Summary
نموذج كسر فخذي مغلقة مورين هو منصة قوية لدراسة شفاء الكسر ورواية الاستراتيجيات العلاجية للتعجيل بتجديد العظام. والهدف من هذا البروتوكول الجراحية توليد الانفرادية كسور الفخذ مغلقة في الفئران باستخدام قضبان الصلب إينتراميدولاري لتحقيق الاستقرار في عظم الفخذ.
Abstract
كسور العظام تفرض عبئا اقتصادية هائلة على المرضى، بالإضافة إلى درجة كبيرة تؤثر على نوعية حياتهم. الاستراتيجيات العلاجية التي تعزز كفاءة العظام شفاء غير موجودة، وفي ارتفاع الطلب. النماذج الحيوانية فعالة واستنساخه من كسور شفاء ضرورية لفهم العمليات البيولوجية المعقدة المرتبطة بتجديد العظام. تم إنشاء العديد من نماذج حيوانية لشفاء الكسر على مر السنوات؛ ومع ذلك، ظهرت مؤخرا نماذج كسر مورين كأدوات قوية لدراسة شفاء العظام. وقد وضعت مجموعة متنوعة من نماذج مفتوحة ومغلقة، ولكن نموذج كسر فخذي مغلقة وتبرز كطريقة بسيطة لتوليد نتائج سريعة واستنساخه بطريقة ذات صلة فسيولوجيا. والهدف من هذا البروتوكول الجراحية هو توليد الانفرادية كسور الفخذ مغلقة في الفئران وتيسير استقرار بعد كسر في عظم الفخذ بإدراج قضبان الصلب إينتراميدولاري. على الرغم من أن أجهزة مثل مسمار أو برغي توفر قدر أكبر من الاستقرار المحوري والتناوب، ويوفر استخدام رود إينتراميدولاري استقرار كاف لنتائج متسقة الشفاء دون إنتاج العيوب الجديدة في نسيج العظام أو إتلاف القريبة لينة الأنسجة. ويستخدم التصوير الشعاعي لرصد تطور تشكيل دشبذ والاتحاد عظمى، ويعيد البناء اللاحقة من دشبذ عظمى. نتائج شفاء العظام عادة المقترنة بقوة العظام تلتئم ويقاس باختبار اﻻلتوائية. لا يزال، فهم الأحداث الخلوية والجزيئية المبكرة المرتبطة بإصلاح كسر أمر بالغ الأهمية في دراسة تجديد أنسجة العظام. نموذج كسر فخذي مغلقة في الفئران مع التثبيت إينتراميدولاري بمثابة منصة جذابة لدراسة شفاء كسور العظام وتقييم الاستراتيجيات العلاجية للتعجيل بالشفاء.
Introduction
كسور من بين الإصابات الأكثر شيوعاً التي تحدث لنظام العضلات والعظام وترتبط بعبء الاجتماعية واقتصادية هائلة، بما في ذلك تكاليف العلاج التي من المتوقع أن تتجاوز مبلغ 25 بیلیون سنوياً في الولايات المتحدة1، 2. على الرغم من أن غالبية الكسور تشفي دون وقوع أي حادث، شفاء يرتبط بالتوقف كبيرة وخسارة في الإنتاجية. 5-10% تقريبا من جميع الكسور يؤدي تأخر الشفاء أو غير الأعضاء في الاتحاد، بسبب العمر أو الظروف الصحية المزمنة الكامنة وراء الأخرى، مثل هشاشة العظام والسكري3،،من45. لا العلاجات الدوائية التي وافقت عليها إدارة الأغذية والعقاقير متوفرة حاليا التئام العظام تتسم بالكفاءة، وتقصير وقت الاسترداد.
