הקמת דגם פגם קריטי בגודל הירך מגזרית עכברים מיוצב על ידי פלייט Osteosynthesis

Summary

Although mouse models are invaluable tools for bone tissue engineering, models of long bone defects are sparse. This need motivated development of the present protocol which uses a locking plate with four screws and a dedicated jig to perform and stabilize a reproducible, femoral, critical-size defect with low morbidity.

Abstract

The use of tissue-engineered bone constructs is an appealing strategy to overcome drawbacks of autografts for the treatment of massive bone defects. As a model organism, the mouse has already been widely used in bone-related research. Large diaphyseal bone defect models in mice, however, are sparse and often use bone fixation which fills the bone marrow cavity and does not provide optimal mechanical stability. The objectives of the current study were to develop a critical-size, segmental, femoral defect in nude mice. A 3.5-mm mid-diaphyseal femoral ostectomy (approximately 25% of the femur length) was performed using a dedicated jig, and was stabilized with an anterior located locking plate and 4 locking screws. The bone defect was subsequently either left empty or filled with a bone substitute (syngenic bone graft or coralline scaffold). Bone healing was monitored noninvasively using radiography and in vivo micro-computed-tomography and was subsequently assessed by ex vivo micro-computed-tomography and undecalcified histology after animal sacrifice, 10 weeks postoperatively. The recovery of all mice was excellent, a full-weight-bearing was observed within one day following the surgical procedure. Furthermore, stable bone fixation and consistent fixation of the implanted materials were achieved in all animals tested throughout the study. When the bone defects were left empty, non-union was consistently obtained. In contrast, when the bone defects were filled with syngenic bone grafts, bone union was always observed. When the bone defects were filled with coralline scaffolds, newly-formed bone was observed in the interface between bone resection edges and the scaffold, as well as within a short distance within the scaffold.

The present model describes a reproducible critical-size femoral defect stabilized by plate osteosynthesis with low morbidity in mice. The new load-bearing segmental bone defect model could be useful for studying the underlying mechanisms in bone regeneration pertinent to orthopaedic applications.

Introduction

פגמי עצם diaphyseal מסיביים הם אתגר גדול האורתופד. החלפת עצם עם שתל עצם אוטולוגית, נחשבת כיום לטיפול תקן הזהב, היא בהיצע מוגבל והיא קשורה עם תחלואה הקשורה קציר. מסיבות אלה, בונה עצם רקמות מהונדסות שילוב בתאי גזע mesenchymal מח עצם עם פיגומים osteoconductive נחקרו כחלופה autografts בכירורגיה אורטופדית.

נכון להיום, רוב המחקרים בוצעו במודלים של בעלי חיים קליניים רלוונטיים כגון כלבים, חזירים וכבשי ^1-3, אבל הערכה ראשונית בין שני המושגים הללו ב orthotopic, ענפי, פגמי עצם קריטי בגודל מודלים קטנים-חיים (כמו עכברים) יכולים להיות כמה יתרונות: (i) הוצאות נמוכות, (ii) מספר גדול של בעלי חיים יכול להיות מופעלת; (Iii) בניגוד במודלים של בעלי חיים גדולים, ההומוגניות של זני העכבר מגביל להבדלים אינדיבידואליים בתוך ספיגת פיגוםnd עצם היווצרות; (Iv) והכי חשוב, זמינות של נוגדנים ספציפיים וחיות במיקוד גן לאפשר ההערכה של התהליך הביולוגי המעורבים בריפוי עצם. ואחרון חביב, שימוש זני immunodeficient של עכברים גם מאפשר לימודים או באמצעות שתלי או תאים ממקור אנושי ללא תגובות חיסוניות לוואים בעכברים.

למרות היתרונות הנ"ל, מודלים פגם עצם מסיבי diaphyseal בעכברים הם דלילים. רוב הדגמים כגון להשתמש קיבוע העצם עם סיכת intramedullary שממלא את חלל מח עצם (ובכך להגביל את היקף החומר להיבדק) וגם מעכבת שחזור משום שלא סיפקה יציבות הסיבוב צירית ^2,4-7.

מטרות המחקר הנוכחי (i) מחק מצב קליני עצם איחוד הלא, לתאר מודל פגם לשחזור, קריטי בגודל פלח, ירך בעכברים, אשר הוא התייצב על ידי osteosynth נעילה-צלחת המדויקת לשחזורesis המספק סביבה ביומכנית מאוד יציבה ^8-10; (Ii) כדי להמחיש את המודל הנוכחי עם שני תחליפי עצם פוטנציאליים ולתאר היווצרות עצם מנתחת שיכול לשמש.

