 | |
| Visdisic eye ointment | Bausch & Lomb, Berlin, Germany | 3099559 |
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