شفاء الكسر عملية معقدة وديناميكية للغاية تشمل التنسيق بين أنواع متعددة من الخلايا. ومن ثم، فهم شامل للأحداث الخلوية والجزيئية المرتبطة بتجديد العظام أمر حاسم لتحديد الأهداف العلاجية أن التعجيل بهذه العملية. كما مع غيرها من الأمراض البشرية، إنشاء نموذج الحيوان قابلة للغاية واستنساخه أمر حاسم في دراسة شفاء العظام. الحيوانات الكبيرة، مثل الأغنام والخنازير، خصائص يعيد العظام والميكانيكا الحيوية مشابهة للبشر، ولكن غالية الثمن، وتتطلب وقتاً كبيرا في الشفاء، وليست سهولة قابلة للتلاعب بالجينات6. من ناحية أخرى، تقدم نماذج الحيوانات الصغيرة، مثل الفئران والجرذان، العديد من المزايا، بما في ذلك سهولة المناولة، وانخفاض تكاليف الصيانة ودورات تربية قصيرة وأقصر وقت شفاء7. وعلاوة على ذلك، جينوم الفأر هو تماما متتابعة، مما يسمح للتلاعب السريع والجيل من المتغيرات الجينية. وهكذا، الفأر نظام نموذجي قوية لدراسة الأمراض البشرية، الإصابات، وإصلاح8. في البشر، وكانوا مثل هشاشة العظام والسكري تزيد من احتمال تأخر شفاء. عدد من النماذج القائمة الماوس المتاح لدراسة آثار كانوا مثل هشاشة العظام والسكري على إصابات العظام والشفاء. المرضى الذين يعانون من مرض هشاشة العظام قد تشكيل العظام انخفاض ملحوظ خلال المراحل اللاحقة من كسر الشفاء9. معرض ovariectomized الفئران (أف) فقدان العظام السريع والعظام تأخر التئام مماثلة للتي لوحظت في مرض هشاشة العظام بعد سن إلياس10،11. بالإضافة إلى ذلك، العديد من نماذج الماوس من النوع الأول والنوع الثاني من السكري تقليد تعمل كتلة العظم منخفضة وشفاء الكسر البصر ينظر في11من البشر. وعلاوة على ذلك، نماذج كسر مورين بمثابة منصة متعددة لدراسة العمليات البيولوجية المعقدة التي تحدث في دشبذ واستكشاف استراتيجيات علاجية الرواية أن الإسراع بتجديد أنسجة العظام.
على الرغم من الاختلافات في بنية العظام والايض، العملية الشاملة لكسر العظام شفاء تظل متشابهة جداً في الفئران والبشر، والتي تنطوي على مزيج من اندوتشوندرال والتحجر intramembranous متبوعاً بإعادة عرض العظام. التحجر Endochondral ينطوي على تجنيد خلايا السلف مستقرة أقل ميكانيكيا المناطق المحيطة بالفجوة الكسر، حيث أنها تفرق في chondrocytes التي تضخم وطاغية الغضروف لإنتاج دشبذ ناعمة. الموجه الثانية من الخلايا السلف التسلل دشبذ وتفرق في خلايا الاوستيوبلاستس الناضجة التي تفرز جديدة العظام مصفوفة12،13،،من1415. خلال intramembranous التحجر، المتكفل على السطوح بيريوستيل وبطانة العظم مباشرة تفرق في مصفوفة إفراز خلايا الاوستيوبلاستس وتيسير سد كسر الفجوة9،11،12 ،13. معا، اندوتشوندرال وأوسيفيكيشنز إينتراميمبرانوس يسفر عن وضع دشبذ الثابتة، التي يتم تشكيلها كذلك على مر الزمن لتشكيل العظام ثانوي قوية قادرة على دعم الأحمال الميكانيكية13،14 ،15. في صحة البشر، وتستغرق عملية الشفاء 3 أشهر تقريبا، بالمقارنة مع 35 يوما فقط في الفئران16.
شفاء الكسر عادة ودرست باستخدام أما نماذج العمليات الجراحية المفتوحة أو المغلقة17. فتح النهج الجراحية، مثل الجيل من وجود عيوب خطيرة الحجم أو إكمال العظم، وتوحيد مكان الإصابة والهندسة للحد من الانحرافات الناجمة عن كسور المسحوقة. أوستيوتوميس بمثابة نموذجا ممتازا لدراسة الآلية الكامنة وراء غير الأعضاء في اتحاد لأنه غالباً ما يتم تأخير الشفاء بالمقارنة مع كسور مغلقة. وعلاوة على ذلك، مطلوب تثبيت خارجية صلبة لتثبيت العظم أوستيوتوميزيد، بمعنى التجديد سيعتمد أساسا على التحجر intramembranous. النهج الجراحية المفتوحة استخدام الأجهزة مثل تأمين المسامير ودبوس-مقاطع ولوحات تأمين توفير الاستقرار المحوري والتناوبية لكسر أطرافه؛ ولكن مثل هذه الأجهزة مكلفة وتتطلب إلى حد كبير مزيدا من الوقت في عملية جراحية18،19،،من2021. من ناحية أخرى، استقرت النماذج المغلقة مع جهاز تثبيت إينتراميدولاري بسيطة، مما يسمح لعدم الاستقرار ما يكفي لحفز شفاء endochondral. نتيجة لذلك لا تحاكي نماذج الكسور المغلقة سهولة شروط غير الأعضاء في الاتحاد. تقنيات التثبيت الداخلية، مثل إينتراميدولاري دبابيس ومسامير ومسامير ضغط، ومفيدة كما رخيصة وسهلة الاستخدام، وتقليل الوقت في الجراحة21،،من2223. في بعض الحالات، يتم إدراج دبابيس إينتراميدولاري قبل الكسر، ولكن الانحناء دبوس إينتراميدولاري يمكن أن تؤدي إلى أنجوليشن أو التشريد من كسر عظم الفخذ، المساهمة في حجم متغير دشبذ والشفاء. موقع الكسر والهندسة أكثر صعوبة لتوحيد النماذج المغلقة، كما أنها يتم إنشاؤها باستخدام جهاز الانحناء ثلاث نقاط، حيث يتم إسقاط وزن في diaphysis. ومع ذلك، يوفر هذا النهج الجراحية بالأسلوب السليم، نتائج سريعة ومتناسقة. وعلاوة على ذلك، يخدم نموذج كسر مغلق كأداة ذات صلة سريرياً لدراسة الكسور الناجمة عن تأثير قوة عالية أو الإجهاد الميكانيكي22.
