JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Этот протокол описывает модель мыши ортопедической хирургии, который был использован для изучения механизмов послеоперационного neuroinflammation и поведенческие изменения и в сочетании с парабиоза, для изучения регенерации тканей во время старения.

Аннотация

Хирургия часто используется для повышения и поддержания качества жизни. К сожалению в уязвимых пациентов, например престарелых, осложнения могут возникнуть и значительно уменьшить результат. Действительно после обычной ортопедической хирургии для ремонта трещин, как много как 50% пожилых пациентов страдают от неврологических осложнений, как бред. Кроме того способность исцелять и регенерировать ткани после операции с возрастом уменьшается и может повлиять на качество ремонта трещин и даже костной интеграции имплантатов. Таким образом лучше понять механизмы, которые управляют эти возрастные изменения может обеспечить стратегические цели сведения к минимуму риск развития таких осложнений и оптимизировать результаты. Здесь мы представляем клинически значимых мыши модель перелом голени. Послеоперационные изменения в этих мышей имитировать некоторые когнитивные расстройства, обычно наблюдается после обычной ортопедической хирургии в организме человека. Вкратце надрез производится в правой задних конечностей строго асептических условиях. Часовым мышцы, и 0,38 мм нержавеющая сталь PIN-код вставляется в верхний крест голени, внутри канала Интрамедуллярные. Затем производится остеотомия, и сшитых рану. Мы использовали эту модель для изучения воздействия хирургической травмы на послеоперационном neuroinflammation и поведенческие изменения. Применяя этот перелом модель в сочетании с парабиоза, хирургические модель, в которой анастамозные 2 мышей, мы изучили клетки и секретируемые факторы, которые системно омолодить орган функции и регенерации тканей после травмы. Следуя нашей шаг за шагом протокола, эти модели могут быть воспроизведены с высокой точностью и могут быть адаптированы для допросов многие биологические пути, которые изменяются по хирургической травмы.

Введение

Хирургия превратил медицинской системы здравоохранения и постоянно способствует передний край технологии, повышение безопасности и сохранить качество жизни. К сожалению хирургии также индуцирует патофизиологические реакции, которые могут привести к послеоперационных осложнений, включая раневые инфекции, неврологическими нарушениями и даже смертности, особенно в пожилых пациентов1,2. Ортопедической хирургии проводится регулярно, особенно в более старых взрослых, чтобы улучшить качество жизни и ремонт общих травм костей. Однако до 50% пациентов ортопедической хирургии, которые 65 лет и старше опыт неврологическими нарушениями например послеоперационной бред. Это последовательно коррелирует с плохой прогноз, т.е., 5 раз повышенным риском смертности на 6 месяцев, продолжающееся снижение функциональных, увеличилась кормящих время каждого пациента, увеличение продолжительности пребывания в стационаре и более высокие темпы размещения дома престарелых 3 , 4 , 5. были выявлены некоторые факторы риска, в том числе пожилого возраста, но мало что известно о механизмы, ответственные за неврологическими нарушениями после операции.

Так как переломы являются очень распространены в пожилом возрасте, мы создали модель мыши переломов голени для определения влияния травмы периферических на послеоперационного восстановления, включая neuroinflammation и мозга здоровья (когнитивной функции)6, 7. Эта модель, первоначально описанных Карлом Гарри и др. 8, состоит из Интрамедуллярные закрепление и большеберцовой кости перелом под общим наркозом и обезболивание и таким образом имитирует кожи травмы, травмы мышц, и кости ремонт связан с общей переломов длинных костей и ремонт в организме человека. После этой процедуры, мышей демонстрируют изменения в воспалительные маркеры аналогичные изменения, наблюдаемые в людей9,10, а также активации микроглии в гиппокампе, который связан с дефицитом в декларативном памяти и гиппокампа нейропластичности6,7,11. Ранее мы объединили эту модель разрушения с парабиоза. Парабиоза — это хирургические модель в котором 2 мыши являются анастамозные и таким образом поделиться кровеносной системы. Эта модель обеспечивает прорыв в понимании последствий регулирования циркулирующих клеток и гуморальных факторов на функции органа в контексте возраст и болезни12,,1314. Используя этот подход мы недавно обнаружили системные факторы, связанные с возрастом зависимых переломом исцеление12.

Здесь мы представляем протокол, который сочетает в себе модель перелом голени с парабиоза для изучения кость мозга Возраст зависимых механизмов, которые актуальны для регенеративной медицины и нейроиммунология. Протокол 1A описывает парабиоза процедура и детали протокола 1B процедуре перелома большеберцовой кости (рис. 1A). Они могут выполняться независимо или в сочетании, в зависимости от характера допросов.

