Waiting
Login processing...

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

Biology

Etablering av en diafyseal lårbensbruddmodell hos mus

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

Summary

Denne protokollen beskriver en kirurgisk prosedyre for etablering av et diafysealbrudd i lårbenet hos mus, som er stabilisert med en intramedullær ledning, for bruddhelingsstudier.

Abstract

Ben har en betydelig regenerativ kapasitet. Imidlertid er bruddheling en kompleks prosess, og avhengig av alvorlighetsgraden av lesjonene og pasientens alder og generelle helsestatus, kan det oppstå feil som fører til forsinket forening eller nonunion. På grunn av det økende antallet brudd som følge av høyenergitraumer og aldring, er det et presserende behov for utvikling av innovative terapeutiske strategier for å forbedre beinreparasjon basert på kombinasjonen av skjelett / mesenkymale stamme / stromale celler og biomimetiske biomaterialer. For dette formål er bruken av pålitelige dyremodeller grunnleggende for bedre å forstå de viktigste cellulære og molekylære mekanismene som bestemmer helbredelsesresultatene. Av alle modellene er musen den foretrukne forskningsmodellen fordi den tilbyr et bredt utvalg av transgene stammer og reagenser for eksperimentell analyse. Imidlertid kan etablering av brudd hos mus være teknisk utfordrende på grunn av deres lille størrelse. Derfor har denne artikkelen som mål å demonstrere prosedyrene for kirurgisk etablering av en diafyseal lårbenbrudd hos mus, som er stabilisert med en intramedullær ledning og ligner den vanligste beinreparasjonsprosessen, gjennom bruskdannelse.

Introduction

Skjelettet er et vitalt og funksjonelt allsidig organ. Skjelettets bein muliggjør kroppsstilling og bevegelse, beskytter de indre organene, produserer hormoner som integrerer fysiologiske responser, og er stedet for hematopoiesis og minerallagring1. Hvis brukket, bein har en bemerkelsesverdig evne til å regenerere og fullt ut gjenopprette sin pre-skade form og funksjon. Helingsprosessen begynner med dannelsen av et hematom og en inflammatorisk respons, som induserer aktivering og kondensering av skjelettstamme / stamceller fra periosteum, endosteum og benmarg og deres påfølgende differensiering for å danne den myke bruskkallusen. Broen mellom de frakturerte endene skjer da gjennom en prosess som ligner endokondral beindannelse, hvor bruskstillaset ekspanderer og deretter mineraliserer, danner den harde osseous callus. Til slutt blir hard callus gradvis ombygd av osteoklaster og osteoblaster for å gjenopprette den opprinnelige beinstrukturen 2,3.

Selv om bruddhelingsprosessen er ganske robust, innebærer den en intrikat oppsummering av hendelser og påvirkes betydelig av flere individuelle faktorer, inkludert pasientens generelle helsestatus, alder og kjønn, samt skadefaktorer, for eksempel modusen for mekanisk stabilisering av brukket bein, forekomsten av infeksjon og alvorlighetsgraden av den omkringliggende bløtvevsskaden4, 5,6. Derfor er feil vanlige, noe som fører til utvikling av nonunion, noe som i stor grad påvirker pasientrehabilitering og livskvalitet 7,8. På grunn av det økende antall brudd som følge av høyenergitraumer og aldring, samt de høye kostnadene ved behandlinger, har nonunion-brudd blitt en byrde for helsesystemer over hele verden 9,10. Denne økende byrden understreker det presserende behovet for innovative terapeutiske strategier for å forbedre beinreparasjon11,12 basert på kombinasjonen av skjelett / mesenkymale stamme / stromale celler og biomimetiske biomaterialer13,14.

