Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

Etablering af en diafyseal lårbensfrakturmodel hos mus

Published: December 9, 2022 doi: 10.3791/64766
* These authors contributed equally

Summary

Denne protokol beskriver en kirurgisk procedure til etablering af en diafyseal fraktur i lårbenet hos mus, som stabiliseres med en intramedullær ledning, til brudhelingsundersøgelser.

Abstract

Knogler har en betydelig regenerativ kapacitet. Imidlertid er brudheling en kompleks proces, og afhængigt af sværhedsgraden af læsionerne og patientens alder og generelle sundhedsstatus kan der opstå fejl, hvilket fører til forsinket forening eller ikke-union. På grund af det stigende antal brud som følge af højenergitraumer og aldring er der et presserende behov for udvikling af innovative terapeutiske strategier til forbedring af knoglereparation baseret på kombinationen af skelet-/mesenkymale stamceller/stromale celler og biomimetiske biomaterialer. Til dette formål er brugen af pålidelige dyremodeller grundlæggende for bedre at forstå de vigtigste cellulære og molekylære mekanismer, der bestemmer helingsresultaterne. Af alle modellerne er musen den foretrukne forskningsmodel, fordi den tilbyder en bred vifte af transgene stammer og reagenser til eksperimentel analyse. Imidlertid kan etablering af brud hos mus være teknisk udfordrende på grund af deres lille størrelse. Derfor har denne artikel til formål at demonstrere procedurerne for kirurgisk etablering af en diafyseal lårbensbrud hos mus, som er stabiliseret med en intramedullær ledning og ligner den mest almindelige knoglereparationsproces gennem bruskcallusdannelse.

Introduction

Skelettet er et vitalt og funktionelt alsidigt organ. Skeletets knogler muliggør kropsholdning og bevægelse, beskytter de indre organer, producerer hormoner, der integrerer fysiologiske reaktioner, og er stedet for hæmatopoiesis og mineralopbevaring1. Hvis brækket, knogler har en bemærkelsesværdig evne til at regenerere og fuldt ud genoprette deres præ-skade form og funktion. Helingsprocessen begynder med dannelsen af et hæmatom og et inflammatorisk respons, som inducerer aktivering og kondensering af skeletstamceller / stamceller fra periosteum, endosteum og knoglemarv og deres efterfølgende differentiering til dannelse af den bløde bruskcallus. Brobygningen af de brudte ender sker derefter gennem en proces, der ligner endokondral knogledannelse, hvor det bruskstillads udvider og derefter mineraliserer og danner den hårde osseøse callus. Endelig ombygges den hårde callus gradvist af osteoklaster og osteoblaster for at genoprette den oprindelige knoglestruktur 2,3.

Selvom brudhelingsprocessen er ret robust, involverer den en indviklet opsummering af begivenheder og påvirkes signifikant af flere individuelle faktorer, herunder patientens generelle sundhedsstatus, alder og køn samt skadefaktorer, såsom tilstanden for mekanisk stabilisering af den brækkede knogle, forekomsten af infektion og sværhedsgraden af den omgivende bløddelsskade4, 5,6. Derfor er fejl almindelige, hvilket fører til udvikling af ikke-fagforening, hvilket i høj grad påvirker patientens rehabilitering og livskvalitet 7,8. På grund af det stigende antal brud som følge af højenergitraumer og aldring samt de høje omkostninger ved behandlinger er ikke-fagforeningsfrakturer blevet en byrde for sundhedssystemer over hele verden 9,10. Denne stigende byrde understreger det presserende behov for innovative terapeutiske strategier til forbedring af knoglereparation11,12 baseret på kombinationen af skelet / mesenkymale stamceller / stromale celler og biomimetiske biomaterialer13,14.