Protocol

משפט ואתיקה: העכברים השתמשו במחקר הנוכחי טופלו בהתאם להנחיות שפרסם הוועדה האירופית "לטיפול ושימוש בחיות מעבדה" (הדירקטיבה 2010/63 / האיחוד האירופי ואת האירופי אמנת ETS 123). פרוטוקול הניסוי אושר על ידי ועדת האתיקה של הפקולטה לרפואה Lariboisière סן לואי (CEEA LV / 2010/01/04).

1. בעלי חיים

1. משתמשים בעכברים athymic (10 שבועות). השתמש במספר מינימלי של 6 עכברים עם פגם נשאר ריק כקבוצת ביקורת שלילית.

2. הכנת פיגומים

1. Syngenic הכנת שתל
   1. השתמש עצם isograft למלא את הפגם לספק לקבוצת ביקורת עם מספר מינימאלי של 6 בעלי חיים.
   2. השג isografts עצם על ידי קצירת נכרת עצם ירך מהעכבר שייך או "ליקויים נשאר ריק או" ליקויים מלאי קבוצות פיגום אלמוגים "(ההוא ימנע את השימוש בבעלי חיים נוספים כדי לאסוף isograft עצם) ^11.
   3. שטוף את עצם כריתה עם בופר פוספט (PBS) ולשמור אותו סטרילי באמצעות תחבושות לחות.
2. אלמוג פיגום כנה
   1. השתמש פיגום עשויים אלמוגים טבעיים: Acropora sp. קוביות שלד אלמוגים, 3 x 3 x 3 מ"מ כממלא עצם פוטנציאלי עם מינימום של 6 בעלי חיים.
   2. סלול ביד כל קוביה אלמוגים לצורת גליל (3.5 גובה; 2 מ"מ קוטר).
   3. לעקר כל פיגום על ידי מעוקר (121 מעלות צלזיוס במשך 20 דקות), לשטוף אותו עם PBS סטרילי, וטבל אותו בינוני תרבות שלמה (α-MEM) למשך 24 שעות לפני ההשתלה בעכברים.

3. נהלים הרדמה שיכוך כאבים

1. לספק שיכוך כאבים מנע, 15 דקות לפני ההרדמה, על ידי הזרקה תת עורית של עצירות (0.1 מ"ג / משקל גוף חית קילו).
2. החל משחה בתוך החיהעיניים כדי למנוע יובש כל 30 דקות תוך החיות נמצאות תחת הרדמה.
3. מניחים את העכברים על כרית חימום כדי למנוע היפותרמיה.
4. הרדמה שיכוך כאבים במהלך ההליך הכירורגי
   1. להזריק intraperitoneally xylazine המכיל פתרון (8 מ"ג / ק"ג) ו קטמין (100 מ"ג / ק"ג).
   2. לספק חמצן באמצעות זרימה-ידי (50 mL / min).
   3. אשר עומק נאות של הרדמה על ידי הנוכחות של הרפיית שרירים טובה וחוסר תגובת חיה לגירוי מזיק (למשל., קמצוץ בוהן משרד).
   4. להזריק מתחת לעור מנה בודדת של Enrofloxacin (0.05 מ"ג / ק"ג) כטיפול מונע חיידקים.
5. שיכוך כאבים לאחר ניתוח
   1. לספק שיכוך כאבים לאחר הניתוח על ידי הזרקה תת עורית של עצירות (0.1 מ"ג / ק"ג) כל 12 שעות במשך 3 ימים רצופים.
6. הרדמה במהלך הליכי אבחון הדמיה
   1. מניחים את העכברים בתוך anesthetizing-box, ולאחר מכן להשרות ולשמור הרדמה באמצעות כ 4% ו -2% isoflurane חמצן, בהתאמה.
   2. אשר עומק נאות של הרדמה על ידי הרפיית שרירי חיה טוב וחוסר התנועה.
7. תנאי פיצוי
   1. שמור על עכברים על כרית חימום עד להחלמה מלאה
   2. אל תשאירו חיה ללא השגחה עד שהוא שב להכרתו מספיק כדי לשמור שכיבה sternal לאחר הניתוח.
   3. אל תחזרו בעל חיים אשר עבר ניתוח לחברה של בעלי חיים אחרים עד התאושש לחלוטין.
8. תנאי שלאחר הניתוח
   1. תארח את העכברים בנפרד במהלך 3 הימים הראשונים מארח את העכברים על ידי 4 בכלובים אחרי יום 3.
   2. ספק כרצונך מזון מים ומותאם. אפשר העכברים-דוב משקל, ללא כל הגבלה פעילות לאורך כל התקופה שלאחר הניתוח.