I jakten på dette målet har dyremodeller blitt mye brukt i studier som tar sikte på å forstå den grunnleggende biologien til bruddhelingsmekanismer og i proof-of-concept prekliniske studier som tar sikte på å utarbeide nye terapeutiske strategier for å fremme beinreparasjon 15,16,17. Smådyrmodeller, som musen, er utmerket for bruddhelingsstudier på grunn av den brede tilgjengeligheten av genetisk modifiserte stammer og reagenser for eksperimentelle analyser og deres lave vedlikeholdskostnader. I tillegg har mus et raskt helbredelsestidsforløp, noe som muliggjør tidsmessig analyse av alle stadier av reparasjonsprosessen15. Den lille størrelsen på dyret kan imidlertid utgjøre utfordringer for kirurgisk produksjon av brudd med fikseringsmoduser som ligner de som brukes hos mennesker. Denne protokollen beskriver en enkel og billig modell for bruddheling hos mus ved bruk av en åpen femoral osteotomi stabilisert med en intramedullær ledning, som ligner den vanligste beinreparasjonsprosessen, gjennom bruskdannelse, og kan brukes både i grunnleggende og translasjonsundersøkelser der tilgang til bruddstedet er nødvendig.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle forsøkene ble godkjent av dyrebruks- og omsorgskomiteen ved Senter for helsevitenskap ved Federal University of Rio de Janeiro (protokollnummer 101/21). Hannmus ved 10-12 ukers alder (25-30 g kroppsvekt) ble brukt i denne studien. Den kirurgiske prosedyren tar ca 15-20 min per mus. Før hver prosedyre må de nødvendige instrumentene (oppført i materialfortegnelsen) organiseres over et sterilt kirurgisk felt som dekker operasjonsbordet (figur 1A). De metalliske kirurgiske instrumentene må autoklaveres i selvtettende konvolutter ved 123 °C i 30 minutter. Engangsartikler, som nåler og gasbind, må anskaffes sterilt.

1. Dyr forberedelse

  1. Bedøv musen og utfør analgesi i samsvar med veterinærens anbefalte regime godkjent av institusjonens dyrepleie- og bruksprogram.
    MERK: Hvis tilgjengelig, bør inhalasjonsbedøvelse fortrinnsvis utføres. En beskrivelse av protokollen for inhalasjonsanestesi finnes i rapporten av Ewald et al.18. Imidlertid, hvis bruddet produseres for osteoimmunologistudier, må denne typen anestesi unngås, da bevis viser at flere flyktige anestetika, inkludert isofluran, påvirker aktiviteten til både medfødte og adaptive immunceller19,20.
  2. Når musen er ubevegelig, barberer du venstre ben og overfører den til operasjonsbordet på en varm varmepute (se materialfortegnelse) ved 37 °C dekket med en steril kirurgisk drapering.
  3. Utfør antiseptisk vask av snittområdet ved å gni huden med en 10% povidon-jod svamp. Desinfeksjon bør begynne langs snittlinjen og strekke seg utover i et sirkulært mønster. Tørk det gniddede området med sterile gasbindputer, vask med 70% etanol og tørk igjen med en steril gasbind. Gjenta denne prosedyren tre ganger.
  4. Plasser musen i høyre lateral decubitusposisjon, og immobiliser potene med kirurgisk tape (figur 1C).
  5. Draper musen slik at bare snittområdet er synlig (figur 1D).