I forfølgelsen af dette mål er dyremodeller blevet brugt i vid udstrækning i undersøgelser, der sigter mod at forstå den grundlæggende biologi af brudhelingsmekanismer og i proof-of-concept prækliniske undersøgelser, der sigter mod at udtænke nye terapeutiske strategier til fremme af knoglereparation 15,16,17. Modeller med små dyr, såsom mus, er fremragende til frakturhelingsundersøgelser på grund af den brede tilgængelighed af genetisk modificerede stammer og reagenser til eksperimentelle analyser og deres lave vedligeholdelsesomkostninger. Derudover har mus et hurtigt helingstidsforløb, som giver mulighed for tidsmæssig analyse af alle faser af reparationsprocessen15. Imidlertid kan dyrets lille størrelse udgøre udfordringer for kirurgisk produktion af brud med fikseringstilstande svarende til dem, der anvendes hos mennesker. Denne protokol beskriver en enkel og billig model for brudheling hos mus ved hjælp af en åben lårbensosteotomi stabiliseret med en intramedullær ledning, der ligner den mest almindelige knoglereparationsproces gennem bruskhård dannelse og kan bruges både i grundlæggende og translationelle undersøgelser, hvor adgang til brudstedet er påkrævet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle forsøgene blev godkendt af Animal Use and Care Committee ved Center for Health Sciences ved Federal University of Rio de Janeiro (protokol nummer 101/21). Mandlige Balb/c-mus i alderen 10-12 uger (25-30 g legemsvægt) blev anvendt i dette studie. Det kirurgiske indgreb tager ca. 15-20 minutter pr. mus. Før hver procedure skal de nødvendige instrumenter (angivet i materialetabellen) organiseres over et sterilt kirurgisk felt, der dækker operationsbordet (figur 1A). De metalliske kirurgiske instrumenter skal autoklaveres i selvforseglende hylstre ved 123 °C i 30 minutter. Engangsartikler, såsom nåle og gazebind, skal anskaffes sterilt.

1. Tilberedning af dyr

  1. Bedøv musen og udfør analgesi i overensstemmelse med det veterinære anbefalede regime, der er godkendt af det institutionelle dyrepleje- og brugsprogram.
    BEMÆRK: Hvis tilgængelig, bør inhalationsanæstesi fortrinsvis udføres. En beskrivelse af protokollen for inhalationsanæstesi findes i rapporten af Ewald et al.18. Men hvis bruddet produceres til osteoimmunologiske undersøgelser, skal denne type anæstesi undgås, da beviser viser, at flere flygtige anæstetika, herunder isofluran, påvirker aktiviteten af både medfødte og adaptive immunceller19,20.
  2. Når musen er immobil, barberes venstre ben og overføres derefter til operationsbordet på en varm varmepude (se materialetabellen) ved 37 °C dækket med et sterilt kirurgisk gardin.
  3. Udfør antiseptisk vask af snitområdet ved at gnide huden med en 10% povidon-jodsvamp. Desinfektion skal begynde langs snitlinjen og strække sig udad i et cirkulært mønster. Tør det gnidede område med sterile gasbind, vask med 70% ethanol og tør igen med en steril gasbind. Gentag denne procedure tre gange.
  4. Placer musen i højre laterale decubitusposition, og immobiliser poterne med kirurgisk tape (figur 1C).
  5. Draperer musen, så kun snitområdet er synligt (figur 1D).

