Summary
Das murine geschlossenen femoralen Fraktur-Modell ist eine leistungsfähige Plattform, Frakturheilung zu studieren und neue therapeutische Strategien zur Knochenregeneration zu beschleunigen. Das Ziel dieses chirurgischen Protokolls soll einseitige geschlossenen femorale Frakturen bei Mäusen mit einem intramedullären Stahl-Stab Femur zu stabilisieren.
Abstract
Knochenbrüchen verhängen eine enorme sozio-ökonomische Belastung für Patienten zusätzlich zu erheblichen Auswirkungen auf ihre Lebensqualität. Therapeutische Strategien, die effiziente Knochenheilung zu fördern sind nicht Existent und in der hohen Nachfrage. Effektive und reproduzierbare Tiermodellen der Heilung Frakturen sind erforderlich, zu verstehen, die komplexe biologische Prozesse Knochenregeneration zugeordnet. Im Laufe der Jahre wurden viele Tiermodellen der Frakturheilung generiert; murine Fraktur Modelle entstanden jedoch vor kurzem als leistungsfähige Werkzeuge zur Knochenheilung zu studieren. Eine Vielzahl von offenen und geschlossenen Modelle wurden entwickelt, aber das geschlossene femoralen Fraktur-Modell hebt sich als eine einfache Methode zur Erzeugung von schnelle und reproduzierbare Ergebnisse in einer physiologisch relevanten Weise. Das Ziel dieses chirurgischen Protokolls ist einseitige geschlossenen femorale Frakturen bei Mäusen zu generieren und erleichtern eine Stabilisierung nach dem Bruch des Oberschenkelknochens durch das Einfügen eines intramedullären Stahl-Stabes. Obwohl Geräte wie einen Nagel oder eine Schraube größeren Axial- und Rotations-Stabilität bieten, stellt die Verwendung von eine intramedulläre Rute eine ausreichende Stabilisierung für konsequente heilende Ergebnisse ohne produzieren neue Mängel im Knochengewebe oder Beschädigung in der Nähe soft Gewebe. Radiologische Bildgebung wird verwendet, um das Fortschreiten der Kallus-Bildung, knöchernen Union und anschließenden Umbau des knöchernen Kallus zu überwachen. Knochen Heilung Ergebnisse sind in der Regel verbunden mit der Kraft des geheilten Knochens und mit Torsions Tests gemessen. Dennoch, das Verständnis der frühen zellulären und molekularen Ereignisse im Zusammenhang mit Fraktur Reparatur ist von entscheidender Bedeutung bei der Untersuchung von Knochen Geweberegeneration. Die geschlossenen femoralen Fraktur-Modell bei Mäusen mit intramedulläre Fixierung dient als eine attraktive Plattform zu studieren, Knochen Frakturheilung und bewerten Sie therapeutische Strategien um die Heilung zu beschleunigen.
Introduction
Frakturen gehören zu den häufigsten Verletzungen am Bewegungsapparat auftreten und sind verbunden mit einer enormen sozio-ökonomischen Belastung, einschließlich der Behandlungskosten, die projiziert werden, um die $ 25 Milliarden jährlich in den Vereinigten Staaten1übertreffen, 2. Obwohl die Mehrheit der Frakturen ohne Zwischenfälle heilen, ist die Heilung mit erheblichen Ausfallzeiten und Produktivitätsverluste verbunden. Etwa 5-10 % aller Frakturen führen eine verzögerte Heilung oder Pseudarthrose, aufgrund des Alters oder andere zugrunde liegende chronische Krankheiten wie Osteoporose und Diabetes Mellitus3,4,5. Keine FDA-zugelassene pharmakologischen Behandlungen gibt es derzeit zu fördern, effiziente Knochenheilung und Recovery-Zeit zu verkürzen.