2. Kirurgisk prosedyre

  1. Under den kirurgiske prosedyren, kontroller hele tiden at musen puster og gi øyedråper i øynene for å unngå tørrhet og forhindre at musen blir blind.
    MERK: Hele den kirurgiske prosedyren tar vanligvis ~ 15-20 min når den utføres av en utdannet kirurg. Derfor bør det være tilstrekkelig å bruke øyedråper en gang i begynnelsen av prosedyren. Hvis prosedyren begynner å bli lengre, kan ytterligere applikasjoner utføres når det er identifisert at øynene begynner å tørke.
  2. Før du går videre til snittet, må du evaluere bedøvelsesdybden ved å klemme halen for å kontrollere smerteresponsrefleksen og visuelt inspisere pustefrekvensen (telle antall thoraxbevegelser per minutt)21. Under optimal anestesi bør musen ikke reagere på en haleklype, og pustefrekvensen må være rundt 55-65 pust / min21.
  3. Lag et 1 cm kutant lateralt parapatellarsnitt med et skalpellblad (nummer 11, se materialfortegnelse), som begynner på nivået av tibial tuberositet og strekker seg til patellanivået og deretter, i like stor avstand, mot det distale lårbenet (figur 1E).
  4. Dissekere den subkutane fascia rundt snittlinjen med butt saks, dissekere den subkutane fascia rundt snittlinjen for å eksponere fascia lata, lateral vastus og femoralbicepsmusklene22.
  5. Med skalpellbladet nummer 11, gjør et annet snitt i fascia lata som ligner den som er laget i huden, begynner på nivået av tibial tuberositet og løper langs biceps femoris aponeurose til nivået av det distale lårbenet, for å åpne leddkapselen og få tilgang til kneleddet (figur 1F, G).
  6. Utfør en medial luksasjon av patella ved å plassere spissen av en rett, taggete presisjonsspisspinsett (se materialtabell) under den og skyve den til siden sammen med patellar- og quadriceps-leddbåndene, og dermed eksponere lårbenets kondyler (figur 1H).
  7. Hold lårbenet med en taggete pinsett, bøy kneet 90° og perforer lårbenets intramedullære kanal manuelt gjennom den interkondylære fossa med en 26 G hypodermisk nål (figur 1I, J).
  8. Hold kneet bøyd ved 90°, sett inn et segment på 1,0 cm av en 0,016 tommer (0,40 mm) stangtråd i rustfritt stål (figur 1K, innsats) (se materialfortegnelse) gjennom åpningen inn i lårbenets medullære kanal mot den store trokanteren (figur 1K).
    MERK: Å holde kneet bøyd ved 90 ° er avgjørende for riktig innsetting av ledningen i medulærkanalen. Å ikke gjøre det vil resultere i ekstravasasjon av ledningen ut av beinet og omkringliggende bløtvevslesjoner.
  9. Juster den forbøyde distale ekstremiteten av ledningen med en rett, taggete pinsett for å feste den tett i sidekondylen (figur 1L). I tillegg til å feste ledningen på plass, vil den bøyde ekstremiteten lette fjerning av ledningen post mortem.
  10. Separer laterale vastus og femorale bicepsmuskler gjennom stump endedisseksjon med en taggete spisspinsett for å få tilgang til femurens distale diafyse (figur 1M).
  11. Sett en dissekerende saks rundt lårbendiafysen i en vinkel på ca. 90°, og utfør forsiktig en fullstendig kortikal osteotomi (figur 1N).
    MERK: Mus lårben er lett kuttet. Avstå fra å bruke overdreven kraft under osteotomi for å unngå bøyning av intramedullær ledning og omfattende bruddkombinasjon.
  12. Plasser musklene og patellaen ved å skyve spissen av en rett, taggete presisjonsspisspinsett over kondylregionen.
  13. Lukk muskelfascien med en 6-0 resorberbar sutur og deretter huden ved hjelp av en 6-0 nylonsutur (se materialtabell), begge på en enkel avbrutt måte (figur 1O).
  14. Overfør musen til et individuelt rent bur for gjenoppretting. Når den er våken, må musen kunne bevege seg fritt med ubegrenset vektbæring.
  15. I de følgende dagene etter operasjonen, utfør analgesi i samsvar med veterinærens anbefalte regime godkjent av institusjonens dyrepleie- og bruksprogram.

