En minimal invasiv modell for å analysere Endochondral brudd i mus Under standardisert biomekaniske forhold
Summary
Denne protokollen beskriver en minimal invasiv osteosynthesis teknikken bruker en mulig intramedulær skruen for standardisert stabilisering av femur frakturer, som kan brukes til å analysere endochondral bein i mus.
Abstract
Bein helbredende modeller er nødvendig for å analysere komplekse mekanismer for brudd healing for å forbedre klinisk brudd behandling. I løpet av det siste tiåret, ble økt bruk av musen modeller i Ortopedisk forskning bemerket, sannsynligvis fordi musen modeller tilbyr en rekke genetisk endret stammer og spesiell Antistoffene for analyse av molekylære mekanismer av brudd healing. For å kontrollere biomekaniske betingelsene, er godt karakterisert osteosynthesis teknikker obligatorisk, også i mus. Her rapportere vi om utforming og bruk av en lukket bein healing modell å stabilisere femur brudd i mus. Mulig intramedulær skruen, medisinsk kvalitet rustfritt stål gir gjennom sprekken komprimering en aksial og roterende stabilitet sammenlignet med mest brukte enkel mulig intramedulær pinner, som viser en fullstendig mangel på aksial og roterende stabilitet. Stabiliteten av mulig intramedulær skruen tillater analyse av endochondral healing. En stor mengde callus vev, mottatt etter stabilisering med skruen, tilbyr ideelle forhold å høste vevet for biokjemiske og molekylære analyser. Flere fordeler av skruen er det faktum at skruen kan settes inn i femur med en minimal invasiv teknikk uten å indusere skade bløtvev. Avslutningsvis er skruen en unik implantatet som ideelt kan brukes i lukkede brudd healing modeller tilbyr standardiserte biomekaniske forholdene.
Introduction
Bein helbredende studier i mus er svært etterspurt et bredt spekter av antistoffer og genetisk endret dyr. Disse fakta kan studere molekylære mekanismer av bein healing1. I de siste årene utviklet ulike bein healing modeller for mus har vært2. Disse modellene kan deles inn i åpne modeller, som benet er osteotomized med en åpen lateral kirurgisk tilnærming og lukket modeller, der benet er brukket basert på brudd modell introdusert av Bonnares og Einhorn3. Bruker denne teknikken, standardisert tverrgående brudd kan produseres av en 3-punkts bøying enhet og mulig intramedulær implantater kan settes gjennom en liten mediale parapatellar snitt i en minimalt invasiv teknikk unngå en stor bløtvev traumer.
Mulig intramedulær skruen kan brukes for lukket brudd stabilisering i mus. Skruen tilbyr roterende og aksial stabilitet. Dette oppnås ved brudd komprimering gjennom en proksimale tråd og distale hodet4. Ytterligere fordeler av skruen er enkel kirurgiske teknikken, invasivity, lav lav karakteren implantat vekt og, spesielt, en høyere stabilitet gir standardisert og kontrollert biomekaniske forhold sammenlignet med andre mulig intramedulær implantater5. Faktisk mest lukket brudd modeller, fragmenter er stabilisert bare av enkel pinner, som er forbundet med en fullstendig mangel på roterende og aksial stabilitet og en høy risiko for pin og også brudd forvridning. Dette kan betydelig påvirke helbredelsesprosessen, som kan føre til forsinket helbredelse eller ikke-union formasjonen.
Det er velkjent at stabiliteten i brudd fiksering har en enorm innvirkning på den helbredende prosess6,7. En høy stive fiksering resulterer i intramembranous healing, mens en mindre rigid fiksering, som kan micromovements brudd gapet, resulterer i endochondral healing. Stabilisering av brudd med mulig intramedulær skruen viser hovedsakelig en endochondral healing med en stor mengde callus vev, særlig etter 2 uker brudd healing. Muligheten til å høste mye callus vev gjør analyse av flere parametere av forskjellige teknikker.
Her rapportere vi om design og anvendelse av mulig intramedulær skruen i mus, samt fordeler og ulemper i eksperimentelle studier på normal endochondral bein helbredelse.
Protocol
Representative Results
Discussion
Avgjørende skritt av kirurgiske prosedyren er å finne riktig inngangspunkt for skruen implantasjon i femur-Kondyler på intercondylar hakket samt optimal retningen på nålen parallelt med bein aksen for brotsjing av den mulig intramedulær hulrom. For å unngå en feil oppføring posisjon, bør kirurgen forberede hakket til en optimal visning er oppnådd. Bestemme retningen under brotsjing, bør femur av mus holdes med fingrene i en stabil posisjon. Et mer avgjørende skritt er innsetting av skruen i femur over guidek…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av RISystem AG, Davos, Sveits.
