异位骨化直接鼠标创伤/烧伤模型

1Department of Surgery, University of Michigan Medical School, 2Department of Biologic and Materials Sciences, University of Michigan School of Dentistry
Medicine

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Peterson, J. R., Agarwal, S., Brownley, R. C., Loder, S. J., Ranganathan, K., Cederna, P. S., Mishina, Y., Wang, S. C., Levi, B. Direct Mouse Trauma/Burn Model of Heterotopic Ossification. J. Vis. Exp. (102), e52880, doi:10.3791/52880 (2015).

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Abstract

Protocol

伦理声明:所有动物的程序进行,严格按照定义的指南实验动物的使用和注意事项中提供的准则良好做法的动物:第八版从学院实验动物研究(ILAR,2011)和人经密歇根大学的机构动物护理和使用委员会(PRO0001553)。

1.鼠标外科手术

注意:使用8-10周龄C57BL / 6小鼠。其他年龄,背景,和小鼠的菌株也可用于测试不同的条件或遗传组成。对于该过程的切断术部,保持用面罩,吹风盖和无菌长袍,手套,和仪器无菌条件。手术部位应该用碘伏消毒,并进行立体裁剪无菌准备。通过使用兽医加热垫和升温复苏溶液至37℃,避免低温之前administra化。

  1. 麻醉,用2.5%的异氟烷​​吸入鼠标。用鼻锥离开背部和后肢肢体方便。调整异氟烷给药速度保持粘膜适当呼吸速率和着色,并确保麻醉通过检查肌肉张力,脚趾捏和角膜反射。应用平淡眼药膏鼠标的眼睛,以防止在手术过程中干眼的伤害。采用外科领域的下方兽医加热垫或温水循环保持足够的体温。
  2. 辖丁丙诺啡,0.1毫克/千克,皮下之前立即手术镇痛。
  3. 密切刮胡子使用指甲刀从脚跟到膝盖左侧后爪的手术部位。
  4. 密切剃鼠标的背部,开始在脊柱和剃区域延伸到背中线的左边,结算的面积至少为2厘米×3cm至容纳烫伤。
  5. 准备手术部位,包括后爪来使用3-交替碘伏磨砂膝盖。
  6. 沿左跟腱的内侧面进行纵形切口。延长切口所以跟腱可以容易地可视化;约为0.5公分。
  7. 在用锋利的剪刀组织的中点执行跟腱腱切断术与肌腱锐性剥离。插入所述组织剪刀的一个叶片在所述组织平面肌腱下方并沿平面解剖直到刀片是在肌腱中点。关闭剪刀片大幅割断肌腱。
    注:确保所有列入筋后腓肠肌包括,比目鱼肌,跖肌腱。
  8. 达到止血施加压力,用无菌纱布(应该有最小的出血)和5-0薇乔缝合关闭皮肤切口。
  9. 与铝块重达35克与近似measuremen进行背Ⅱ度烧伤TS2厘米×2厘米×3厘米施加到小鼠的剃毛背部为17秒的水浴加热到60℃。
    注:实现适当的烧伤深度由搁在块上的麻醉小鼠的顶部,确保该块的整个表面区域是在用鼠标接触,但是避免施加任何额外的压力来将挡, 即,允许重力将唯一力捧到位块。附连到块的一侧的薄塑料手柄便于操纵,稳定化,并从热水浴检索。这将创建在8-10周龄C57BL / 6小鼠的约30%体表面积烧​​伤。这种接触烧伤被选择了其他的方法(火焰或烫伤烧伤)因烧伤深度的均匀性伤口和动物之间的重现性。
  10. 干烧伤部位用纱布和应用TEGADERM敷料。
  11. 辖回暖复苏液:乳酸林格氏溶液1ml腹腔注射和0.5ml皮下注射。这一次复苏的管理是足够的距离烧伤和切断术恢复。
    注意:不要单独在干净的笼子下监视返回麻醉小鼠住房笼与其他老鼠,房子,直到小鼠完全恢复。典型的恢复发生在1-6小时。烧伤部位一般在2-4周内自愈,很少通过伤口感染复杂,如果存放在干净的环境中的住房。
  12. 辖丁丙诺啡0.1毫克/千克皮下注射,每12小时3天以下的步骤。何监督增长,串行μCT扫描在适当的间隔。异位骨的生长是第一明显约3周后运通过μCT。
    注:大多数HO发展完成了9周后运。我们没有观察到何体积或反复μCT位置的差扫瞄每两周15周相比单终点μCT在15周扫描。在实验结束时,安乐死所有小鼠用CO 2吸入根据机构指南和10分钟后确认死亡颈椎脱位。