3. Røntgenbilder

  1. Bedøv musen som beskrevet i trinn 1.1.
    MERK: Hvis radiografien utføres rett etter den kirurgiske prosedyren og musen fortsatt er under optimal anestesi (trinn 2.2), er det ikke nødvendig å utføre dette trinnet.
  2. For en ren lateral visning av det brukne lårbenet, plasser musen i dorsal decubitus-posisjon, og trekk den opererte bakbenet litt til siden.
  3. Immobiliser potene med kirurgisk tape.
  4. Utfør radiografisk avbildning i henhold til tilgjengelig utstyrsprotokoll.
    MERK: For denne studien ble en digital dental røntgengenerator brukt med følgende parametere: 70 kVp spenning, 7 mA strøm og 0,2 s eksponeringstid.

4. Histologibehandling og H&E-farging

  1. Avlive musene med en intraperitoneal overdose av anestetika (vennligst se veterinærens anbefalte regime godkjent av institusjonens dyrepleie- og bruksprogram). Etter å ha kontrollert dybden av anestesi med en haleklype, utfør cervikal dislokasjon. Deretter samler du brukket bein, fjerner overflødig omkringliggende muskelvev23, og fikser beinet i 10% bufret formalinløsning (pH 7,4) i 3 dager.
  2. Plasser beinprøvene i merkede histologikassetter (se materialtabell), og senk dem i 10% EDTA i fosfatbufret saltvann (PBS), pH 7,4, i 14 dager for avkalkning. Bytt avkalkingsløsningen to ganger per uke.
  3. Dehydrer prøvene i en serie løsninger med økende etanolkonsentrasjoner (70%, 80%, 90%, 100%, 100%) i 1 time hver.
  4. Fjern prøvene i to sekvensielle bad av xylen i 30 minutter hver.
  5. For voksinfiltrasjon, senk prøvene i to sekvensielle parafinbad ved 60 °C i 30 minutter. Deretter legger du prøvene inn i blokker for seksjonering24.
    MERK: For bedre å se callus, legg inn beinet med sin lange akse i horisontal stilling for å tillate langsgående kutt.
  6. Skjær vevet i 4 μm tykke seksjoner med en mikrotome (se materialfortegnelse).
  7. Flyt seksjonene i et vannbad på 56 °C, og monter seksjonene på histologiske sklier (se materialfortegnelse).
  8. For H&E-farging, deparaffiniser lysbildene i tre sekvensielle bad av xylen i 5 minutter, og rehydrer vevet i en serie løsninger med avtagende etanolkonsentrasjoner (95%, 80% og 70%) i 5 minutter.
  9. Skyll lysbildene i vann fra springen i 30 s, flekk lysbildene med Harris hematoxylin (se materialfortegnelse) i 6 minutter, og skyll dem i vann fra springen i ytterligere 30 s.
  10. Dypp lysbildene i 1% saltsyre i etanol i 30 s og deretter i 70% etanol i 30 s.
  11. Beis med eosin (se materialfortegnelse) i 2 min, og vask med vann fra springen i 30 s.
  12. Dehydrer lysbildene med etanol (70%, 80% og 95% i 5 minutter), og avklar med to bad xylen i 5 minutter hver.
  13. For montering, drypp en til to dråper monteringsmedium (se materialfortegnelse) på hvert lysbilde, og dekk lysbildet med et rent deksel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den enkleste og umiddelbare måten å evaluere suksessen til den kirurgiske prosedyren i å produsere bruddet er røntgenbilder. Røntgenbilder kan utføres umiddelbart etter operasjonen, med musen fortsatt under anestesi, og deretter 7 dager, 14 dager og 21 dager etter bruddet for å evaluere kallusdannelsen og progresjonen. Akseptable bruddmønstre er de der cortices er helt bristet, ledningene er riktig plassert i medulærkanalen, og bruddlinjene er tverrgående (med en vinkel på 90 ° til beinets akse), skrå (buet eller skrånende mønster uten fragmentforskyvning) eller kort skrå (rundt 30 ° i forhold til beinets akse) (figur 2A-D). Disse mønstrene er akseptable fordi de alle vil utvikle seg til reparasjon gjennom endokondral beindannelse (dvs. med kallusdannelse) hvis beinfragmentene er riktig justert (redusert), og dermed oppnå hovedmålet med modellen. Uakseptable brudd er derfor bare de med omfattende oppredning (flere små beinfragmenter), med forkorting av lemmen som følge av dårlig justering, og med feilplasserte ledninger (figur 3). Dyr med uakseptabelt bruddmønster skal ekskluderes fra studien. Over tid bør man observere et robust og synlig kallus på bruddstedet (figur 4).