وكان هذا البروتوكول الجراحية مقتبس من الأساليب المذكورة سابقا باستخدام دبوس إينتراميدولاري استقرار قصبة كسور في الجرذان والفئران22،،من2425. أولاً، يتم إدراج إبرة إينتراميدولاري من قطره صغيرة من خلال الشق إينتراكونديلار ﻹنشاء نقطة دخول، وهو عرض جويديويري قبل توليد كسر عرضية في ميدشافت فخذي استخدام الجاذبية تعتمد على ثلاث نقاط جهاز الانحناء. في أعقاب نجاح توليد كسر فخذي مغلقة، أدرج قضيب إينتراميدولاري من قطر أكبر عبر الأسلاك دليل على استقرار كسر عظم الفخذ. هذا الأسلوب يتجنب خطر تأخر تضميد الجراح الناجمة عن أنجوليشن دبوس إينتراميدولاري أثناء الكسر، كما يسمح موضع الكسر بعد رود لتثبيت إعادة التنظيم والأمثل لعظم الفخذ المصاب.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
كان تنفيذ الإجراء التالي بموافقة من "إنديانا جامعة كلية للطب المؤسسية الحيوان الرعاية" واستخدام اللجنة (إياكوك). وأجريت جميع العمليات الجراحية في البقاء على قيد الحياة تحت ظروف معقمة كما ورد في المبادئ التوجيهية للمعاهد الوطنية للصحة. إدارة الألم وخطر الإصابة بالالتهابات مع السليم مسكنات الألم والمضادات الحيوية ضمان التوصل إلى نتائج ناجحة.
1-التخدير والتحضير
- وزن الماوس وتخدير مع خليط من الكيتامين (100 مغ/كغ) وإكسيلازيني (10 مغ/كغ) تدار عن طريق داخل المسار (القائمة). ضع الماوس في أقفاص فارغة ورصد ذلك حتى أنه هو مخدراً تماما.
- تأكد من أن الماوس هو مخدراً باستخدام إصبع قرصه منعكس. تطبيق مرهم العيون عينية لحمايتها من الجفاف.
- إزالة الفراء من الجزء الأيمن. مسح أسفل الموقع الجراحي مع إيثانول فرك و 70% على أساس مادة اليود. فرك موقع الجراحية بدءاً من وسط الركبة وجعل عملية تمشيط دائرية إلى الخارج. كرر هذا x 3 مع دعك الطازجة، تنتهي مع الإيثانول 70%.
- إدارة جرعة قبل الجراحة من البوبرينورفين هيدروكلوريد التسكين (0.03 مغ/كغ) تحت الجلد لإدارة الألم بعد العمل الجراحي الفوري.
- ضع الماوس على لوحة تدفئة تغطيها وسادة جراحية معقمة.
2-العمليات الجراحية نهج
ملاحظة: قبل الكسر، الوزن والطول قطره تجريبيا تحدد لسلالة معينة، والعمر، والجنس من الفئران قبل الجراحة. هذا الإجراء الجراحي هو الأمثل للفئران الذكور C57BJ6 في 10 أسابيع عمر.
- ضع الماوس على ظهرها والمرنة في الركبة في الساق من المنطوق. استخدام شفرة المبضع، جعل شق 1.5 سم تتمحور حول الركبة.