Frakturheilung ist ein komplexer und sehr dynamischen Prozess unter Einbeziehung der Koordination mehrerer Zelltypen. Daher ist ein umfassendes Verständnis der zellulären und molekularen Ereignisse im Zusammenhang mit Knochenregeneration entscheidend zur Identifizierung der therapeutischen Ziele, die diesen Prozess beschleunigen. Als mit anderen menschlichen Krankheiten ist die Einrichtung sehr zugänglich und reproduzierbare Tiermodell entscheidend in der Studie der Knochenheilung. Größere Tiere wie Schafe und Schweine haben Knochen umgestaltet Eigenschaften und Biomechanik ähnlich wie beim Menschen, aber sind teuer, erfordern erhebliche heilende Zeit und sind nicht ohne weiteres zugänglich Genmanipulation6. Auf der anderen Seite bieten kleiner Tiermodelle, wie Ratten und Mäuse, viele Vorteile, unter anderem eine einfache Handhabung, geringe Kosten für Wartung, kurze Zuchtzyklen und eine kürzere heilende Zeit7. Darüber hinaus ist die Maus Genom vollständig sequenziert und ermöglicht die schnelle Manipulation und Erzeugung der genetischen Varianten. Somit ist die Maus ein leistungsfähiges Modellsystem menschlichen Erkrankungen, Verletzungen, zu studieren und8reparieren. Beim Menschen erhöhen Begleiterkrankungen wie Osteoporose und Diabetes Mellitus die Wahrscheinlichkeit für eine verzögerte Heilung. Eine Reihe von vorhandenen Maus-Modelle sind zur Untersuchung der Auswirkungen von Folgeerkrankungen wie Osteoporose und Diabetes Mellitus auf Knochen Verletzung und Heilung. Patienten mit Osteoporose haben eine deutlich verminderte Knochenbildung während der neueren Stadien der eine Frakturheilung9. Ovariectomized (OVX) Mäusen weisen raschem Knochenverlust und verzögerte Knochenheilung ähnlich wie bei postmenopausalen Osteoporose10,11beobachtet. Darüber hinaus imitieren viele Mausmodelle vom Typ I und Typ II-Diabetes, die niedrigen Knochen Masse Phänotypen und beeinträchtigt Frakturheilung in Menschen11gesehen. Darüber hinaus murinen Fraktur Modelle dienen als eine vielseitige Plattform, die komplexe biologische Prozesse, die in die Hornhaut zu studieren und erforschen neue therapeutische Strategien, die Knochen Geweberegeneration beschleunigen.
Trotz der Unterschiede in der Knochenstruktur und des Stoffwechsels, den Gesamtprozess der Knochenbruch Heilung bleibt sehr ähnlich bei Mäusen und Menschen, bei denen eine Kombination aus Endochondral und intramembranous Verknöcherung gefolgt von Knochenaufbau. Endochondral Verknöcherung umfasst die Rekrutierung von Vorläuferzellen zu weniger mechanisch stabilen Regionen rund um den frakturspalt, wo sie in Chondrozyten, die Hypertrophie und mineralisieren die Knorpel differenzieren um einen weichen Kallus zu produzieren. Die zweite Welle der Vorläuferzellen der Kallus zu infiltrieren und differenzieren in Reife Osteoblasten, die neuen Knochen Matrix12,13,14,15absondern. Während intramembranous Verknöcherung Vorfahren auf der periostalen und endosteal Oberflächen direkt in Matrix sezernierenden Osteoblasten differenzieren und erleichtern die Überbrückung der Fraktur Lücke9,11,12 ,13. Zusammen, führen die Endochondral und intramembranous Verhärtungen zu die Entwicklung der eine harte Schwiele, die im Laufe der Zeit einen starke sekundäre Knochen in der Lage, mechanische Belastungen13,14 bilden weitere umgebaut ist ,15. Bei gesunden Menschen dauert der Heilungsprozess ca. 3 Monate, verglichen mit nur 35 Tage in Mäusen16.