4. הליך כירורגי:עצם הירך המגזרי פגם דגם ^11,12

1. לאחר הרדמה, למקם כל עכבר שכיבה גחון עם הגפיים אחוריים שמאל הרחבה.
2. שפשף את האיבר לניתוח aseptic באמצעות 10% יוד povidone למשך 5 דקות ולאחר מכן למקם וילון סטרילי תחת האיבר כדי ליצור משטח סטרילי (וילון שקוף סטרילי משמש כדי להיות מסוגל לעקוב אחר תנועת נשימה במהלך ההליך). הטיפול נלקח לשמור על סטריליות של שדה כירורגי במהלך ההליך.
3. ערוך 15 - חתך בעור אורך 17 מ"מ על היבט anterolateral של עצם הירך, המשתרע מפרק הירך למפרק להחניק.
4. לחתוך את fascia לאטה, לפצל את vastus lateralis השריר ואת שריר הירך הדו-ראשי לחשוף לכל אורכו של diaphysis הירך. זהירות יש לנקוט כדי לשמר את גיד הנשה caudally ואת הקפסולה במפרק distally (איור 1).
5. כדי לשפר אקספו diaphysis הירךבטוח, transect השריר שרירי gluteal femoris מן trochanter 3 ^rd.
6. בצע לנתיחה עגולה של עצם הירך ב באמצע diaphysis.
7. החל צלחת מיקרו-נעילה טיטניום 6 גומות (10 מ"מ אורך; 1.5 מ"מ רוחב, משקל: 30 מ"ג) בצד הירך הקדמי.
   הערה: החורים של הצלחת, אשר שקוע conically עם חלק גלילי, להכיל טיטניום עצמית קשה ברגי נעילה (2 מ"מ אורך, 0.47 מ"מ קוטר חיצוני, משקל: 5 מ"ג, עם משטח תחתי של הברגים בראש הליכים כדי לאפשר נעילה בתוך חור הצלחת) המחוברים גבעול, אשר מסובב את כשהמכשיר נעול.
8. מקדחה החור הפרוקסימלי ביותר של הצלחת באמצעות קצת 0.3 מ"מ מקדחה ואו כוח המנוע ייעודי או כוח המנוע הלא ייעודי המופעל על 2,500 סל"ד בכ 500 mW ^12).
9. הכנס את הבורג הראשון בעזרת מברג ייעודי ואז לנעול אותו (איור 2).
   הערה: מאז יישור של tהוא הצלחת נקבעה על ידי יישום של בורג הראשון זה, חשוב למקם את ההקבלה הצליחה אל הירך כאשר החדרת הבורג.
10. מקדחת החור הדיסטלי ביותר של הצלחת באופן דומה, הכנס ולנעול את הבורג (איור 3).
11. הכנס, אבל לעשות שום מנעול, את שני ברגים חיצוניים אחרים.
12. מניח את החוט של 0.22 המ"מ ג'יגלי רואה מקרוב סביב העצם בכיוון מדים-צדדי ולאחר מכן להכניס אותו בתוך החריצים של לנענע (איור 4).
13. הכנס את לנענע הייעודי על הגזע של שני הברגים האחרונים ולהחיל אותו מעל הצלחת (איור 5).
14. בצע ostectomy הירך באמצע diaphyseal 3.5 מ"מ ארוך באמצעות ג'יגלי ראה תחת השקיה (באמצעות סליין איזוטוני סטרילי) כדי למנוע נמק תרמית. האם עוזרו של המנתח לקחת את לנענע. יש המנתח להחיל מתח יציב מתמיד. היזהר שלא לסבך את החוט המסור להשתמש בשני השלישים באמצע החוט. הימנע לשעברתנועת סס על מנת לקבל חתך עצם ישר (איור 6).
15. לאחר ostectomy, להסיר את ג'יגלי רואה. כדי למנוע נזק של רקמות רכות, לחתוך את קרוב חוט המסור העצם בצד אחד.
16. הסר את לנענע וכלא שני הברגים האחרונים (איור 7).
17. השאר את פגם סגמנטלי ריק או בניתוח למלא אותו על ידי הצבת חומרים להיבדק בתוך הפגם.
18. בשפע לשטוף את שדה הניתוח עם סליין איזוטוני סטרילי.
19. מניח את שריר lateralis vastus ברפיון מעל הצלחת. סגור את fascia ומטוסים תת עורית באמצעות דפוס תפר מתמשך פשוט 5.0 glycomer 631 תפר; לסגור את העור עם דפוס תפר קטע פשוט באמצעות 4.0 glycomer 631 תפר. לחלופין, אפשר גם לסגור את העור באמצעות דבק עור.