протокол

Все эксперименты на животных были проведены в соответствии с национальными институтами здравоохранения руководство для ухода и использования лабораторных животных и одобрены институциональные животное уход и использование Комитет (IACUC) в университете Дьюка.

1. подопытных животных

  1. Держите мышей в среде кондиционером с 12-h свет/темно циклов и надлежащего доступа к стандартным пищи и воды. Дом не более 5 однопометники в клетке и избегать условий, которые могли бы поощрять боевых действий.
  2. Используйте C57BL6/J самок мышей на 3 месяцев (молодых) или 18 месяцев (старый).
  3. Для парабиоза акклиматизироваться 2 мыши вместе для по крайней мере за две недели до операции. Мышей, либо одичал тип C57BL6/J или eGFP +.
  4. Проверьте состояние тела и внешний вид мышей ежедневно.

2. предоперационная установки для парабиоза и ортопедической хирургии

  1. Весят 2 мышей.
  2. Администрирование общей анестезии через систему с постоянной скоростью потока2 O 0,2 Л/мин изофлюрановая 5% использования для индукции в камеру индукции анестезии.
    Примечание: Глубина анестезии может быть подтверждено с помощью щепотку мыс.
  3. Поместите мышь на площадку с подогревом в лежачем положении. Используйте ректальный датчик для контроля температуры тела на протяжении хирургической процедуры.
  4. Для поддержания анестезии, Нижняя ингаляционных концентрации изофлюрановая до 2,0% в 0,2 Л/мин через маску. Монитор для обеспечения адекватной глубины анестезии.
  5. Контролировать физиологические параметры (частота дыхания, насыщение кислородом и сердце бить) неинвазивно используя Импульсный оксигемометр (опционально).

3. парабиоза хирургия (протокол 1A)

  1. Администрировать анальгезию (бупренорфина, SR/медленно релиз, 0,1 мг/кг подкожно) после индукции и до хирургических манипуляций. Придать бупивакаин (0,25%), на флангах незадолго до открытия. Смазать глаза.
    Примечание: Парабиоза протокол может осуществляться независимо от перелома большеберцовой кости.
  2. Для всех внутренних тела сшивания используйте 4-0 полидиоксанон шовного материала. Для всех внешних швов, используйте 4-0 полипропилен шовный материал.
  3. Бриться каждый из 2 мыши вдоль непрерывной линии от локтя, пашины и колена на стороне, чтобы быть соединены. Лечить с йод + 70% спирта кожу скраб свыше 3 чередующихся циклов в рамках подготовки к разрез.
    Используется газобетона инструментов и поддерживать стерильные поле.
    Примечание: Место одичал тип мыши к правой мыши eGFP и подготовить левый фланг одичал тип мыши и правый фланг eGFP мыши для хирургии (рис. 1).
  4. На каждой мыши используйте ножницы, чтобы сделать разрез вдоль фланга, начиная проксимальнее колено, чтобы просто проксимальных, до локтя и не нарушая мышц под кожу.
  5. Присоединяйтесь к трицепс животных с 2 Прерванный швы.
  6. Присоединяйтесь к тело стены вдоль склонов с работающей, непрерывный шов проходит 7-9.
  7. Присоединяйтесь к четырехглавой животного с 2 Прерванный швы.
  8. Закройте кожи 2 parabionts с прерванного швами.
  9. Разрешить мышей, чтобы проснуться в атмосферном воздухе.
  10. Для обеспечения успеха этого протокола, необходимо сохранить здоровье пар: контролировать пар ежедневно; выполнять условия тела, забив два раза в неделю; и вес пары дважды в неделю.
    Примечание: Каждая пара индивидуально размещается.
    Примечание: При использовании регулярных бупренорфин (т.е. не SR/медленно релиз) затем администрировать 0,1 мг/кг подкожно по 1 мл физиологического раствора в мыши два раза в день в течение 3 дней.
  11. Разрешить 4 недель времени восстановления для обеспечения общей циркуляции между parabionts если перелом голени хирургии.

4. большеберцовой кости перелом хирургии (протокол 1B)