Frakturheilung ist häufig mit entweder offen oder geschlossen chirurgische Modelle17untersucht worden. Offen chirurgische Ansätze, wie die Erzeugung von einer kritischen Größe defekt oder vollständige Osteotomie, standardisieren die Verletzung Lage und Geometrie, Abweichungen von zerkleinertem Frakturen verursacht zu reduzieren. Osteotomien dienen als ein hervorragendes Modell den zugrunde liegende Mechanismus hinter einer Pseudarthrose zu studieren, weil Heilung oft verzögert, ist im Vergleich zu geschlossenen Frakturen. Darüber hinaus ist eine starre Fixateur externe erforderlich zur Stabilisierung der osteotomized Knochens, was bedeutet, dass die Regeneration in erster Linie von der intramembranous Verknöcherung abhängen. Offen chirurgische Ansätze Nutzung Geräte wie Verriegelung Nägel, stiftklemmen und Verriegelung Platten zur axialen und Rotations Stabilität der gebrochenen Gliedmaßen; aber solche Geräte sind teuer und erfordern deutlich mehr Zeit in der Chirurgie18,19,20,21. Auf der anderen Seite sind geschlossene Modelle mit einem einfachen intramedulläre Fixierung Gerät, damit genügend Instabilität Endochondral Heilung stimulieren stabilisiert. Infolgedessen geschlossene Fraktur Modelle nicht leicht die Bedingungen für eine Pseudarthrose imitieren. Osteosynthese-Techniken, wie intramedulläre Pins, Nägel und Kompression Schrauben sind vorteilhaft, da sie billig, einfach zu bedienen sind, und minimieren Sie die Zeit im OP21,22,23. In einigen Fällen intramedulläre Pins sind vor dem Bruch eingefügt, aber die Biegung der intramedullären Pin Winkelungen oder Verschiebung der gebrochenen Oberschenkelknochen, einen Beitrag zu einer Variable Kallus Größe und Heilung führen kann. Die Fraktur Lage und Geometrie sind schwieriger zu standardisieren in geschlossene Modelle, wie sie erzeugt werden, mit einem Dreipunkt-Biege Gerät, wobei eine Gewicht auf die Diaphyse fallen gelassen wird. Aber mit der richtigen Technik bietet dieser chirurgischen Ansatz schnelle und konsistente Ergebnisse. Darüber hinaus dient das geschlossene Fraktur-Modell als klinisch relevante Werkzeug, Frakturen, die durch hohe Kraft Auswirkungen oder mechanische Beanspruchung22zu studieren.
Dieses chirurgische Protokoll wurde von den zuvor beschriebenen Methoden mit einem intramedullären Pin zur Stabilisierung des gebrochener Oberschenkelknochen bei Ratten und Mäusen22,24,25angepasst. Erstens eine intramedulläre Nadel mit einem kleinen Durchmesser wird durch die Intracondylar Kerbe, eine Anlaufstelle zu etablieren und ein Führungsdraht wird vor dem Generieren einer queren Fraktur der femoralen Midshaft mit einen Schwerkraft-abhängige Dreipunkt-eingeführt Biegevorrichtung. Im Anschluss an die erfolgreiche Generierung einer geschlossenen femoralen Fraktur ist eine intramedulläre Rute mit einem größeren Durchmesser über den Führungsdraht zur Stabilisierung des gebrochenen Oberschenkelknochens eingearbeitet. Diese Methode vermeidet die Gefahr der verzögerten Heilung durch die Winkelung der intramedullären Pin während die Fraktur verursacht, wie die Platzierung der Rute Post-Fraktur zur Neupositionierung und optimierter Stabilisierung des verletzten Femur erlaubt.
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Protocol
Die folgende Prozedur wurde mit Genehmigung der Indiana Universität Schule von Medizin institutionelle Animal Care und Nutzung Committee (IACUC) durchgeführt. Alle überleben Operationen wurden unter sterilen Bedingungen durchgeführt, wie von den NIH-Richtlinien beschrieben. Schmerzen und Infektionsrisiko verwaltet wurden mit richtigen Schmerzmittel und Antibiotika, um ein erfolgreiches Ergebnis zu gewährleisten.
1. Anästhesie und Vorbereitung
- Wiegen Sie die Maus und Betäuben sie mit einer Mischung von Ketamin (100 mg/kg) und Xylazin (10 mg/kg) verabreicht über die intraperitoneal (i.p.)-Route. Platzieren Sie den Mauszeiger in einem leeren Käfig und zu überwachen Sie, bis es vollständig sediert ist.
- Stellen Sie sicher, dass die Maus mit einer Zehe Prise Reflex sediert ist. Gelten Sie ophthalmologische Salbe für die Augen, sie zu schützen vor dem Austrocknen.
- Entfernen Sie das Fell aus der rechten Extremität. Wischen Sie die Operationsstelle mit ein jodhaltiges Gestrüpp und 70 % Ethanol. Scheuern der Operationsstelle beginnend in der Mitte des Knies und eine kreisförmige Schwung nach außen zu machen. Wiederholen Sie diese 3 X mit frischen Peelings, endend mit 70 % igem Ethanol.
- Verwalten Sie eine präoperative Dosis von Buprenorphin-Hydrochlorid Analgesie (0,03 mg/kg) subkutan für die unmittelbare postoperative Schmerztherapie.
- Platzieren Sie den Mauszeiger auf ein Heizkissen, bedeckt von einem sterilen op Pad.
2. chirurgische Vorgehen
Hinweis: Vor dem Bruch, sollte das Gewicht und der Fallhöhe empirisch für die spezifische Belastung, Alter und Geschlecht der Mäuse vor der Operation bestimmt werden. Dieses Operationsverfahren ist optimiert für C57BJ6 männliche Mäuse im Alter von 10 Wochen.
- Platzieren Sie den Mauszeiger auf den Rücken und die Knie des operativen Beines flex. Mit einem Skalpellklinge, machen Sie einen 1,5 cm Schnitt mittig über dem Kniegelenk.
- Seitlich zu verdrängen die Patella mit Pinzette, um das distale Ende des Oberschenkelknochens verfügbar zu machen. Einfügen einer 1,5 - In langen 25-Gauge Edelstahl Injektionsnadel in der Mitte der trochlear Nut über die gesamte Länge des medullären Kanals in gewissem Sinne retrograde und durch das proximale Ende des Oberschenkelknochens. Nehmen Sie eine Röntgenaufnahme, die richtige Platzierung des Stiftes zu gewährleisten.
Hinweis: Die Nadel sollte die dorsale Seite der Maus zum Erstellen eines Pfads für den Führungsdraht verlassen. - Übergeben Sie ein 4 - In-lange 36-Gauge Wolfram Führungsdraht durch die Welle der Nadel, durch das Drehkreuz am distalen Femur betreten und verlassen der Abschrägung an der dorsalen Seite der Maus.
- Entfernen Sie nach der erfolgreichen Platzierung der Führungsdraht vorsichtig die 25-Gauge-Nadel durch leichtes Ziehen an der Nabe während der Extremität und der Führungsdraht in Position zu halten. Bestätigen Sie die Platzierung der Führungsdraht durch Röntgen.
- Halten Sie ein 391 g Gewicht aus einer Höhe von 34,6 cm über die Auswirkungen Disc (Abbildung 1A). Unterstützt die Position der Femur horizontal über die beiden Punkte, so dass die intertrochanteric und Supracondylar Regionen des Oberschenkelknochens auf Unterstützung Ambosse (Abbildung 1 b) und die laterale Seite des Gliedes die Ladestelle (Abbildung 1 steht ). Fallen Sie das Gewicht, und entfernen Sie vorsichtig die Maus aus dem Gerät sofort nach der Fraktur.
- Bestätigen Sie den Bruch Speicherort durch Röntgen.
- Fügen Sie subkutane 24-Gauge edelstahlleitungen über den Führungsdraht den gebrochenen Oberschenkelknochen zu stabilisieren.
Hinweis: Diese Anwendung kann einige Kraftaufwand erfordern, wie der Einstieg mit Hilfe einer Nadel mit einem kleineren Durchmesser generiert wurde. Dieser Unterschied im Durchmesser verhindert wirksam eine mögliche Migration der 24-Spur-Stange durch das proximale Ende des Oberschenkelknochens. Die Tiefe der Einfügung kann manuell während der stumpfe Schlauch die Kortikalis des Trochanter Major trifft spüren. - Bestätigen Sie die Position der Stahl-Stab und die Stabilisierung des gebrochenen Femur von x-ray vor dem Entfernen der Führungsdraht.
- Schneiden Sie die überschüssige Schläuche am distalen Ende des Oberschenkelknochens mit Drahtschneider. Begrabe den freiliegenden Schläuche unter der Oberfläche der Kondylen mit Pinzette, eine sanftere Kraft nach unten, ohne dabei das Kniegelenk verrücken anzuwenden.
- Positionieren Sie die Patella mit Pinzette. Schließen Sie die Schnitt-Website mit einer 5-0 resorbierbaren Naht.
3. die Nachbehandlung
- Nach der Operation können die Mäuse mit bis zu 500 µL steriler Kochsalzlösung über die i.p.-Route, um sie in ihre postoperative Genesung unterstützen injiziert werden.
- Überwachen Sie die Tiere auf einem beheizten Erholung Bett, bis sie von der Operation zu wecken. Wenn ambulante, kehren sie an ihren Käfig.
- Weiterhin aufmerksam verfolgen die Mäuse für mehrere Tage nach der Operation, damit sie richtig heilen und Mobilität wiederzuerlangen. Verwalten Sie Buprenorphin-Hydrochlorid Analgesie (0,03 mg/kg) subkutan alle 6 h für 3 Tage nach der Operation und nach Bedarf danach. Vermeiden Sie die Verwendung von nicht-steroidalen Antirheumatika (NSAR), da sie nachweislich beeinträchtigt Knochenheilung nach der Operation.
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Representative Results
Die erfolgreiche Durchführung des chirurgischen Eingriffs wurde mit radiologischen Bildgebung überwacht. Wichtige Schritte umfassen die Einfügung eines intramedullären Nadel, die Platzierung von einem Führungsdraht, die Induktion einer quer Fraktur an der femoralen Midshaft und die richtige Stabilisierung mit einem intramedullären Rute (Abbildung 2Aich - 2Aiv). Das heilende Fortschreiten der Fraktur Kallus wurde mit wöchentlichen radiologischen Bildern bis 28 Tage nach der Operation (Abbildung 2 b) überwacht. Bei 10-16 Tage nach dem Bruch der Chondrozyten unterzog sich Hypertrophie und produziert mineralisierten Knorpel um eine prominente weichen Kallus zu bilden.
Verständnis der frühen zellulären und molekularen Ereignisse Endochondral und intramembranous Verhärtungen beteiligt ist wichtig, wenn Knochen Frakturheilung studieren. Oberschenkelknochen wurden mit Toluidin bei 7 bis 14 Tage nach dem Bruch zu visualisieren, die Bildung der Knorpelmatrix im frakturspalt (Abbildung 3A) blau gefärbt. Die Bildung von Knorpel war nachweisbar 7 Tage nach der Fraktur und 14. Tag nach dem Bruch mit den frakturspalt ausgerichtet.
Nach der Bildung der weichen Kallus Osteoklasten resorbiert verkalkter Knorpel und Reife Osteoblasten synthetisiert neue Knochenmatrix. Am Anfang war die Knochen-Matrix-Ablagerung innerhalb der Kallus räumlich unspezifische, aber eine Umgestaltung des verkalkten Knorpels, im Laufe der Zeit produziert mehr definierte Strukturen in der Zentralregion und Peripherie der Fraktur Kallus. Kollagen Typ 1 (SP1) ist ein wichtiger Bestandteil der Knochenmatrix und seinen Ausdruck zeigte die Raumorganisation und relative Höhe der Knochenmatrix, die vorliegenden 14 Tage Post-Fraktur (Abb. 3 b) war. Zusammengenommen zeigen diese Daten die koordinierte Produktion von Knorpel und primäre Knochenmatrix während der Endochondral Heilung.
Danach war während 17-35 Tage nach dem Bruch, der primären Knochen allmählich umgebaut, um eine starke sekundäre Knochen ähnelt derjenigen der kortikalen midshaft12bilden. Microcomputed Tomographie (Mikro-CT) Analyse ergab das Kallus Volumen sank um etwa 50 % zwischen 14 und 28 Tagen nach dem Bruch, angibt, eine effektive Umbau der Kallus (Abbildung 4A - 4 b). Obwohl radiologische bildgebende Verfahren eine wertvolle Bewertung des Inhalts der Knochen und der Mikroarchitektur bereitstellen, sollten Torsionssteifigkeit Tests durchgeführt werden, um die Knochenfestigkeit im Vergleich zu nicht-verletzte kontralateralen Femur richtig einschätzen zu können.
Abbildung 1: ein Diagramm mit der Fraktur-Apparat und die Platzierung der Maus während der Generierung einer Fraktur. (A) dieses Panel zeigt ein Diagramm des Apparates zur Erzeugung von Frakturen und eine Identifikation der Komponenten:(1)die Auswirkungen Scheibe,(2)Muttern und Gewindestangen,(3)die obere Plattform (A4) vertikalen Pfosten, (A5) Frühjahr und Schaft, (A6) die untere Plattform,(7)die Unterstützung Bühne, (A8) die gerändelte Knopf und (A 9) die Basis. Die Pfeile zeigen eine nach unten gerichtete Verschiebung der Gewindestangen und Schaft, nachdem eine Gewicht auf die Auswirkungen Disc gelöscht wird. (B) Brüche entstehen an der Mitte Diaphyse mit einem Fallbeil (B1) während der intertrochanteric und Supracondylar Regionen des Oberschenkelknochens von Ambosse (B2) unterstützt werden. (C) zeigen diese Bilder, die Positionierung der Maus Hind Extremität über die Unterstützung Ambosse vor der Generierung einer Fraktur. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 2: Fraktur Induktion und Heilung Fortschreiten überwacht mithilfe der Radiographie. (A) radiologische Bilder der Mäuse wurden während der Operation zeigen (Ai) die Einfügung von einem 25-Gauge-Nadel Retrograd durch die Länge des Oberschenkelknochens (Aii) die Platzierung von 30-Gauge Wolfram Führungsdraht vor ( AIII) die Erzeugung von einer quer Fraktur und (Aiv) die Stabilisierung des gebrochenen Femur mit einem 24-Spur-Stab. (B) wöchentliche radiologische Bilder wurden verwendet, um den Verlauf der Heilung bis zu 28 Tagen nach dem Bruch zu überwachen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 3: Bildung von Knorpel und neue Knochen Matrix Deposition während Endochondral Verknöcherung. (A) dieses Panel zeigt histologischen Abschnitte 7 und 14-tägige alte Schwielen mit Toluidin gebeizt blau. Die Kallus Peripherie ist rot hervorgehoben. (B) dieses Panel zeigt die immunhistochemische Färbung für das Kollagen Typ 1 Ausdruck als grün innerhalb der Fraktur Kallus 14 Tage (40 X und 100 X Vergrößerung) Post-Fraktur. Die Proben wurden counterstained mit DAPI, Zellkerne blau zu visualisieren. Auto = Knorpel; BM = Knochenmark; Okt = alte kortikalen Knochen; Mus = Muskel. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 4: Mikro-CT-Analyse der Fraktur Kallus. (A) dieses Panel zeigt längs- und Mikro-CT-Schnittbilder der Fraktur Kallus bei 14 und 28 Tagen nach dem Bruch (n = 6/Gruppe). (B) dieses Panel zeigt die mittlere Kallus Lautstärke (mm3) bei 14 und 28 Tagen nach dem Bruch. Die Fehlerbalken repräsentieren eine Standardabweichung. Der statistische Vergleich zwischen den Behandlungsgruppen erfolgte mittels einer unpaaren 2-tailed Student t-test. Standardabweichung; p < 0,05. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
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Discussion
Dieses chirurgische Verfahren soll standardisierten geschlossenen femorale Frakturen bei Mäusen zu generieren. Ein wichtiger Vorteil dieses Modells ist, dass die interne Fixation nach der Generierung der Fraktur, wodurch eine Winkelung der intramedullären Stange stattfindet. Vielleicht ist der wichtigste Aspekt dieses Protokolls die Generation einer standardisierten quer Fraktur an der femoralen Midshaft, da die Fraktur-Geometrie ist abhängig von der angewandten Biegekraft und die Positionierung der hinteren Extremität. Falsche Positionierung des Oberschenkelknochens während das Biegemoment kann für schräge oder zerkleinertem Frakturen führen. Die Gewicht- and -Drop Höhe muss empirisch vorgegebenen sind abhängig von Alter, Geschlecht und Belastungen der Mäuse. Die einwirkende Kraft kann weiter gesteuert werden, mit einem Material-Prüfmaschine mit einem Dreipunkt-Biege Apparat anstelle eine Tiefe Taille Gewicht24ausgestattet. Generierung von Frakturen mit einem abgelegten Gewicht ist jedoch eine klinisch relevante Modell der High-Impact oder betonen-in Verbindung stehende Verletzungen.
Darüber hinaus können Komplikationen während des chirurgischen Eingriffs entwickeln. Der Führungsdraht kann nach der Generierung der Fraktur, führt zu einer Fehlausrichtung der verletzten Oberschenkelknochen während der Stabilisierung mit der intramedullären Rute ausgerenkt werden. Dies kann verhindert werden, durch die Überwachung mit radiologischen Bildgebung vor und nach der Generierung der Fraktur. Im Falle von zerkleinertem Frakturen sollte das Tier aus der Studie ausgeschlossen werden. Darüber hinaus sollten Tiere nach der Operation für die Migration der intramedullären Stange, engmaschig überwacht werden, da dies die Mobilität und die Heilung der verletzten Extremität beeinflussen könnte. Eine Einschränkung der Technik ist, dass in Vivo Mikro-CT oder Magnetresonanztomographie (MRT) Analysen sind nicht möglich, als die Edelstahl würde intramedulläre Stab die Bildqualität beeinträchtigen. Daher können diese Analysen nur durchgeführten ex Vivo, Anschluss an die sorgfältige Entfernung der intramedullären Stange sein.
Zwar gibt es viele Modelle der murinen Fraktur, sticht geschlossene femoralen Fraktur Modell als eine einfache, effiziente, und klinisch relevante Methode, um die Knochenregeneration zu studieren. Die interne Fixation mit einem intramedullären Stab, wie beschrieben in diesem Protokoll sorgt für ausreichende Stabilität für konsequente Knochenheilung, aber kann immer noch ein gewisses Maß an Axial- und rotatorische Bewegung des verletzten Femur ermöglichen. Während offene Modelle wie Osteotomien zur Erzeugung von "Frakturen standardisierte" erlauben, sie erfordern eine steife externe Fixation des Knochens, und die Heilung setzt auf intramembranous Verknöcherung. Akute lange Knochenbrüche heilen in der Regel durch eine Kombination aus Endochondral und intramembranous Verknöcherung. Daher bieten die geschlossenen femoralen Frakturen in diesem Protokoll beschrieben ein physiologisch relevanten Modell, um den zugrunde liegenden Mechanismus der Knochenheilung zu studieren. Zukünftige Studien mit murinen geschlossenen femoralen Frakturen würde profitieren von der Entwicklung einer strahlendurchlässig intramedulläre Rute für in Vivo bildgebende Verfahren, wie die Verwendung von Farbstoffen Kontrast zu die Bildung von neuen Gefäßsystem in Messen ermöglichen die Verletzte Gliedmaßen. Insgesamt das murine geschlossenen femoralen Fraktur-Modell ist eine attraktive Plattform, die zellulären und molekularen Ereignisse im Zusammenhang mit Verletzungen der Knochen und Regeneration zu studieren und identifizieren neue therapeutische Targets um die Knochenheilung zu beschleunigen.
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Disclosures
Die Autoren dieser Handschrift haben nichts preisgeben. Die weiteren Autoren, die es keine Beschränkungen für den vollen Zugriff auf alle Materialien, die in der Studie berichtet in diesem Manuskript verwendet gibt.
Acknowledgments
Diese Arbeit wurde unterstützt durch Zuschüsse aus dem Department of Defense (DoD) uns Army Medical Research und Materiel Command (USAMRMC) vom Kongress gerichtet Medical Research Programme (CDMRP) (PR121604) und das National Institute of Arthritis und Muskel-Skelett und Hautkrankheiten (NIAMS), NIH R01 AR068332, Uma Sankar.
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
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