- جانبياً تهجير الرضفة استخدام الملقط لفضح النهاية البعيدة لعظم الفخذ. إدراج إبرة حقن فولاذ المقاوم للصدأ طويل 25-قياس 1.5 في مركز الاخدود trochlear، أسفل طول القناة النخاع في طريقة إلى الوراء، ومن خلال نهاية عظم الفخذ الدانية. أخذ الأشعة سينية لضمان وضع pin الصحيح.
ملاحظة: يجب إنهاء الإبرة الجهة الظهرية من الماوس لإنشاء مسار جويديويري. - تمرير 4 في تنغستن طويل 36-قياس جويديويري من خلال رمح الإبرة، تدخل عبر لوحة الوصل في عظم الفخذ القاصي وتخرج المجسم مشطوف الحواف في الجهة الظهرية من الماوس.
- بعد وضع جويديويري نجاح، بعناية إزالة الإبرة 25-قياس عن طريق سحب بلطف على لوحة الوصل أثناء الضغط أطرافه وفي جويديويري في المكان. تأكيد إيداع جويديويري بالأشعة السينية.
- عقد وزن ز 391 من ارتفاع 34.6 سم فوق القرص الأثر (الشكل 1A). دعم موقف عظم الفخذ أفقياً عبر اثنين النقاط، أن هذه الراحة منطقتي إينتيرتروتشانتيريك وسوبراكونديلار من عظم الفخذ في الساندين الدعم (الشكل 1B) وعلى الجانب الأفقي من الطرف المصاب يواجه نقطة التحميل (الرقم 1 ). انخفاض الوزن وإزالة الماوس بعناية من الجهاز مباشرة بعد الكسر.
- تأكيد موقع الكسر بالأشعة السينية.
- إدراج 24-قياس الفولاذ المقاوم للصدأ الأنابيب هيبوديرميك على مدى جويديويري لتحقيق الاستقرار في كسر عظم الفخذ.
ملاحظة: هذا التطبيق قد تتطلب بعض القوة كنقطة دخول تم إنشاؤها باستخدام إبرة لقطرها أصغر. هذا الاختلاف في قطر يمنع عمليا ترحيل محتمل قضيب قياس 24 من خلال نهاية عظم الفخذ الدانية. يمكن أن يرى عمق الإدراج يدوياً كما أنابيب كليلة تجتمع العظام القشرية من تروتشانتير أكبر. - تأكيد موقف قضبان الصلب وتثبيت كسور عظم الفخذ بالأشعة السينية قبل إزالة جويديويري.
- قطع أنابيب الزائدة في نهاية البعيدة لعظم الفخذ باستخدام قواطع للأسلاك. دفن الأنابيب المكشوفة تحت سطح condyles استخدام الملقط لتطبيق قوة نزولي لطيف، مع الحرص على عدم انخﻻع الركبة.
- تغيير موضع الرضفة باستخدام الملقط. إغلاق موقع شق مع 5-0 خياطة قابلة لامتصاص.
3-بعد العملية الجراحية إدارة
- في أعقاب عملية جراحية، الفئران قد يكون حقن تصل إلى 500 ميليلتر من عقيمة المالحة عبر الطريق القائمة لمساعدتها على الانتعاش بعد العملية الجراحية.
- مراقبة الحيوانات على سرير إنعاش ساخنة حتى أنها توقظ من الجراحة. بمجرد الإسعافية، إعادتهم إلى القفص بهم.
- تواصل عن كثب الفئران لعدة أيام بعد الجراحة التأكد من أنها هي الشفاء بشكل صحيح واستعادة الحركة. إدارة البوبرينورفين هيدروكلوريد التسكين (0.03 مغ/كغ) تحت الجلد كل ح 6 لمدة 3 أيام بعد الجراحة، وحسب الحاجة بعد ذلك. تجنب استخدام العقاقير غير الستيرويدية المضادة للالتهابات (المسكنات) كما أنها أظهرت أن يضعف العظام الشفاء بعد عملية جراحية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
وقد رصد التنفيذ الناجح للعملية الجراحية مع التصوير الشعاعي. وتشمل الخطوات الرئيسية الإدراج إبرة إينتراميدولاري، ووضع الأسلاك دليل، تحريض كسر عرضية في ميدشافت فخذي، وتحقيق الاستقرار السليم مع رود إينتراميدولاري (الشكل 2Aأنا - 2Aiv). تم رصد تطور الشفاء دشبذ الكسر مع الصور الشعاعية أسبوعية تصل إلى 28 يوما بعد الجراحة (الشكل 2). عند الانكسار بعد انتهاء أيام 10-16، chondrocytes خضع تضخم وتنتج الغضروف حاملة لتشكيل دشبذ ناعمة بارزة.