2. Kirurgisk procedure

  1. Under den kirurgiske procedure skal du konstant kontrollere, at musen trækker vejret og give øjendråber i øjnene for at undgå tørhed og forhindre musen i at blive blind.
    BEMÆRK: Hele den kirurgiske procedure tager normalt ~ 15-20 minutter, når den udføres af en uddannet kirurg. Derfor bør det være tilstrækkeligt at anvende øjendråberne en gang i begyndelsen af proceduren. Hvis proceduren begynder at blive længere, kan yderligere applikationer udføres, når det identificeres, at øjnene begynder at tørre.
  2. Før du går videre til snittet, skal du evaluere bedøvelsesdybden ved at klemme halen for at kontrollere smerteresponsrefleksen og visuelt inspicere vejrtrækningshastigheden (tælle antallet af thoraxbevægelser pr. Minut)21. Under optimal bedøvelse bør musen ikke reagere på en haleklemme, og vejrtrækningshastigheden skal være omkring 55-65 vejrtrækninger / min21.
  3. Lav et 1 cm kutant lateralt parapatellarsnit med et skalpelblad (nummer 11, se materialetabel), der begynder på niveauet af tibial tuberøsitet og strækker sig til patellaens niveau og derefter i lige stor afstand mod den distale lårben (figur 1E).
  4. Med stump saks dissekeres den subkutane fascia omkring snitlinjen for at udsætte fascia lata, lateral vastus og lårbenets bicepsmuskler22.
  5. Med skalpelbladet nummer 11 skal du lave et andet snit i fascia lata svarende til det, der er lavet i huden, begyndende på niveauet af tibial tuberøsitet og løbe langs biceps femoris aponeurose indtil niveauet af den distale lårben, for at åbne ledkapslen og få adgang til knæleddet (figur 1F, G).
  6. Udfør en medial luxation af patellaen ved at placere spidsen af en lige savtakket præcisionspækket pincet (se materialetabel) under den og skubbe den til siden sammen med patellar og quadriceps ledbånd, hvorved lårbenets kondyler udsættes (figur 1H).
  7. Hold lårbenet med en savtakket spidspincet, bøj knæet ved 90 ° og perforer manuelt lårbenets intramedullære kanal gennem den interkondylære fossa med en 26 G hypodermisk nål (figur 1I, J).
  8. Hold knæet bøjet 90°, indsæt et segment på 1,0 cm af en 0,016 tommer (0,40 mm) stangtråd af rustfrit stål (figur 1K, indsats) (se materialetabel) gennem åbningen i lårbenets medullære kanal mod den store trochanter (figur 1K).
    BEMÆRK: Vedligeholdelse af knæet bøjet ved 90 ° er afgørende for korrekt indsættelse af ledningen i medullær kanal. Hvis du ikke gør det, vil det resultere i ekstravasation af ledningen ud af knoglen og omgivende bløddelslæsioner.
  9. Juster trådens forbøjede distale ekstremitet med en lige savtakket spidspincet for at fastgøre den tæt i den laterale kondyle (figur 1L). Ud over at fastgøre ledningen på plads, vil den bøjede ekstremitet lette fjernelsen af ledningen efter slagtning.
  10. Adskil de laterale vastus og lårbens bicepsmuskler gennem stump endedissektion med en savtakket spidspincet for at få adgang til lårbenets distale diafyse (figur 1M).
  11. Indsæt en dissekerende saks omkring lårbensdiafysen i en vinkel på ca. 90°, og udfør forsigtigt en komplet kortikal osteotomi (figur 1N).
    BEMÆRK: Muslårben skæres let. Afstå fra at anvende overdreven kraft under osteotomi for at undgå bøjning af den intramedullære ledning og omfattende brudreduktion.
  12. Omplacer musklerne og knæskallen ved at skubbe spidsen af en lige savtakket præcisionsspidspincet over kondyleområdet.
  13. Luk muskelfascien med en 6-0 resorberbar sutur og derefter huden ved hjælp af en 6-0 nylonsutur (se materialetabel), begge på en simpel afbrudt måde (figur 1O).
  14. Overfør musen til et individuelt rent bur til genopretning. Når musen er vågen, skal den kunne bevæge sig frit med ubegrænset vægtbæring.
  15. I de følgende dage efter operationen udføres analgesi i overensstemmelse med det veterinære anbefalede regime, der er godkendt af det institutionelle dyrepleje- og brugsprogram.

3. Røntgenbilleder

  1. Bedøv musen som beskrevet i trin 1.1.
    BEMÆRK: Hvis radiografien udføres lige efter den kirurgiske procedure, og musen stadig er under optimal anæstesi (trin 2.2), er det ikke nødvendigt at udføre dette trin.
  2. For et rent lateralt billede af den brudte lårben skal du placere musen i dorsal decubitusposition og trække den opererede bagben lidt til siden.
  3. Immobiliser poterne med kirurgisk tape.
  4. Udfør radiografisk billeddannelse i henhold til den tilgængelige udstyrsprotokol.
    BEMÆRK: Til denne undersøgelse blev der anvendt en digital dental røntgengenerator med følgende parametre: 70 kVp spænding, 7 mA strøm og 0,2 s eksponeringstid.