I tillegg kan en histologisk undersøkelse utføres etter 7 dager, 14 dager og 21 dager etter brudd for å vurdere vevsneoformasjon i det frakturerte området. Siden fiksering med intramedullære ledninger muliggjør en viss grad av bevegelse av beinfragmentene, følger den regenerative prosessen den endokondrale mekanismen for ossifikasjon, der robuste områder av hyalinbrusk ses rundt bruddlinjen på dag 7 (figur 5A,B). Dag 14 observeres forbeningsfronter rundt bruskområdet og danner trabekulært bein og hulrom fylt med rekonstituert benmarg (figur 5C,D). Til slutt, på dag 21, er bruskområdene nesten helt erstattet av trabekulært bein, noe som indikerer vellykket benoverbygging (figur 5E,F) og gyldigheten av modellen for bruddhelingsstudier.

Figure 1
Figur 1 Fotomikrografer som illustrerer trinnene i den kirurgiske prosedyren for å produsere diafyseale lårbensbrudd festet med en intramedullær ledning i musen. (A) Organisering av de sterile kirurgiske instrumentene på operasjonsbordet. (B) Intraperitoneal injeksjon av anestetika. (C) Plassering av musen i lateral decubitusposisjon og immobilisering av potene. (D) Drapering av musen, slik at bare det området som skal brukes, blir eksponert. (E) Det kutane laterale parapatellare snittet. (F,G) Utsikt over fascia lata snitt. (H) Medial luksasjon av patella, som eksponerer regionen av lårkondylen. (I) Plassering av nålen i interkondylær fossa. (J) Perforering av lårbenets medullære kanal. (K) Innsetting av intramedullær ledning gjennom lårbensåpningen. (L) Justering av den bøyde ekstremiteten av ledningen i lateral kondyle. (M) Stump ende separasjon av de omkringliggende musklene. (N) Full kortikal femoral osteotomi. (O) Lukking av bløtvev. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2 Representative røntgenbilder av akseptable bruddmønstre. (A,B) Tverrgående diafysefrakturer (bruddlinjene er i 90° vinkel mot beinaksen). (C) Kort skrå fraktur (bruddlinjen er mindre enn 30° i forhold til beinaksen). (D) Reduserbar fragmentarisk fraktur (få små fragmenter av bein er sett, men den anatomiske justeringen av beinet forblir). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: Representative røntgenbilder av feil plasserte ledninger. (A) I denne musen er ledningen ikke inne i medulærkanalen i det proksimale lårbenfragmentet, noe som resulterer i feil fiksering av det brukne beinet. (B) I dette tilfellet passerte ledningen ikke gjennom noe beinfragment, og det brukne beinet er helt ujustert. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4 Synlig kallus på bruddstedet. Representative røntgenbilder av krangler på (A) dag 14 og (B) dag 21 etter kirurgi, som viser at modellens regenerative prosess følger den indirekte (endokondrile) banen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 5
Figur 5 Histologisk analyse av bruddkallene. Representative bilder av beinbrudd på (A,B) dag 7, (C,D) dag 14 og (E,F) dag 21 etter operasjonen farget med H &; E. Legg merke til utviklingen av callus; callus presenterer i utgangspunktet store områder av hyalinbrusk rundt bruddlinjen (sett inn i A, forstørret i B), disse områdene tjener da som maler for dannelse av trabekulært bein (sett inn i C, forstørret i D), og prosessen kulminerer i fullstendig erstatning av brusk med bein og dermed beinbro (sett inn i E, forstørret i F). Skala barer: (A, C, D) 500 μm; (B,D,F) 100 μm. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Etter hvert som antall brudd øker over hele verden 9,10,25, blir innovative behandlinger for nonunion stadig mer presserende. Siden bruddheling innebærer en kompleks og tett orkestrert oppsummering av hendelser som skjer over en lang tidsskala3, er bruk av gyldige dyremodeller sentralt for å forbedre vår forståelse av mekanismene som bestemmer suksessen til beinreparasjon og for å velge effektive medisiner og terapeutiske protokoller16,17.