Materials
| Mouse Screw | RISystem AG | 221,100 | |
| Guide wire | RISystem AG | 521,100 | |
| Centering bit | RISystem AG | 590,205 | |
| Hand drill | RISystem AG | 390,130 | |
| Cotton-Swab (150 mm, small head) | Fink Walter GmbH | 8822428 | |
| Suture (5-0 Prolene) | Ethicon | 8614H | |
| Forceps | Braun Aesculap AG &CoKG | BD520R | |
| Scissors | Braun Aesculap AG &CoKG | BC100R | |
| Needle holder | Braun Aesculap AG &CoKG | BM024R | |
| 27 G needle | Braun Melsungen AG | 9186182 | |
| Scalpel blade size 15 | Braun Aesculap AG &CoKG | 16600525 | |
| Heat radiator | Sanitas | 605.25 | |
| Depilatory cream | Asid bonz GmbH | NDXZ10 | |
| Eye lubricant | Bayer Vital GmbH | 2182442 | |
| Xylazine | Bayer Vital GmbH | 1320422 | |
| Ketamine | Serumwerke Bernburg | 7005294 | |
| Tramadol | Grünenthal GmbH | 2256241 | |
| Disinfection solution (SoftaseptN) | Braun Melsungen AG | 8505018 | |
| CD-1 mice | Charles River | 22 | |
| X-ray Device | Faxitron MX-20, Faxitron X-ray Corporation | 2321A0988 | |
| Fracture device small | RISystem AG | 891,100 |
References
- Jacenko, O., Olsen, B. R. Transgenic mouse models in studies of skeletal disorders. J Rheumatol Suppl. 43, 39-41 (1995).
- Histing, T., et al. Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting. Bone. 49 (4), 591-599 (2011).
- Bonnarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone. J Orthop Res. 2 (1), 97-101 (1984).
- Holstein, J. H., et al. Development of a stable closed femoral fracture model in mice. J Surg Res. 153 (1), 71-75 (2009).
- Histing, T., et al. Ex vivo analysis of rotational stiffness of different osteosynthesis techniques in mouse femur fracture. J Orthop Res. 27 (9), 1152-1156 (2009).
- Claes, L., Augat, P., Suger, G., Wilke, H. J. Influence of size and stability of the osteotomy gap on the success of fracture healing. J Orthop Res. 15 (4), 577-584 (1997).
- Histing, T., et al. Characterization of the healing process in non-stabilized and stabilized femur fractures in mice. Arch Orthop Trauma Surg. 136 (2), 203-211 (2016).
- Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. A model for intramembranous ossification during fracture healing. J Orthop Res. 20 (5), 1091-1098 (2002).
- Cheung, K. M., Kaluarachi, K., Andrew, G., Lu, W., Chan, D., Cheah, K. S. An externally fixed femoral fracture model for mice. J Orthop Res. 21 (4), 685-690 (2003).
- Garcia, P., et al. A new technique for internal fixation of femoral fractures in mice: impact of stability on fracture healing. J Biomech. 41 (8), 1689-1696 (2008).
- Histing, T., et al. An internal locking plate to study intramembranous bone healing in a mouse femur fracture model. J Orthop Res. 28 (3), 397-402 (2010).
- Garcia, P., et al. The LockingMouseNail-a new implant for standardized stable osteosynthesis in mice. J Surg Res. 169 (2), 220-226 (2011).
- Histing, T., Klein, M., Stieger, A., Stenger, D., Steck, R., Matthys, R., Holstein, J. H., Garcia, P., Pohlemann, T., Menger, M. D. A new model to analyze metaphyseal bone healing in mice. J Surg Res. 178 (2), 715-721 (2012).
- Histing, T., Menger, M. D., Pohlemann, T., Matthys, R., Fritz, T., Garcia, P., Klein, M. An Intramedullary Locking Nail for Standardized Fixation of Femur Osteotomies to Analyze Normal and Defective Bone Healing in Mice. J Vis Exp. (117), (2016).
- Hiltunen, A., Vuorio, E., Aro, H. T. A standardized experimental fracture in the mouse tibia. J Orthop Res. 11 (2), 305-312 (1993).
- Manigrasso, M. B., O’Connor, J. P. Characterization of a closed femur fracture model in mice. J Orthop Trauma. 18 (10), 687-695 (2004).
- Holstein, J. H., Menger, M. D., Culemann, U., Meier, C., Pohlemann, T. Development of a locking femur nail for mice. J Biomech. 40 (1), 215-219 (2007).
- Claes, L. E., et al. Effects of mechanical factors on the fracture healing process. Clin Orthop Relat Res. 355 Suppl, S132-S147 (1998).