4. Histologibehandling og H&E-farvning

  1. Aflive musene med en intraperitoneal overdosis af anæstetika (se venligst det veterinære anbefalede regime, der er godkendt af det institutionelle dyrepleje- og brugsprogram). Efter at have kontrolleret dybden af anæstesi med en haleklemme, skal du udføre cervikal dislokation. Derefter samles den brækkede knogle, fjern overskydende omgivende muskelvæv23, og fastgør knoglen i 10% bufret formalinopløsning (pH 7,4) i 3 dage.
  2. Placer knogleprøverne i mærkede histologikassetter (se materialetabellen), og nedsænk dem i 10% EDTA i fosfatbufret saltvand (PBS), pH 7,4, i 14 dage til afkalkning. Skift afkalkningsopløsningen to gange om ugen.
  3. Dehydrering af prøverne i en række opløsninger med stigende ethanolkoncentrationer (70%, 80%, 90%, 100%, 100%) i 1 time hver.
  4. Ryd prøverne i to sekventielle bade af xylen i 30 minutter hver.
  5. Til voksinfiltration nedsænkes prøverne i to på hinanden følgende paraffinbade ved 60 °C i 30 minutter. Integrer derefter prøverne i blokke til sektionering24.
    BEMÆRK: For bedre at se callus skal du integrere knoglen med sin lange akse i vandret position for at muliggøre langsgående snit.
  6. Skær vævet i 4 μm tykke sektioner med et mikrotomt (se materialetabel).
  7. Sektionerne flyder i et 56 °C vandbad, og monter sektionerne på histologiske dias (se materialetabel).
  8. Til H&E-farvning afparaffineres diasene i tre sekventielle hydrome af xylen i 5 minutter og rehydreres vævet i en række opløsninger med faldende ethanolkoncentrationer (95%, 80% og 70%) i 5 minutter.
  9. Skyl diasene i ledningsvand i 30 sekunder, pletter diasene med Harris hæmatoxylin (se materialetabel) i 6 minutter, og skyl dem i ledningsvand i yderligere 30 sekunder.
  10. Dyp objektglassene i 1% saltsyre i ethanol i 30 s og derefter i 70% ethanol i 30 s.
  11. Plet med eosin (se materialetabel) i 2 min, og vask med ledningsvand i 30 s.
  12. Dehydrer diasene med ethanol (70%, 80% og 95% i 5 min), og afklars med to bade xylen i 5 minutter hver.
  13. Til montering dryppes en til to dråber monteringsmedium (se materialetabel) på hvert dias, og dæk diaset med en ren dæksel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den mest enkle og umiddelbare måde at evaluere succesen med den kirurgiske procedure i frembringelsen af bruddet er røntgenbilleddannelse. Røntgenbilleder kan udføres umiddelbart efter operationen, hvor musen stadig er under bedøvelse, og derefter 7 dage, 14 dage og 21 dage efter bruddet for at evaluere callusdannelse og progression. Acceptable brudmønstre er dem, hvor cortices er fuldt brudt, ledningerne er korrekt placeret inden for medullær kanal, og brudlinjerne er tværgående (med en vinkel på 90 ° til knoglens akse), skrå (buet eller skrånende mønster uden fragmentforskydning) eller kort skrå (ca. 30 ° i forhold til knoglens akse) (figur 2A-D). Disse mønstre er acceptable, fordi de alle vil udvikle sig til reparation gennem endokondral knogledannelse (dvs. med callusdannelse), hvis knoglefragmenterne er korrekt justeret (reduceret) og dermed opnår modellens hovedmål. Derfor er uacceptable brud kun dem med omfattende nedbrydning (flere små knoglefragmenter), med forkortelse af lemmerne som følge af dårlig justering og med forkert placerede ledninger (figur 3). Dyr med uacceptable frakturmønstre skal udelukkes fra undersøgelsen. Med tiden bør der observeres en robust og synlig hård hud på brudstedet (figur 4).