5. בהערכות Vivo של התחדשות העצם

1. עם עכברים בהרדמה, לבצע רדיוגרפיערכות באופן אורך הוא באמצעות צילומי רנטגן קונבנציונלי (26 ק, 10 שניות; הגדלת 2X; 20 שורות / מ"מ ברזולוציה מרחבית) וטומוגרפיה מיקרו שחושב ברזולוציה גבוהה (μCT).
2. לקבלת ניתוח μCT, לרכוש תמונות ברזולוציה של 36 מיקרומטר (50 kV ו 478 mA, ב 40 זמן חשיפה msec, באמצעות מסנן אלומיניום 0.5 מ"מ, צעד סיבוב של 0.7 º, וסיבוב טומוגרפית של 180 º). לנתח את התמונות באמצעות תוכנת התושב.

6. הערכות גופיים של התחדשות העצם

1. עשרה שבועות לאחר הניתוח, להשרות הרדמה באמצעות isoflurane חמצן, ולאחר מכן להקריב את העכברים בזריקה intraperitoneal של מנת יתר של ברביטורטים (1 מ"ל של pentobarbital).
2. ובלו עצמות הירך, להסיר שכיסה רקמת שריר, ולתקן את דגימות עצם paraformaldehyde 4% (pH 7.4) במשך ארבעה ימים.
3. הסר את הצלחת וברגים מכל דגימת עצם ניכרת לאחר paraformaldehyde fixation.
4. Ex Vivo מיקרון ניתוח CT
   1. מניח כל עצם ניכר ומותק צינורות פוליאתילן מלא 75% אלכוהול ולנתח אותו באמצעות לשעבר vivo μCT.
   2. לרכוש תמונות ב 80 kV ו 100 מיקרו-אמפר (זמן החשיפה של 1,000 מילי-שניות, אלומיניום 0.5 מסנן, וגודל פיקסל מצלמה 4 מיקרומטר (2,400 x 4,000 עם גודל voxel של 7 מיקרומטר), ארבע מסגרות הממוצע עבור כל תוספת סיבוב של 0.9 º.
   3. לשחזר תמונות 3-ממדי (גודל voxel ממוצע של 13 מיקרומטר) באמצעות מסוננים-המינג גב הקרנה עם תוכנת התושב.
   4. ניתוח כמותי של היווצרות עצם, להשתמש בתוכנת התושב להשיג את נפח רקמת mineralized (סף אפור נמוך של 45 המדדים בגווני אפור סף אפור העליון של 240 מדדים בגוונים אפורים) באזור נחוש ועקבי של הריבית המתאימה הפגם.
   5. בצע ניתוחים באותו אופן עבור כל עכבר עם אותו regיון של עניין.
   6. השתמש בבדיקת הניתוח חד סטרית (רווח בר סמך - ב 95% והרמה המשמעותית על p <0.05) כדי להשוות את שיעור איחוד עצם ואת נפח רקמת mineralized באזור עניינים בין קבוצות.
5. ניתוח היסטולוגית
   1. שבץ כל נכרת וקבוע עצם הירך שרף methacrylate מתיל לעבד אותו עבור היסטולוגיה undecalcified.
   2. חותך כל דגימת עצם לאורכו סעיף עבה (200 מיקרומטר) בעזרת מסור יהלום מקורר מים עגול.
   3. טוחן כל מקטע עצם דגימה עד עובי של 100 מיקרומטר, ללטש אותו, ואת להכתים אותו באמצעות כתמי picrofuchsin הכחול Stevenel וואן Gieson.
      הערה: לאחר מכתים, תאים יופיעו בכחול, עצם בוורוד, ועל אלמוגים חומים תחת מיקרוסקופ אור.