فهم الأحداث الخلوية والجزيئية أوائل المشاركين في اندوتشوندرال وأوسيفيكيشنز إينتراميمبرانوس من المهم عند دراسة شفاء كسور العظام. قصبة كانت ملطخة تولويدين الأزرق عند الانكسار بعد 7 و 14 يوما لتصور تشكيل مصفوفة غضروف في كسر الفجوة (الشكل 3A). تشكيل غضروف 7 أيام يمكن اكتشافها بعد الكسر وتتماشى مع الفجوة الكسر بكسر ما بعد 14 يوم.
عقب تشكيل دشبذ لينة، الآكلة ريسوربيد الغضروف متكلسة، وتوليفها ناضجة من خلايا الاوستيوبلاستس العظام المصفوفة الجديدة. في البداية، كان ترسب مصفوفة العظام داخل دشبذ مكانياً غير محددة، ولكن إعادة عرض الغضروف متكلسة، مع مرور الوقت، أنتجت هياكل محددة أكثر في المنطقة الوسطى والمنطقة المحيطة من دشبذ الكسر. الكولاجين من النوع 1 (COL1) مكون رئيسي لمصفوفة العظام، والتعبير عنه وأظهرت المنظمة المكانية والمبلغ النسبي لمصفوفة العظام التي تم كسر ما بعد 14 يوما الحالية (الشكل 3B). أخذت معا، تظهر هذه البيانات منسقة إنتاج الغضروف ومصفوفة العظام الأولية خلال شفاء endochondral.
بعد ذلك، خلال أيام 17-35 بعد كسر، تدريجيا وكان تشكيلها العظام الأولية لتشكيل العظام ثانوي قوية تشبه التي ميدشافت القشرية12. وكشف التحليل (الصغرى-CT) التصوير المقطعي ميكروكومبوتيد حجم دشبذ انخفض بحوالي 50% بين الكسر بعد انتهاء أيام 14 و 28، مما يدل إعادة عرض فعالة من دشبذ (الشكل 4A - 4B). على الرغم من أن تقنيات التصوير الشعاعي تقديم تقييم قيمة محتوى العظام والمصغرة، ينبغي إجراء اختبار اﻻلتوائية لتقييم قوة العظام بالنسبة لعظم الفخذ contralateral غير مضرورة بشكل صحيح.
رقم 1: رسم تخطيطي لجهاز الكسر، وموضع الماوس أثناء توليد كسر. (أ) هذا الفريق يوضح رسم تخطيطي للجهاز الذي يستخدم لإنشاء الكسور وتحديد المكونات: (A1) أثر القرص والمكسرات (أ2) والخيوط قضبان، (أ3) منصة علوية، عمودي (A4) وظائف، (أ5) الربيع وشأنك، (أ6) منصة أقل، (أ7) مرحلة الدعم، (أ8) مقبض مخرش، و (A 9) القاعدة. الأسهم تشير إلى تشريد نحو انخفاض قضبان الخيوط وشأنك بعد إسقاط وزن على القرص الأثر. كسور (ب) يتم إنشاؤها في diaphysis منتصف باستخدام شفرة مقصلة (ب1) في حين إينتيرتروتشانتيريك والمناطق سوبراكونديلار لعظم الفخذ التي تدعمها أعمدة الإسناد (ب2). (ج) إظهار هذه الصور وضع أطرافهم هند الماوس عبر الساندين الدعم قبل الجيل من كسر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: كسر التعريفي وشفاء التقدم رصدها باستخدام التصوير الشعاعي. أخذ الصور الشعاعية (A) من الفئران طوال عملية جراحية عرض إدخال إبرة 25-قياس (منظمة العفو الدولية) إلى الوراء من خلال طول عظم الفخذ، (أخي) موضع جويديويري 30-قياس التنغستن قبل ( أيي) توليد كسر عرضية، و (Aiv) تحقيق الاستقرار في كسر عظم الفخذ بقضيب قياس 24. واستخدمت الصور الشعاعية أسبوعية (ب) رصد التقدم لشفاء يصل إلى الكسر بعد 28 يوما. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3: تكوين الغضاريف والعظام الجديدة مصفوفة ترسب خلال التحجر endochondral. (أ) هذا الفريق يوضح أقسام نسيجية من 7 و 14 يوما النسيج القديم الملون مع تولويدين الأزرق. ويرد على هامش دشبذ باللون الأحمر. (ب) هذا الفريق يظهر immunohistochemistry تلطيخ لنوع الكولاجين 1 التعبير كالأخضر داخل دشبذ كسر 14 يوما بعد كسر (40 X والتكبير X 100). وقد كونتيرستينيد العينات مع DAPI لتصور النوى كالأزرق. سيارة = الغضروف؛ BM = نخاع العظام؛ أكتوبر = العظام القشرية القديمة؛ المصحف = العضلات. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4: تحليل دشبذ الكسر الجزئي-CT. (أ) هذا الفريق يظهر طولية ومستعرضة الصور المقطعية الصغرى للكسر callus في 14 و 28 يوما بعد كسر (n = 6/المجموعة). (ب) هذا الفريق يظهر حجم دشبذ يعني (مم3) في 14 و 28 يوما بعد الكسر. أشرطة الخطأ تمثل انحراف المعياري. تم إجراء المقارنة الإحصائية بين المجموعات المعاملة باستخدام مزاوج الذيل 2 طالب في تي-اختبار. الانحراف المعياري؛ ف < 0.05. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
والهدف من هذا الإجراء الجراحي توليد موحدة كسور الفخذ مغلقة في الفئران. مزايا رئيسية لهذا النموذج أن تثبيت الداخلية تجري بعد جيل الكسر، متجنبة بذلك أنجوليشن رود إينتراميدولاري. ربما الجانب الأكثر أهمية من هذا البروتوكول هو الجيل من كسر عرضية موحدة في ميدشافت فخذي، كما تعتمد على قوة الانحناء المطبقة وتحديد المواقع من أطرافهم هند هندسة الكسر. الموضع غير سليمة لعظم الفخذ خلال لحظة الانحناء يمكن أن تؤدي إلى كسور منحرف أو المسحوقة. يجب أن يكون ارتفاع الوزن وإسقاط تجريبية محددة سلفا، كما أنها تعتمد على السن والجنس، وسلالة من الفئران. يمكن التحكم تطبق القوة كذلك استخدام مادة اختبار الإله مزودة بجهاز الانحناء ثلاث نقاط بدلاً من وزن انخفض24. ومع ذلك، توليد كسور مع وزن انخفض نموذج ذات صلة سريرياً إصابات عالية التأثير أو المتصلة بالإجهاد.
وبالإضافة إلى ذلك، قد وضع مضاعفات أثناء العملية الجراحية. قد تصبح جويديويري خلع بعد جيل الكسر، مما أدى إلى اختلال من عظم الفخذ المصاب خلال تحقيق الاستقرار مع رود إينتراميدولاري. يمكن منع هذا الرصد مع التصوير الشعاعي قبل وبعد الجيل من الكسر. وفي حالة الكسور المسحوقة، ينبغي استبعاد الحيوان من الدراسة. وعلاوة على ذلك، الحيوانات رصداً دقيقا بعد الجراحة لهجرة رود إينتراميدولاري، كما يمكن أن يؤثر هذا على التنقل والشفاء من الجزء المصاب. القيد واحد من هذه التقنية هو أن في الأحياء الدقيقة-CT أو التصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي) تحليلات لا يمكن، يمس رود إينتراميدولاري كالفولاذ المقاوم للصدأ جودة الصورة. ولذلك، يمكن فقط هذه التحليلات المنجزة السابقين فيفو، بعد إزالة حذراً من قضبان إينتراميدولاري.