Derudover kan en histologisk undersøgelse udføres 7 dage, 14 dage og 21 dage efter brud for at vurdere vævsneoformation inden for det brudte område. Da fiksering med intramedullære ledninger muliggør en vis grad af bevægelse af knoglefragmenterne, følger den regenerative proces den endokondrale ossifikationsmekanisme, hvor robuste områder af hyalinbrusk ses omkring brudlinjen på dag 7 (figur 5A, B). På dag 14 observeres ossifikationsfronter omkring bruskområdet, der danner trabekulær knogle og hulrum fyldt med rekonstitueret knoglemarv (figur 5C, D). Endelig er bruskområderne på dag 21 næsten fuldstændigt erstattet af trabekulær knogle, hvilket indikerer vellykket knoglebrobygning (figur 5E, F) og validiteten af modellen til frakturhelingsundersøgelser.

Figure 1
Figur 1: Fotomikrografier, der illustrerer trinnene i den kirurgiske procedure for at producere diafyseal lårbensfrakturer fastgjort med en intramedullær ledning i musen. (A) Organisering af de sterile kirurgiske instrumenter på operationsbordet. (B) Intraperitoneal injektion af anæstetika. (C) Placering af musen i lateral decubitus position og immobilisering af poterne. (D) Drapering af musen, så kun det område, der skal betjenes, er eksponeret. E) Det kutane laterale parapatellære snit. (F,G) Udsigt over fascia lata snittet. (H) Medial luxation af patellaen, der udsætter regionen af lårbenskondylen. (I) Placering af nålen i den interkondylære fossa. J) Perforering af lårbenets medullære kanal. (K) Indføring af den intramedullære ledning gennem lårbensåbningen. (L) Justering af trådens bøjede ekstremitet i den laterale kondyle. (M) Stump ende adskillelse af de omgivende muskler. (N) Fuld kortikal femoral osteotomi. O) Lukning af blødt væv. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Repræsentative røntgenbilleder af acceptable frakturmønstre. (A,B) Tværgående diafysefrakturer (brudlinjerne er i en vinkel på 90° i forhold til knoglens akse). C) Kort skrå brud (brudlinjen er mindre end 30° i forhold til knoglens akse). (D) Reducerbar fragmentarisk fraktur (få små knoglefragmenter ses, men den anatomiske justering af knoglen forbliver). Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Repræsentative røntgenbilleder af forkert placerede ledninger. (A) I denne mus er ledningen ikke inde i medullær kanal i det proksimale lårbensfragment, hvilket resulterer i forkert fiksering af den brækkede knogle. (B) I dette tilfælde passerede ledningen ikke gennem noget knoglefragment, og den brækkede knogle er fuldstændig ujusteret. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: Synlig callus på brudstedet. Repræsentative røntgenbilleder af hård hud på (A) dag 14 og (B) dag 21 efter operationen, hvilket viser, at modellens regenerative proces følger den indirekte (endokondrale) vej. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 5
Figur 5: Histologisk analyse af brudhård hud. Repræsentative billeder af brækkede knogler på (A,B) dag 7, (C,D) dag 14 og (E,F) dag 21 efter operation plettet med H & E. Bemærk udviklingen af callus; callus præsenterer oprindeligt med omfattende områder af hyalinbrusk omkring brudlinjen (indsæt i A, forstørret i B), disse områder tjener derefter som skabeloner til dannelse af trabekulær knogle (indsæt i C, forstørret i D), og processen kulminerer i fuldstændig udskiftning af brusk med knogle og dermed knoglebro (indsæt i E, forstørret i F). Skalastænger: (A, C, D) 500 μm; (B,D,F) 100 μm. Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Da antallet af brud stiger på verdensplan 9,10,25, bliver innovative behandlinger for ikke-fagforeninger stadig mere presserende. Da frakturheling involverer en kompleks og stramt orkestreret opsummering af begivenheder, der opstår over en lang tidsskala3, er brugen af gyldige dyremodeller central for at forbedre vores forståelse af de mekanismer, der bestemmer succesen med knoglereparation og for at vælge effektive lægemidler og terapeutiske protokoller16,17.

I musen kan både lårbenet og skinnebenet bruges til lange knoglebrudshelingsundersøgelser. I denne model blev lårbenet valgt i stedet for skinnebenet, fordi det er en lige knogle med en større diameter og bedre blødt vævsdækning. På den anden side er diafysen af museskinnebenet buet, og dens kaliber falder gradvist langs den distale ende, hvilket komplicerer indsættelsen af intramedullære fikseringsanordninger26. Derfor gør lårbenets egenskaber det ideelt til modeller, hvor intramedullær fiksering er beregnet. Med hensyn til køn blev hanmus brugt, da der er tegn på, at hanner viser hurtigere brudheling med mere fremtrædende bruskdannelse sammenlignet med hunner27. Om nødvendigt kan teknikken imidlertid let tilpasses kvinder ved blot at justere størrelsen på den intramedullære ledning, så den passer til den lidt mindre længde af den kvindelige lårben.