תוצאות

הניתוחים הנ"ל נמשך בין 45 60 דקות. Ostectomy ו osteosynthesis היו קלים לבצע בעזרת עוזרו של מנתח אבל ללא שימוש בכל מערכת מגדלת. לא דווח על סיבוכים במהלך הניתוח התרחש. במחקר ראשוני על 18 עכברים ^11, צילומי רנטגן לאחר הניתוח ספקו ראיות כי אורך פגם עצם (3.43 ± 0.12 מ"מ) ואת מיקום הצלחת (המרחק בין החלל המשותף וחונקי החלק הדיסטלי של צלחת = 2.65 ± 0.56 מ"מ) היה לשחזור.

שיעור התמותה הקשורים הרדמה עמד על כ -5%.

התאוששות תפקודית של האיבר המופעל הייתה מעולה בכל חי נושאת משקל מלאה נצפה תוך יום לאחר ניתוח (אנימצית איור 1). משקלו של ה- osteosynthesis (צלחת וברגים) המשמשים pמחקר להתרעם היה כ -0.1% ממשקל גוף עכבר. לא דווח על סיבוכים לאחר ניתוח (למשל, זיהום פצע, כשל שתל, גירת השתלת עצם, וכו ') התרחשו. אין פגיעה עצמית או פגיעות שנגרמו על ידי cagemates התרחש.

כאשר פגמי העצם בניתוח המושרים נותרו ריקים, אין היווצרות עצם משמעותית עם שאינו Union עצם עקבי. לעומת זאת, כאשר הפגמים היו מלאים גם של isograft או פיגום אלמוגים, שזה עתה קם עצם משתרעת הפרוקסימלי וקצות עצם דיסטלי נצפתה. בנוסף, היווצרות עצם ואילו מותר מחדש הקמת המשכיות עצם ברוב הפגמים שטופלו isografts (איור 8), היא נצפתה רק בתוך פיגום אלמוגי פגמים מלאים בחומר הזה. למעשה, שום עצם נצפה במרחק גדול מ -1 מ"מימ מהקצים הגרמיים. העדר סחוס בכל היסטולוגית מנתח התוצאות סיפקו עדותהיציבות של osteosynthesis מושגת (איור 9, איור 10).

צילומי רנטגן ו microCT ניתוחי סיפקו הוכחות לכך איחוד העצם לא התרחשה כל חיה של הקבוצה פגם-שמאל-ריקה, 10 שבועות לפרסם ההשתלה. את נפח הרקמה mineralized הוערך על ידי ניתוחים microCT היה 0.8 ± 0.3 מ"מ ³ והיה נציג של העצם החדש שנוצר. בקבוצות פיגום isograft ואלמוגים, איחוד העצם הושג בחיות 4 ו -4 בהתאמה. את נפח הרקמה mineralized הוערך על ידי ניתוחים microCT היה 4.4 ± 0.9 מ"מ ³ ו 8.9 ± 0.7 מ"מ ^3. בקבוצות אלה, עם זאת, כי הן isograft ואת פיגום אלמוגי כילת אוצרות טבע, היווצרות עצם חדשה לא יכולה להיות מכובדת באמת מהחומר המושתל הנותרים (isograft או פיגום אלמוגים). הן שיעור איחוד בון ואת נפח רקמת mineralized המתקבל קבוצת isograft ומקבוצת פיגום האלמוגים היו באופן משמעותי (p <0.001) גבוה יותר מזו שמתקבלת מקבוצת הפגם-שמאל-ריקה.