على الرغم من أن هناك العديد من الكسور مورين النماذج، نموذج كسر فخذي مغلقة تبرز بسيطة وفعالة، والأسلوب ذات الصلة سريرياً لدراسة تجديد العظام. التثبيت الداخلي مع رود إينتراميدولاري، كما هو مبين في هذا البروتوكول، يوفر الاستقرار كافية للعظام متسقة الشفاء، ولكن قد لا تزال تسمح لدرجة ما من حركة محورية والتناوب من عظم الفخذ المصاب. بينما فتح نماذج مثل osteotomies تسمح لتوليد موحدة "كسور"، أنها تتطلب تثبيت خارجية جامدة للعظام، والشفاء يعتمد على التحجر intramembranous. شفاء كسور العظام الطويلة الحادة عادة من خلال مزيج من اندوتشوندرال والتحجر إينتراميمبرانوس. ولذلك، كسور الفخذ مغلقة الموصوفة في هذا البروتوكول تقديم نموذج فسيولوجيا ذات صلة لدراسة الآلية الأساسية للشفاء العظام. الدراسات المستقبلية التي تشمل كسور الفخذ مغلقة مورين ستستفيد من وضع قضيب إينتراميدولاري راديولوسينت للسماح في فيفو تقنيات، مثل استخدام الأصباغ التباين لقياس تشكيل المفرج الجديد في التصوير أصيب أطرافهم. بالإجمال، نموذج مورين كسر فخذي مغلقة هو منصة جذابة لدراسة الأحداث الخلوية والجزيئية المرتبطة بإصابات العظام والتجدد وتحديد الأهداف العلاجية رواية للتعجيل بشفاء العظام.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ليس لها علاقة بالكشف عن مؤلفي هذه المخطوطة. الكتاب كذلك الدولة أنه لا توجد أي قيود على الوصول الكامل إلى جميع المواد المستخدمة في هذه الدراسة التي ذكرت في هذه المخطوطة.
Acknowledgments
كان يؤيد هذا العمل من المنح المقدمة من وزارة الدفاع (وزارة الدفاع) لنا الجيش الأبحاث الطبية والعتاد الأوامر (أوسامرمك) الكونغرس موجه الطبية البحوث البرامج (كدمرب) (PR121604)، والمعاهد الوطنية لالتهاب المفاصل و Musculoskeletal والأمراض (نيامس)، AR068332 R01 المعاهد الوطنية للصحة لاتحاد المغرب العربي سنكار الجلدية.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Oster Minimax Trimmer | Animal World Network | 78049-100 | |
| POVIDONE-IODINE | Thermo Fisher Scientific | 395516 | |
| OPHTHALMIC OINTMENT | Thermo Fisher Scientific | NC0490117 | |
| Styker T/Pump Warm Water Recirculator | Kent Scientific Corporation | TP-700 | |
| 1ml Sub-Q Syringe | Thermo Fisher Scientific | 309597 | |
| ENCORE Sensi-Touch PF | Moore Medical LLC | 30347 | Latex, powder-free surgical glove |
| PrecisionGlide 25G Hypodermic Needles | Thermo Fisher Scientific | 14-826-49 | |
| Ultra-High-Temperature Tungsten Wire, | McMaster-Carr | 3775K37 | 0.005" Diameter, 1/16 lb. Spool, 380' Long |
| 304 stainless steel, 24G thin walled tubing | Microgroup Inc | 304h24tw-5ft | |
| #15 Scalpel Blades | Fine Science Tools | 10015-00 | |
| #10 Scalpel Blades | Fine Science Tools | 10010-00 | |
| Narrow Pattern Forceps | Fine Science Tools | 11002-12 | Serrated/Straight/12cm |
| Iris Forceps | Fine Science Tools | 11066-07 | 1x2 Teeth/Straight/7cm |
| Dissector Scissors | Fine Science Tools | 14081-09 | Slim Blades/Angled to Side/Sharp-Sharp/10cm |
| Fine Scissors | Fine Science Tools | 14058-11 | ToughCut/Straight/Sharp-Sharp/11.5cm |
| Olsen-Hegar Needle Holder with Suture Cutter | Fine Science Tools | 12002-12 | Straight/Serrated/12cm/with Lock |
| Crile Hemostat | Fine Science Tools | 13004-14 | Serrated/Straight/14cm |
| Tungsten Wire Cutter | ACE Surgical Supply Co., Inc. | 08-051-90 | ACE #150 Wire Cutter, tungsten carbide tips |
| 3-0 VICRYL Suture | Ethicon Suture | J423H | 3-0 VICRYL UNDYED 27" FS-2 CUTTING |
| piXarray 100 Digital Specimen Radiography System | Bioptics, Inc | Cabinet x-ray system | |
| Einhorn 3-Point Bending Device | N/A | N/A | Custom Built |
References
- Schnell, S., Friedman, S. M., Mendelson, D. A., Bingham, K. W., Kates, S. L. The 1-Year Mortality of Patients Treated in a Hip Fracture Program for Elders. Geriatric Orthopaedic Surgery & Rehabilitation. 1 (1), 6-14 (2010).
- Burge, R., et al. Incidence and economic burden of osteoporosis-related fractures in the United States, 2005-2025. Journal of Bone and Mineral Research. 22 (3), 465-475 (2007).
- Cunningham, B. P., Brazina, S., Morshed, S., Miclau, T. III Fracture healing: A review of clinical, imaging and laboratory diagnostic options. Injury. 48, S69-S75 (2017).