Sammenlignet med lukkede brudmodeller, der gør brug af trepunktsbøjningsmekanismen med guillotinen28, er den åbne kirurgimodel, der beskrives her, også fordelagtig, fordi den blotlægger brudstedet, hvilket gør det muligt for forskeren visuelt at se bruddet, der produceres. Denne visualisering hjælper med at undgå tekniske fejl, der resulterer i følgende uacceptable brudmønstre: alvorlig fragmentforskydning, som ikke tillader anatomisk justering af knoglen (ikke-reducerbare brud); omfattende fragmentering af knoglen i flere små stykker (findeling), en tilstand, der kan forringe reparationsprocessen; og/eller forkert placering af fikseringsanordningerne. Da bruddet skyldes skånsom osteotomi i denne model, observeres der generelt ikke omfattende fragmentforskydning og/eller findeling.

Teknikken er dog begrænset i den forstand, at den kræver større tekniske kirurgiske færdigheder og viden om musens anatomi end andre metoder. Derudover gør musens lille størrelse manipulation vanskeligere sammenlignet med rotter eller store dyremodeller. Når disse begrænsninger er overvundet med træning, er succesraten i produktionen af acceptable frakturer næsten 100%, hvilket reducerer antallet af dyrefjernelser fra undersøgelsen.

Desuden tillader frakturmodellen med åben kirurgi lokal anvendelse af terapeutiske midler, såsom stamceller/stamceller, biomaterialer og/eller farmaceutiske lægemidler, som ikke ville være mulige at anvende ved anvendelse af perkutan eller systemisk indgivelse26. Endelig er fiksering med intramedullære enheder lettere, billigere og mere tilpasselig end med plade og eksterne enheder og efterligner den mest almindeligt anvendte kliniske strategi til behandling af lange knoglebrud29. Derfor repræsenterer modellen, der er beskrevet her, en billig model til undersøgelse af brudheling, både i grundlæggende og translationelle indstillinger, hvilket betyder, at denne undersøgelse ikke kun bidrager til øget viden om brudhelingsbiologi, men også til udviklingen af nye terapeutiske strategier til knoglereparation.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen modstridende økonomiske interesser.