איור 1:. חשיפה כירורגי עבור יצירה של הפגם המגזרי עצם הירך 15 - 17 מ"מ חתך בעור אורך, המשתרע מפרק הירך למפרק להחניק, נעשה על היבט anterolateral של עצם הירך. את fascia לאטה היה חרות; vastus lateralis השריר ואת שריר הירך הדו-ראשי פוצלו לחשוף לכל אורכו של diaphysis הירך. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2: פלייטמיצוב הפרוקסימלי בורג מיקום. הצלחת יושמה בצד הירך הקדמי. החור הפרוקסימלי ביותר של הצלחת נקדח; את הבורג הראשון הוכנס ו, ואז, נעול. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3:. מיקום בורג דיסטלי החור הדיסטלי ביותר של הצלחת נקדח ואת הבורג הוכנס ונעל. (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4: ג'יגלי מסור מיצוב. את שני ברגים חיצוניים אחרים הוכנסו אך לא נעולים ואת החוט של מסורי 0.22 מ"מ ג'יגלי היה קשור באופן הדוק סביב העצם בכיוון מדים-צדדי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5: לנענע מיצוב לנענע הוכנס על הגזע של שני הברגים האחרונים ויישומים מעל הצלחת ואת החוט של המסור הוכנס אז בחריצים של לנענע.. (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 6:. Ostectomy Ostectomy בוצעה המסור ג'יגלי בוטל. (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 7:. ברגי Inner נעילת לנענע הוסר ואת שני הברגים האחרונים נעולים. הליקויים המגזריים היו אז יצאתי לדרכן ריקות או מלא עם החומרים שנבדקו. (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

t = "איור 8" src = "/ files / ftp_upload / 52,940 / 52940fig8.jpg" />
איור 8: נציג לאחר הניתוח צילומי רנטגן ו sagittal μCT שחזור של עצם הירך של עכברים עצם הירך עם פגם בהתאמה או שמאלה ריק (AE), או מלא שתל עצם syngenic מסיבי (FJ), או מלא פיגומים אלמוגים Acropora מסיבי (KO. ); מיד לאחר הניתוח (A, F, K), 4 שבועות לאחר הניתוח (B, G, L), 6 שבועות לאחר הניתוח (C, H, M), ו -10 שבועות לאחר הניתוח (D, E, I, J, N , O) (צלחת אורך = 10 מ"מ). (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

קבצים / ftp_upload / 52,940 / 52940fig9.jpg "/>
. איור 9: הנציג רנטגן, μCT לשיקום היסטולוגיה של פגם מלא עם אלמוג הפיגום נבדק במחקר הנוכחי כמות גדולה של עצם חדש שנוצר נצפה-בין הקצוות הגרמיים שמסביב פיגום האלמוגים; לעומת זאת, העצם קטן נכח בתוך הפיגום. כתמים: כחול Stevenel ופון Gieson picrofuchsin. בתנאים אלה, עצם, תאי, ואלמוגים מוכתמים אדומים, כחולים, חום, בהתאמה. סרגל קנה מידה = 500 מיקרומטר. ACS = Acropora פיגום אלמוגים; BN = עצם. (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 10: repre sentative היסטולוגיה של שמאל פגם ריק (א) ממולאה Massive Syngenic עצם השתל (B), ומלא אלמוג פיגום (C). בשנת הפגם נשאר ריקה, עיגול של גרמי קצוות עם מילוי תעלה מדולרי ו רקמה סיבית בשפע עמוקה לתוך הפגם נצפו. בשנת הפגם מלא שתל עצם syngenic מסיבי, משכיות עצם נצפו בין השתל ואת הקצוות הגרמיים שמסביב; מח עצם נכח לאורך כל החלל המקורי. בשנת הפגם מלא פיגום אלמוגים, עצם שהוקם זה עתה נצפה בין הקצוות הגרמיים שמסביב פיגום האלמוגים, אבל העצם קטן נכח בתוך הפיגום. כתמים: כחול Stevenel ופון Gieson picrofuchsin. בתנאים אלה, עצם, תאי, ואלמוגים מוכתמים אדומים, כחולים, חום, בהתאמה. סרגל קנה מידה = 500 מ"מ. ACS, פיגום אלמוגים; BN, עצם; בע"מ, מח עצם; FT, רקמה סיבית. (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280)oad / 52,940 / 52940fig10large.jpg "target =" _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

אנימציה / וידאו איור 1: וידאו נציג של בהילוך של בתר-ניתוחי יום שמאלי. נושאת משקל מלא נצפתה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון זה.

Discussion

השתלת חוץ רחמים של חומרי אורתופדיות קשורים מכשיר בעכברים מבוצעת בדרך כלל כדי להעריך את העצם להרכיב יכולות של פיגומים שונים ^13,14. הבדלים חשובים אולם קיימים בין מודלים מחוץ לרחם ו orthotopic, כולל גורמי איתות osteogenic יליד ואינטראקציות paracrine עם תאי יוצרי עצם מארח.