2.μCT采集与分析

  1. 确保麻醉鼠标放在扫描仪床上俯卧位。大盘后肢牢固地固定在床上,以防止呼吸运动伪影。包括空气,水,和羟基磷灰石含有小鼠用于图像校正的下方幻象。
  2. 打开骨分析软件并定义感兴趣区域(ROI),它包括从髋关节都后肢近侧到后爪向远侧的末端的区域。使用以下参数获得图像:80千伏,500微安和1300毫秒曝光,48微米的体素尺寸14,15
  3. 通过绘制的投资回报率在每三个幻影室,并输入到相应的字段的平均密度校准图像菲尔德单位(HU)该软件。
  4. 使用在软件的“抓取器”工具,重新定向的图像,从而使左后肢的胫骨是沿Z轴平行,以允许原位皮质骨结构和HO划定清亮的解剖图。
  5. 在膝盖开始,通过图像切片远端滚动,直到何遇到。使用手动样条曲线工具,使周围的异位骨的投资回报,每5 片通过爪或直到何已持续超越的远端。使用外推工具来扩展和缝合的投资回报率连成一片的投资回报率是包含了所有的议员。
  6. 做一个3D的投资回报率,然后选择菜单分析。通过设定下和上阈值的最佳显示骨窗计算骨体积。使用相同的固定阈值的所有扫描。

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Representative Results

在目前的研究中,该协议被描述为创伤此前公布的小鼠模型/刻录诱导HO 14-17这涉及创建并发局部肌肉骨骼损伤与跟腱切断术和全球炎症侮辱与部分厚度烧伤。这导致在切断术部位可遵循与串行成像可靠的形成反应骨。迄今为止,所有的小鼠(50个以上)已持续两个跟腱切断术和烧伤已经开发HO可测量的量在切断术部位。量化异位骨的形成,一个校准图像的μCT协议用于在每个期望的时间点。增加了一个烧伤与跟腱切断术组合已被证明是在显著HO的感应键。与两个受伤发生同时有异位骨的形成在切断术部位,相对于交流量的显著增加希尔斯切断术单独( 1)。17

图1
图1.何发展跟腱之后用切断术或不同时烫伤。所有小鼠接受左后肢的跟腱腱切断术,一半的老鼠也获得了30%TBSA部分厚度上背部烧伤。 μCT扫描,在5天,3,5,7,9完成,和15周后的损伤。 ( 一个 )。代表三维重建显示有骨正位白色和HO蓝色。红色圆圈表示HO的niduses。异位骨的切断术的面积以及位置远端和近端到损伤部位,在下肢发展。类似的HO看到clnically,这种活性骨可以是连续的骨骼与骨骼或软组织远程开发。 (B)。 HO的定量COMpleted用校准图像协议,并在图中显示。何已经持续超过15周,9-15周之间。然而发展高原以最大的生长速度一般5-9周之间可见。数据是平均值+/- SD,n = 4的每组,学生t-检验 ,* p <0.05 (请注意,这此前公布的数据是,从17修改)。 请点击此处查看该图的放大版本。

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
C57BL/6 mice Jackson Laboratory 664 8-10 weeks old
Isoflurane – Fluriso VET one, Boise, ID V1 501017
Buprenorphine – Buprenex Reckitt Benckiser Healthcare NDC 12496-0757-1 0.3 mg/ml solution
Betadine Owens and Minor, Mechanicsville, VA 2047PVP202
5-0 Vicryl sutures Ethicon, Summerville, NJ J493
Tegaderm Film, 6 cm x 7 cm 3M 1624W Cut in half to properly cover burn site
µCT - GE eXplore Locus SP GE Healthcare Pre-Clinical Imaging, London, ON, Canada
Microview 2.2 Advanced Bone Analysis Application GE Healthcare Pre-Clinical Imaging, London, ON, Canada

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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