Acknowledgments

Dette arbejde blev finansieret af Carlos Chagas Filho Foundation for Research Support of the State of Rio de Janeiro (FAPERJ).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Alcohol 70º Merck 109-56-8 Or any general available supplier
Canada balsam (mounting medium) Merck C1795 Or any general available supplier
Cefazoline ABL Not applicable Similar brands of the item may be used according to local availability
Coverslip Merck CSL284525 Or any general available supplier
Dental X-Ray Generator Focus - Sold by Instrumentarium Dental Inc. 
DEPC water Merck W4502 Or any general available supplier
Dissecting Scissor ABC Instrumentos 0327 Similar brands of the item may be used according to local availability
EDTA Vetec 60REAVET014340 Similar brands of the item may be used according to local availability
Eosin solution Laborclin EA-65 Similar brands of the item may be used according to local availability
Ethanol P.A Vetec 60REAVET012053 Similar brands of the item may be used according to local availability
Gauze pads Cremer Not applicable Or any general available supplier
Harris Hematoxylin Solution Laborclin 620503 Similar brands of the item may be used according to local availability
Heating pad Tonkey Electrical Technology E114273 Similar brands of the item may be used according to local availability
Histological slides Merck CSL294875X25 Or any general available supplier
Histology cassettes Merck H0542-1CS Or any general available supplier
Hydrochloric acid - 37% Merck 258148 Similar brands of the item may be used according to local availability
Insulin syringe BD 324918 Or any general available supplier
Iodopovidone sponge Rioquímica 372106 Or any general available supplier
Ketamine hydrochloride Ceva Not applicable Similar brands of the item may be used according to local availability
Lacribel collyrium Cristalia Not applicable Similar brands of the item may be used according to local availability
Microtome Leica 149AUTO00C1
Mouse Tooth Forceps Tweezer ABC Instrumentos 0164 Similar brands of the item may be used according to local availability
Needle 26 G BD 2239 Or any general available supplier
Needle Holder  Golgran 135-18 Similar brands of the item may be used according to local availability
Nonresorbable Nylon Suture thread nº 6 Atramat C1546-NT Or any general available supplier
Paraffin Exodo 8002 - 74 - 2 Similar brands of the item may be used according to local availability
Paraformaldehyde Sigma 30525-89-4 Similar brands of the item may be used according to local availability
PBS 1x  Lonza  BE17-516F Similar brands of the item may be used according to local availability
Resorbable Nylon Suture thread nº 6 Atramat C1596-45B Or any general available supplier
Rod Wire SS CrNi 0.016" Orthometric 56.50.2016
Scalpel nº 11 Descarpak 15782 Or any general available supplier
Serrated Tip Tweezer Quinelato QC.404.12 Similar brands of the item may be used according to local availability
Shaver Phillips Not applicable Similar brands of the item may be used according to local availability
Surgical tape 3M 2734 Or any general available supplier
Surgical tnt field Polarfix 6153 Or any general available supplier
Tramadol hydrochloride Teuto  Not applicable Similar brands of the item may be used according to local availability
Water bath for histology Leica HI1210
Xylazine hydrochloride Ceva Not applicable Similar brands of the item may be used according to local availability
Xylene Dinamica 60READIN001105 Similar brands of the item may be used according to local availability