המחקר הנוכחי קובע מגזרי גדולה בעכברים לשחזור, פגם ירך קריטי בגודל (3.5 מ"מ, כ 20-25% של אורך עצם הירך). בהתחשב בגודל של פגם כזה ואת היציבות שמספקת osteosynthesis הצלחת כתוצאה, המודל הזה מחק את עצם אטרופית הקליני-נתקל שאינו Union.

פרק הזמן שלאחר הניתוח שנבחר במחקר הנוכחי, עולה בקנה אחד עם עכברי דגמים שאינם איגוד שתוארו לעיל, מראה חוסר של ריפוי נאות לאחר 8 עד 12 שבועות ^4,9,15,16.

והחשוב מכל, reproduosteosynthesis cible והיציב, כמו גם היציבות של תחליפי העצם המושתלים התקבל ללא תחלואה משמעותית ותמותה ^1,2 עם השימוש בשני צלחת הנעילה לנענע לבצע את ostectomy. תוצאה זו מנוגדת גם התוצאות המדווחות כאשר בין כאדם, קיבוע חיצוני או מסמר intramedullary שמש ^4,5,17-24. עבור תופסנים החיצוניים חסרונות פוטנציאליים כוללים: השתנות קשיחות, זיהומים של דרכי סיכות, התרופפות של הסיכות, פוטנציאל פציעות עקב הסיכות ומשקל החומרים (4 עד 20% ממשקל גוף העכבר). עבור מסמר intramedullary חסרונות פוטנציאליים כוללים: מילוי של חלל מדולרי עם הציפורן ונזק iatrogenic של משטחים במפרק.

סגמנטלי בעכברים אחרים, פגמים הירך בגודל קריטי על מנת לייצב את osteosynthesis צלחת תוארו עם פגם עצם נוצר על ידי לצלצול ולא הנעים בין 1.5 ל אורך 2 מ"מ ^16,25. בשנת הה 'מציג מודל, השימוש של ג'יג חוט מסור מותר ostectomy 3.5 מ"מ-ארוך ומדויק ללא טראומה לשרירים משמעותיים.

עם זאת, כדי להצליח ביצוע ההליך אחד צריך לקחת על עצמו בחשבון מספר נקודות מפתח: אל תשתמשו עכברים קטנים (עכברי עירום עם או משקל נמוך מ -25 גרם או גיל מתחת לגיל 8 שבועות) אחרת הצלחת צריכה להיות ארוכה מדי. כאשר מתקרבים לעצם הירך, דואגים לשמר הן את גיד הנשה caudally ואת הקפסולה במפרק distally. החל את הצלחת בצד הקדמי של עצם הירך ומאז יישור של הצלחת נקבע על ידי יישום של בורג הראשון זה, לדאוג למצב ההקבלה הצליחה אל הירך בעת הכנסת בורג ראשון זה.

לפני ביצוע ostectomy, לטפל לבצע דיסקציה עגול של עצם הירך ב באמצע diaphysis כדי למנוע טראומה שרירית. בעת ביצוע ostectomy, עוזרו של המנתח חייב להחזיק את המדריך בחוזקה ואת surהגאון חייב להיות זהיר (i) לא להסתבך החוט המסור, (ii) להשתמש בשני השלישים באמצע החוט תוך החלת מתח יציב מתמיד, וכן (iii) כדי למנוע תנועה עודפת להשיג חתך עצם ישר.

ריפוי עצם אפשרי במודל הנוכחי ספק שתל עצם משמש. יתר על כן, מודל זה מאפשר מחקרים נוספים של המנגנונים המעורבים אסטרטגיות החלפת עצם וכשאחד שתלי אדם ממוצא או תאים משמשים פגם היטב סטנדרטי, גדול, ענפי, עצם.

בנוסף, בתור המגמות הנוכחיות הדורשים עידון הקטנת השימוש בבעלי חיים למחקר הקשורות אורתופדיה, מודל זה יכול לשמש בשילוב עם טכניקות ההדמיה vivo כגון פליטת אור. כזה טכניקות פולשני לאפשר ניטור הוא הישרדות תא מושתלת וריפוי רקמות ללא צורך להקריב בעלי חי ^26.

המגבלות העיקריות של המודל הנוכחי הם גםתנאי עומס נושא את עוצמת הקול של פגם העצם נוצר כי הם לא לחקות אותם במלואם נתקלו קליני בבני אדם. מגבלות אחרות של המודל הנן (i) את אטימות הרדיו של הצלחת אשר עשוי לדרוש הסרת הצלחת לפני ניתוח vivo לשעבר μCT ועלול לסבך פרשנות לתוצאות הבחינה רדיוגרפי האורכות, (ii) חוסר היכולת לווסת נוקשות צלחת אשר עשוי להיות פרמטר מכנה מפתח עצם היווצרות ^27-30.