- Einhorn, T. A. Can an anti-fracture agent heal fractures? Clinical Cases in Mineral and Bone Metabolism. 7 (1), 11-14 (2010).
- Hak, D. J., et al. Delayed union and nonunions: epidemiology, clinical issues, and financial aspects. Injury. 45, Suppl 2. S3-S7 (2014).
- Decker, S., Reifenrath, J., Omar, M., Krettek, C., Muller, C. W. Non-osteotomy and osteotomy large animal fracture models in orthopedic trauma research. Orthopaedic Reviews (Pavia). 6 (4), 5575 (2014).
- Histing, T., et al. Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting. Bone. 49 (4), 591-599 (2011).
- Jacenko, O., Olsen, B. R. Transgenic mouse models in studies of skeletal disorders. Journal of Rheumatology Supplement. 43, 39-41 (1995).
- Nikolaou, V. S., Efstathopoulos, N., Kontakis, G., Kanakaris, N. K., Giannoudis, P. V. The influence of osteoporosis in femoral fracture healing time. Injury. 40 (6), 663-668 (2009).
- Bain, S. D., Bailey, M. C., Celino, D. L., Lantry, M. M., Edwards, M. W. High-dose estrogen inhibits bone resorption and stimulates bone formation in the ovariectomized mouse. Journal of Bone and Mineral Research. 8 (4), 435-442 (1993).
- Haffner-Luntzer, M., Kovtun, A., Rapp, A. E., Ignatius, A. Mouse Models in Bone Fracture Healing Research. Current Molecular Biology Reports. 2 (2), 101-111 (2016).
- Einhorn, T. A., Gerstenfeld, L. C. Fracture healing: mechanisms and interventions. Nature Reviews in Rheumatology. 11 (1), 45-54 (2015).
- Schindeler, A., McDonald, M. M., Bokko, P., Little, D. G. Bone remodeling during fracture repair: The cellular picture. Seminar in Cellular and Developmental Biology. 19 (5), 459-466 (2008).
- Ai-Aql, Z. S., Alagl, A. S., Graves, D. T., Gerstenfeld, L. C., Einhorn, T. A. Molecular mechanisms controlling bone formation during fracture healing and distraction osteogenesis. Journal of Dental Research. 87 (2), 107-118 (2008).
- Gerstenfeld, L. C., et al. Three-dimensional Reconstruction of Fracture Callus Morphogenesis. Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 54 (11), 1215-1228 (2006).
- Marsell, R., Einhorn, T. A. Emerging bone healing therapies. Journal of Orthopaedic Trauma. 24, Suppl 1. S4-S8 (2010).
- Lybrand, K., Bragdon, B., Gerstenfeld, L. Mouse models of bone healing: fracture, marrow ablation, and distraction osteogenesis. Current Protocols of Mouse Biology. 5 (1), 35-49 (2015).
- Garcia, P., et al. The LockingMouseNail--a new implant for standardized stable osteosynthesis in mice. Journal of Surgical Research. 169 (2), 220-226 (2011).
- Histing, T., et al. An internal locking plate to study intramembranous bone healing in a mouse femur fracture model. Journal of Orthopaedic Research. 28 (3), 397-402 (2010).
- Garcia, P., et al. A new technique for internal fixation of femoral fractures in mice: impact of stability on fracture healing. Journal of Biomechistry. 41 (8), 1689-1696 (2008).
- Holstein, J. H., et al. Advances in the establishment of defined mouse models for the study of fracture healing and bone regeneration. Journal of Orthopaedic Trauma. 23 (5 Suppl), S31-S38 (2009).
- Bonnarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone. Journal of Orthopaedic Research. 2 (1), 97-101 (1984).
- Holstein, J. H., Menger, M. D., Culemann, U., Meier, C., Pohlemann, T. Development of a locking femur nail for mice. Journal of Biomechistry. 40 (1), 215-219 (2007).
- McBride-Gagyi, S. H., McKenzie, J. A., Buettmann, E. G., Gardner, M. J., Silva, M. J. Bmp2 conditional knockout in osteoblasts and endothelial cells does not impair bone formation after injury or mechanical loading in adult mice. Bone. 81, 533-543 (2015).
- Williams, J. N., et al. Inhibition of CaMKK2 Enhances Fracture Healing by Stimulating Indian Hedgehog Signaling and Accelerating Endochondral Ossification. Journal of Bone and Mineral Research. , (2018).