  1. Администрировать анальгезию (бупренорфина, 0,1 мг/кг подкожно) после индукции и до хирургических манипуляций. Придать бупивакаин (0,25%) в месте операции проксимальнее колена незадолго до открытия. Смазать глаза.
  2. Бритье медиальной аспект правой задних конечностей мыши подвергать хирургические области и лечить с йод + 70% спирта кожу скрабом свыше 3 чередующихся циклов. Поддерживать стерильные хирургические поля во всей процедуре. Чтобы ограничить загрязнение; Применение газобетона инструменты и перчатки; Выполните операцию под микроскопом рассечения (опционально); и использовать грелку для поддержания температуры тела.
    Примечание: Если протокол выполняется на parabionts, только 1 мышь перелом в паре (правой голени правой кнопкой мыши). Смотрите Рисунок 1B схема перелом на parabionts.
  3. Используйте ножницы, чтобы сделать разрез вдоль медиального аспект правый задние конечности проксимальнее колена вниз midshaft голени на правой кнопкой мыши.
  4. Разоблачить midshaft голени и визуально найдите диафиза. Flex колено и визуализировать плато большеберцовой кости с помощью связки надколенника бедренной кости как ориентир.
  5. Визуализировать коленного сухожилия; вручную развернуть путем прокатки большим и указательным пальцем отверстие 0,5 мм в Интрамедуллярные канал с помощью 25-иглы.
    Примечание: Просверленное отверстие будет параллельно вдоль голени, в через плато большеберцовой кости.
  6. Вставьте штифт 0,38 мм нержавеющей стали через отверстие около 15 мм в полость медуллярного пока сопротивление почувствовал и вырезать заподлицо с плато большеберцовой кости с помощью проволоки катер (см. дополнительный видео 1 для 3D-реконструкции).
  7. С помощью прямые ножницы Бонн, перелом голени midshaft (диафиза). Смотрите Рисунок 1 c схема перелома.
  8. Визуально наблюдать перелом сайта и прилегающих тканей для проверки для стабилизации перелома прицела.
  9. Закройте с кожной скобы.
  10. Место мыши на подогревом колодки для восстановления до возвращения их в клетке чистый дом. Придать нормальное saline 1 мл подогретую (37 ° C), подкожно в каждой мыши для замена жидкости.
  11. Проверьте мышь ежедневно для признаков хромота, инфекции или кровотечения.
    Примечание: При использовании регулярных бупренорфин (т.е. не SR/медленно релиз) затем администрировать 0,1 мг/кг подкожно по 1 мл физиологическим ежедневно в течение 3 дней.

Результаты

После поперечной остеотомия тщательно выполнялись в стерильных условиях булавки и правильное ушивание с устойчивый вставки, мышей показали никаких признаков хромота, инфекции или кровотечения в левую ногу, после операции. Ортопедического лечения оценивали с помощью радиографического анализа и histomorphometry после Safranin-O окрашивание (рис. 2). Рентгенограмма midshaft переломом голени указано больше ткани осаждения в перелом мозоли молодых мышей, чем в перелом мозоли возрасте мышей. Перелом мозоли были decalcified и заливали в парафин в рамках подготовки к гистологический анализ. Разделы были окрашенных с Safranin-O и ткани осаждения был количественно с помощью histomorphometry анализа. Перелом мозоли молодых мышей содержится больше костей и менее фиброзных ткань чем перелом мозолей от возрасте мышей.

Перелом голени индуцирует системных и Центральной воспаление6,7,11,,1516. Действительно периферийных уровня провоспалительных цитокинов и опасности связанные молекулярные модели (DAMPs) быстро возведен после ортопедических операций, как в мышей и людей7,,17-18. Это способствует активации Микроглии клеток в головном мозге через несколько сигнальных механизмов с участием гуморального, сотовой и нейронов пути7,15,19,20, 21. После хирургии, эндотелиальная дисфункция, blood - brain барьер открытия и периферийных макрофагов инфильтрации способствуют острый гиппокампа neuroinflammation в диком типы и Ccr2ППП / + Cx3cr1GFP / + взрослых мышей15 , 19и были связаны с последующим памяти дефициты, которые напоминают человеческие бред и послеоперационной когнитивной дисфункции15,19,22. Этот ответ neuroinflammatory в возрасте животных, усугубляется с значительным изменениям в морфологии микроглии, как определяется IBA-1 иммуноокрашивания (рис. 3).

Используя модель перелом голени, описанную здесь, мы также нашли временно нарушение гиппокампа нейрогенез, о чем свидетельствует сокращение в Даблкортин (DCX) иммуноокрашивания в зубчатой извилине20. Электрофизиологическое измерения долгосрочных потенцирование (LTP), суррогат для функции памяти, показал время зависимых перебоев в нейропластичности после операции11. Мышей после операции также отображать нарушениями в памяти гиппокампа зависимые функции, например с помощью страх кондиционирования поведенческие оценки (Рисунок 4). Страх кондиционирования, мышей помещаются в камеры и подвергается слуховой сигнал, следуют отрицательной стимулов (например, footshock). Через три дня после большеберцовых хирургии, мышей тестируются в камере принадлежности, на этот раз без каких-либо слуховой или отрицательной стимуляции, и замораживания поведение записывается как индекс памяти (для подробного протокола см.23).