צריך לזכור גם, כאשר באף אחת העצם isograft או פיגומים אחרים המכילים מרכיב מינרלי (סידן פחמתי במיוחד), כי להטיה מסוימת הם הציגו בתהליך פילוח ניתוח מיקרו-CT, בגלל צפיפות העצם חדשה שתוקם חלקית בחפיפה גם צפיפות צפיפות או פיגום isograft. מסיבה זו נפח העצם להשיג על ידי ניתוח מיקרו-CT בעיקר לשקף את נפח הרקמה mineralized (עצם חדשה שתוקם פלוסעצם תחליף) ^11,26,31.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
α-MEM , Minimum Essential Medium Eagle	Sigma-Aldrich, France	M4526	500 ml
Acropora sp. coral exoskeleton cubes, Biocoral®	Biocoral®, Inoteb, France		3 x 3 x 3 mm cubes, autoclaving (121 °C for 20 min) sterilization
Buprenorphine, Buprecare®	Axience, Pantin, France		0.3 mg/ml
Xylazine, Rompun® 2%	Bayer HealthCare, Puteaux, France	20 mg/ml
Ketamine, Ketamine 500®	Virbac, Carros, France		50 mg/ml
Isoflurane, Forène®	Abbott, Arcueil, France
Enrofloxacine, Baytril® 5%	Bayer HealthCare, Puteaux, France	50 mg/ml
Pentobarbital, Dolethal®	Vétoquinol, Lure, France		182.2 mg/ml
Anesthetizing box	Ugo Basile, Gemonio, Italy	7900/10
Plastic transparent sterile drape, BusterOpCover 30 x 45 cm	Buster, Coveto, Montagu, France	613867
10% povidone iodine, Vétédine® Solution	Vétoquinol, Lure, France		100 mg/ml
Titanium micro- locking plate, MouseFix Plate XL	RISystem AG, Davos, Switzerland, http://www.risystem.com/	RIS.401.120	6 holes, 10 mm long and 1.5 mm wide, autoclaving (121 °C for 20 min) sterilization or cold sterilzation (ethylene oxide)
0.3 mm drill bit, Drill Bit 0.30 mm	RISystem AG, Davos, Switzerland, http://www.risystem.com/	RIS.592.200	autoclaving (121 °C for 20 min) sterilization or cold sterilzation (ethylene oxide)
Engine power	RISystem AG, Davos, Switzerland, http://www.risystem.com/	AccuPen	Cold sterilzation (ethylene oxide)
Screw driver, Handrill	RISystem AG, Davos, Switzerland, http://www.risystem.com/	RIS.390.130	autoclaving (121 °C for 20 min) sterilization or cold sterilzation (ethylene oxide)
Self-tapping locking screws, MouseFix Screw 2 mm	RISystem AG, Davos, Switzerland, http://www.risystem.com/	RIS.401.100	2 mm long, 0.47 mm outer diameter and 0.34 mm core diameter, autoclaving (121 °C for 20 min) sterilization or cold sterilzation (ethylene oxide)
Jig, MouseFix XL Drill and Saw Guide	RISystem AG, Davos, Switzerland, http://www.risystem.com/	RIS.301.103	3.5 mm between the slots, autoclaving (121 °C for 20 min) sterilization or cold sterilzation (ethylene oxide)
0.22-mm Gigli saws (0.22 mm Saws)	RISystem AG, Davos, Switzerland
5.0 glycomer 631, Biosyn	Covidien, Vétoquinol, Lure, France		Tapper-cut needle
4.0 glycomer 631, Biosyn	Covidien, Vétoquinol, Lure, France		Tapper-cut needle
X-ray, MX20	Faxitron X-ray Corp, Edimex, Le Plessis Grammorie
In vivo high-resolution microcomputed tomography, Skyscan 1176	Skyscan, Aartselaar, Belgium
Ex vivo high-resolution microcomputed tomography, Skyscan 1172	Skyscan, Aartselaar, Belgium
Resident software: Nrecon (v1.6.9) / Ctan (v.1.14.4)	Skyscan, Aartselaar, Belgium