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Florencio-Silva, R., Sasso, G. R., Sasso-Cerri, E., Simoes, M. J., Cerri, P. S. Biology of bone tissue: Structure, function, and factors that influence bone cells. BioMed Research International. 2015, 421746 (2015).
  2. Bahney, C. S., et al. Cellular biology of fracture healing. Journal of Orthopedic Research. 37 (1), 35-50 (2019).
  3. Einhorn, T. A., Gerstenfeld, L. C. Fracture healing: Mechanisms and interventions. Nature Reviews Rheumatology. 11 (1), 45-54 (2015).
  4. Perren, S. M. Fracture healing: Fracture healing understood as the result of a fascinating cascade of physical and biological interactions. Part II. Acta Chirurgiae Orthopaedicae et Traumatologiae Cechoslovaca. 82 (1), 13-21 (2015).
  5. Giannoudis, P. V., Krettek, C., Lowenberg, D. W., Tosounidis, T., Borrelli, J. Fracture healing adjuncts-The world's perspective on what works. Journal of Orthopaedic Trauma. 32, Suppl 1 43-47 (2018).
  6. Kates, S. L., et al. Outside the bone: What is happening systemically to influence fracture healing. Journal of Orthopaedic Trauma. 32, Suppl 1 33-36 (2018).
  7. Ding, Z. C., Lin, Y. K., Gan, Y. K., Tang, T. T. Molecular pathogenesis of fracture nonunion. Journal of Orthopaedic Translation. (14), 45-56 (2018).
  8. Calori, G. M., et al. Non-unions. Clinical Cases in Mineral Bone Metabolism. 14 (2), 186-188 (2017).
  9. Ekegren, C. L., Edwards, E. R., de Steiger, R., Gabbe, B. J. Incidence, costs and predictors of non-union, delayed union and mal-union following long bone fracture. Internation Journal of Environmental Research and Public Health. 15 (12), 2845 (2018).
  10. Aziziyeh, R., et al. The burden of osteoporosis in four Latin American countries: Brazil, Mexico, Colombia, and Argentina. Journal of Medical Economics. 22 (7), 638-644 (2019).
  11. Kostenuik, P., Mirza, F. M. Fracture healing physiology and the quest for therapies for delayed healing and nonunion. Journal of Orthopaedic Research. 35 (2), 213-223 (2017).
  12. Gomez-Barrena, E., et al. fracture healing: cell therapy in delayed unions and nonunions. Bone. 70, 93-101 (2015).
  13. Schlundt, C., et al. Clinical and research approaches to treat non-union fracture. Current Osteoporosis Reports. 16 (2), 155-168 (2018).
  14. Gomez-Barrena, E., et al. Feasibility and safety of treating non-unions in tibia, femur and humerus with autologous, expanded, bone marrow-derived mesenchymal stromal cells associated with biphasic calcium phosphate biomaterials in a multicentric, non-comparative trial. Biomaterials. 196, 100-108 (2018).
  15. Ryan, G., et al. Systemically impaired fracture healing in small animal research: A review of fracture repair models. Journal of Orthopedic Research. 39 (7), 1359-1367 (2021).
  16. Marmor, M. T., Dailey, H., Marcucio, R., Hunt, A. C. Biomedical research models in the science of fracture healing - Pitfalls & promises. Injury. 51 (10), 2118-2128 (2020).
  17. Schindeler, A., Mills, R. J., Bobyn, J. D., Little, D. G. Preclinical models for orthopedic research and bone tissue engineering. Journal of Orthopedic Research. 36 (3), 832-840 (2018).
  18. Ewald, A. J., Werb, Z., Egeblad, M. Monitoring of vital signs for long-term survival of mice under anesthesia. Cold Spring Harbor Protocols. 2011 (2), 5563 (2011).
  19. Stollings, L. M., et al. Immune modulation by volatile anesthetics. Anesthesiology. 125 (2), 399-411 (2016).
  20. Sedghi, S., Kutscher, H. L., Davidson, B. A., Knight, P. R. Volatile anesthetics and immunity. Immunological Investigations. 46 (8), 793-804 (2017).
  21. Tsukamoto, A., Serizawa, K., Sato, R., Yamazaki, J., Inomata, T. Vital signs monitoring during injectable and inhalant anesthesia in mice. Experimental Animals. 64 (1), 57-64 (2015).
  22. Komárek, V. Chapter 2.2. Gross anatomy. The Laboratory Mouse (Second Edition). Hedrich, H. J. , Academic Press. Cambridge, MA. 145-159 (2012).
  23. Amend, S. R., Valkenburg, K. C., Pienta, K. J. Murine hind limb long bone dissection and bone marrow isolation. Journal of Visualized Experiments. (110), e53936 (2016).
  24. An, Y. H., Moreira, P. L., Kang, Q. K., Gruber, H. E. Principles of embedding and common protocols. Handbook of Histology Methods for Bone and Cartilage. An, Y. H., Martin, K. L. , Humana Press. Totowa, NJ. 185-197 (2003).
  25. Enninghorst, N., McDougall, D., Evans, J. A., Sisak, K., Balogh, Z. J. Population-based epidemiology of femur shaft fractures. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 74 (6), 1516-1520 (2013).
  26. Gunderson, Z. J., Campbell, Z. R., McKinley, T. O., Natoli, R. M., Kacena, M. A. A comprehensive review of mouse diaphyseal femur fracture models. Injury. 51 (7), 1439-1447 (2020).
  27. Haffner-Luntzer, M., Fischer, V., Ignatius, A. Differences in fracture healing between female and male C57BL/6J mice. Frontiers in Physiology. 12, 712494 (2021).
  28. Bonnarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone. Journal of Orthopaedic Research. 2 (1), 97-101 (1984).
  29. Streubel, P. N., Desai, P., Suk, M. Comparison of RIA and conventional reamed nailing for treatment of femur shaft fractures. Injury. 41, Suppl 2 51-56 (2010).

Tags

Diafyseal lårbensfraktur musemodel knogleregenerering frakturheling terapeutiske strategier skelet / mesenkymale stamceller / stromale celler biomimetiske biomaterialer dyremodeller museforskningsmodel transgene stammer eksperimentel analyse kirurgisk procedure intramedullær tråd bruskdannelse
Etablering af en diafyseal lårbensfrakturmodel hos mus
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Braga Frade, B., Dias da CunhaMore

Braga Frade, B., Dias da Cunha Muller, L., Bonfim, D. C. Establishing a Diaphyseal Femur Fracture Model in Mice. J. Vis. Exp. (190), e64766, doi:10.3791/64766 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter