Dieses Protokoll beschreibt eine Methode, um Frakturen an erwachsenen Mäusen durchzuführen und den Heilungsprozess zu überwachen.
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Methodenartikel
Querbruch des Mausfemurs mit stabilisierendem Stift
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Die Frakturreparatur ist eine wesentliche Funktion des Skeletts, die in vitro nicht zuverlässig modelliert werden kann. Ein Mausverletzungsmodell ist ein effizienter Ansatz, um zu testen, ob ein Gen, ein Genprodukt oder ein Medikament die Knochenreparatur beeinflusst, da murine Knochen die während der menschlichen Frakturheilung beobachteten Stadien rekapitulieren. Wenn eine Maus oder ein Mensch einen Knochen bricht, wird eine Entzündungsreaktion ausgelöst, und das Periost, eine Stammzellnische, die den Knochen selbst umgibt, wird aktiviert und expandiert. Zellen, die sich im Periost befinden, differenzieren sich dann zu einem vaskularisierten weichen Kallus. Der Übergang vom weichen Kallus zu einem harten Kallus erfolgt, wenn sich die rekrutierten Skelettvorläuferzellen in mineralisierende Zellen differenzieren und die Überbrückung der gebrochenen Enden zur Knochenvereinigung führt. Der mineralisierte Kallus wird dann umgebaut, um die ursprüngliche Form und Struktur des geheilten Knochens wiederherzustellen. Die Frakturheilung wurde an Mäusen mit verschiedenen Verletzungsmodellen untersucht. Dennoch ist der beste Weg, diesen gesamten biologischen Prozess zu rekapitulieren, den Querschnitt eines langen Knochens zu durchbrechen, der beide Kortexe umfasst. Dieses Protokoll beschreibt, wie eine stabilisierte, transversale Femurfraktur sicher durchgeführt werden kann, um die Heilung bei erwachsenen Mäusen zu beurteilen. Ein chirurgisches Protokoll mit detaillierten Ernte- und Bildgebungstechniken zur Charakterisierung der verschiedenen Stadien der Frakturheilung wird ebenfalls bereitgestellt.
Einleitung
Frakturen, Brüche in der Kontinuität der Knochenoberfläche, treten in allen Segmenten der Bevölkerung auf. Sie werden bei Menschen, die aufgrund von Alterung oder Krankheit zerbrechliche Knochen haben, schwer, und die Gesundheitskosten von Fragilitätsfrakturen werden in 5 Jahren voraussichtlich 25 Milliarden US-Dollar übersteigen 1,2,3,4,5. Das Verständnis der biologischen Mechanismen, die an der Frakturreparatur beteiligt sind, wäre ein Ausgangspunkt für die Entwicklung neuer Therapien, die darauf abzielen....
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Protokoll
Alle beschriebenen Tierversuche wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee der Harvard Medical Area genehmigt. In diesem Protokoll wurden 12 Wochen alte C57BL/6J-Mäuse (Männchen und Weibchen) verwendet. C57BL/6J männliche und weibliche Mäuse erreichen eine maximale Knochenmasse im Alter von etwa 12 Wochen mit Oberschenkelknochen, die breit genug sind, um einen stabilisierenden Stift unterzubringen, was sie zu einer geeigneten Belastung für dieses Protokoll15 macht.
1. Vorbereitung auf die Operation
- Autoklavieren Sie die chirurgischen Geräte, einschließlich chirurgischer Scheren,....
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Ergebnisse
Bei C57BL/6J-Mäusen schließt eine erfolgreiche Operation die zuvor erwähnten Heilungsschritte mit wenig bis gar keiner lokalen Entzündungsreaktion oder periostalen Beteiligung am scheinoperierten kontralateralen Femur ab. Ein Hämatom wird einige Stunden nach der Operation gebildet, und das Periost wird aktiviert, um Skelettvorläufer für die Chondrogenese zu rekrutieren. Verschiedene Zellpopulationen, wie z.B. Prx1+ mesenchymale Vorläufer, können während des Reparaturprozesses mit handelsüblichen fluoreszierend.......
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Diskussion
Das in diesem Protokoll beschriebene Verletzungsmodell umfasst alle vier signifikanten Schritte, die während der Heilung spontaner Frakturen beobachtet wurden, einschließlich (1) entzündungsfördernder Reaktion mit der Bildung des Hämatoms, (2) Rekrutierung von Skelettvorläufern aus dem Periost zur Bildung des weichen Kallus, (3) Mineralisierung des Kallus durch Osteoblasten und (4) Umbau des Knochens durch Osteoklasten.
Der in diesem Manuskript beschriebene chirurgische Eingriff ist für erwach.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben keine Interessenkonflikte offenzulegen.
Danksagungen
Wir danken Dr. Vicki Rosen für die finanzielle Unterstützung und Begleitung des Projekts. Wir möchten uns auch bei den Veterinär- und IACUC-Mitarbeitern der Harvard School of Medicine für die Beratung in Bezug auf die Steriltechnik, das Wohlergehen der Tiere und die Materialien, die zur Entwicklung dieses Protokolls verwendet wurden, bedanken.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 23 G x 1 TW IM (0,6 mm x 2 5 mm) Nadel | BD Präzision | 305193 | Verwendung als Führungsnadel |
| 27 G x 1 ¼ (0,4 mm x 30 mm) | BD | Präzisions-305136 | Verwendung als Stabilisierungsstift |
| 9 mm gewickelter Autoclip-Applier/-Entferner/Clip-Kit | Braintree Scientific, INC | ACS-KIT | |
| Alcian Blue 8 GX | Elektronenmikroskopie Sciences | 10350 | |
| Ammoniumhydroxid | Millipore Sigma | AX1303 | |
| Kreissäge X926.7 THIN-FLEX | Schleiftechnologien | CELBTFSG633 | |
| DREMEL 7700-1/15, 7,2 V Rotationswerkzeugsatz | Dremel | 7700 1/15 | |
| Eosin Y | ThermoScientific | 7111 | |
| Fein gebogene Präparierzange | VWR | 82027-406 | |
| Hämatoxulin Gill 2 | Sigma-Aldrich | GHS216 | |
| Salzsäure | Millipore Sigma | HX0603-4 | |
| Isofluran | Patterson Veterinary | 07-893-1389 | |
| Mikrochirurgisches Set | VWR | 95042-540 | |
| Orange G | Sigma-Aldrich | 1625 | |
| Phloxin B | Sigma-Aldrich | P4030 | |
| Povidon-Jod-Tupfer | PDI | S23125 | |
| SCANCO Medical & Micro; CT35 | Scanco | ||
| Buprenorphin mit langsamer Freisetzung | Zoopharm |
Referenzen
- Black, D. M., Rosen, C. J. Postmenopausal osteoporosis. The New England Journal of Medicine. 374, 2096-2097 (2016).
- Curtis, E. M., Moon, R. J., Harvey, N. C., Cooper, C. The impact of fragility fracture and approaches to osteoporosis risk assessment worldwide. Bone.
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Nachdrucke und Genehmigungen