I musen kan både lårbenet og tibia brukes til lange beinbruddhelingsstudier. I denne modellen ble lårbenet valgt i stedet for tibia fordi det er et rett bein med større diameter og bedre bløtvevsdekning. På den annen side er diafysen av musens tibia buet, og dens kaliber reduseres gradvis langs den distale enden, noe som kompliserer innføringen av intramedullære fikseringsanordninger26. Derfor gjør lårbenets egenskaper den ideell for modeller der intramedullær fiksering er ment. Når det gjelder kjønn, ble hannmus brukt, da det er bevis på at hanner viser raskere bruddheling med mer fremtredende bruskdannelse sammenlignet med kvinner27. Men om nødvendig kan teknikken lett tilpasses kvinner ved ganske enkelt å justere størrelsen på den intramedullære ledningen for å passe til den litt mindre lengden på den kvinnelige lårbenet.

Sammenlignet med lukkede bruddmodeller som benytter trepunkts bøyemekanismen med giljotin28, er den åpne kirurgimodellen beskrevet her også fordelaktig fordi den eksponerer bruddstedet, noe som gjør at forskeren visuelt kan se bruddet som produseres. Denne visualiseringen bidrar til å unngå tekniske feil som resulterer i følgende uakseptable bruddmønstre: alvorlig fragmentforskyvning, som ikke tillater den anatomiske justeringen av beinet (ikke-reduserbare brudd); omfattende fragmentering av beinet i flere små biter (comminution), en tilstand som kan svekke reparasjonsprosessen; og/eller feilplassering av fikseringsenhetene. Siden frakturen skyldes lett osteotomi i denne modellen, observeres vanligvis ikke omfattende fragmentforskyvning og/eller oppredning.

Teknikken er imidlertid begrenset i den forstand at den krever større tekniske kirurgiske ferdigheter og kunnskap om musens anatomi enn andre metoder. I tillegg gjør den lille størrelsen på musen manipulering vanskeligere sammenlignet med rotter eller store dyremodeller. Når disse begrensningene er overvunnet med trening, er suksessraten i produksjonen av akseptable brudd nesten 100%, noe som reduserer antall dyreopptak fra studien.

Videre tillater den åpne kirurgiske frakturmodellen lokal anvendelse av terapeutiske midler, som stam-/stamceller, biomaterialer og/eller farmasøytiske legemidler, som ikke ville være mulig å anvende ved bruk av perkutan eller systemisk fødsel26. Endelig er fiksering med intramedullære enheter enklere, billigere og mer tilpassbar enn med plate og eksterne enheter og etterligner den mest brukte kliniske strategien for behandling av lange beinfrakturer29. Derfor representerer modellen beskrevet her en billig modell for å studere bruddheling, både i grunnleggende og translasjonsinnstillinger, noe som betyr at denne studien ikke bare bidrar til økt kunnskap om bruddhelingsbiologi, men også til utvikling av nye terapeutiske strategier for beinreparasjon.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen motstridende økonomiske interesser.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble finansiert av 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 lårbensbrudd musmodell benregenerering bruddheling terapeutiske strategier skjelett/mesenkymale stam-/stromale celler biomimetiske biomaterialer dyremodeller museforskningsmodell transgene stammer eksperimentell analyse kirurgisk prosedyre intramedullær tråd bruskdannelse
Etablering av en diafyseal lårbensbruddmodell 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