Преклонный возраст является решающим фактором риска для снижения памяти. Тем не менее как мы стареем, потенциал для восстановления тканей и регенерации также уменьшается, хотя эти механизмы по-прежнему не ясны. Таким образом мы использовали протоколы, здесь описаны для выполнения heterochronic парабиоза (спаривание животных молодые/старый) и оценку перелом, исцеление в возрасте мышь (для подробной парабиоза протокол см.24). Крови обмена между parabiotic пар было подтверждено и оказалась равной12. Воздействия на кости ремонт молодой циркуляции улучшено с ранее союза, увеличение осаждения кости и снизилась фиброз (рис. 5)12. Это омоложение костной регенерации произошло независимо от эндогенных остеобластов остеокальцин позитивные (рис. 5, коричневые клетки), но скорее полагались на CD45-положительных клеток, которые мигрировали из молодой parabiont (рис. 5, синие клетки) . Эти результаты показывают, что CD45-позитивные гемопоэтические клетки секретируют молодой и здоровой нишу, которая способна сигнала в возрасте osteoblastic клетки, заставить их стать более активными.

figure-results-4996
Рисунок 1: Схематическое изображение большеберцовой кости перелом хирургии и парабиоза. (A) сроки для выполнения парабиоза и перелом голени (протокол 1A) или большеберцовой кости перелом только (протокол 1B). Были перелом голени (B) 20-месячного мышей в изохронный или heterochronic parabiotic пары (правая нога правой кнопкой мыши перелом, как обозначено знаком X). Серых мышей изображают wildtype мышей, в то время как зеленый мышей изображают eGFP мышей. (C) принципиальная схема большеберцовой кости перелом модели с Интрамедуллярные закрепление и середине вала пласта. См также Дополнительные видео 1 3D реконструкции задних конечностей и закрепление большеберцовой кости. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

figure-results-6070
Рисунок 2: большеберцовой кости перелом, исцеление в рамках моделей молодых и старых мышей. Были перелом голени молодых или старых мышей и перелом мозоли были исследованы 21 дней поста травмы. Радиографические изображения (A) и гистологических окрашивание (Safranin-O) были использованы для оценки разрушения пост 21 дней перелом мозоли. Пятнать показывает коллагеновых тканей в голубой и протеогликанов (содержащихся в хрящ) в красный цвет. Пунктирные линии указывают приблизительное местоположение каллуса перелом. (B) Histomorphometry был использован для оценки количества костей, хрящей и фиброзных тканей на хранение в пределах перелом поста 21 дней перелом каллуса. Данные выражаются как средний ± 95% доверительных интервалов, * P < 0,05, статистически значимые (односторонний дисперсионный анализ, Дуннетт тест), шкала бары представляют 2 мм, и изображения были получены с помощью микроскопа, 1,25 x цели. n = 9 для каждого образца. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

figure-results-7377
Рисунок 3: хирургия индуцированной активации зависит от возраста микроглии в гиппокампе. Перелом голени хирургии вызывает больше гиппокампа neuroinflammation в возрасте мышей (20-месячного) по сравнению с 4-месячного C57BL6/J мышей. Мозг раздел окрашивание с маркером микроглии IBA-1 показывает более позитивные клетки и морфологических изменений в хирургической группы 24 ч после операции. Изображения были получены с помощью микроскопа epifluorescent с увеличением 100 x.; линейки шкалы представляет 10 мкм. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

figure-results-8215
Рисунок 4: нарушение нейрогенез, долгосрочный потенцирование и функцией памяти после перелома большеберцовой хирургии. (A) DCX, количественные маркера для нейрогенез, значительно уменьшается в зубчатой извилине гиппокампа в 24 ч после операции. Изображения были получены с целью конфокальное лазерное сканирование микроскоп с увеличением 10х; масштаб бар представляет 10 мкм. (B) электрофизиологии гиппокампа ломтиками от элементов управления или мышей 24 ч после операции. Долгосрочный потенцирование (LTP) было вызвано высокой частоты стимуляции (HFS) и записал свыше 1 h. полевых возбуждающих постсинаптических потенциалов (fEPSPs) были записаны из radiatum слоя СА1, используя внеклеточного записи пипетки, заполнены с регулярными искусственные спинномозговой жидкости. В 24 ч после операции LTP индукции заметно уменьшается по сравнению с контролем мышей. Данные выражаются как среднее ± s.e.m. n = 3, * p < 0,05 1-полосная ANOVA. (C) Hippocampal зависимых функция памяти (определяется как % замораживания с помощью трассировки страх принадлежности) нарушена у мышей после хирургии, по сравнению с элементами управления и животных, подвергшихся воздействию анестезии только. Данные выражаются как среднее ± s.e.m. n = 9-10, * p < 0,05 1-полосная ANOVA. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

figure-results-9870
Рисунок 5: парабиоза хирургия приводит к омоложению перелом исцеление, кровь, обмена и доноров клеток приживления. Были созданы isochronic и heterochronic парабиоза пар и возрасте мышь в каждой паре была сломана и оценены для заживления кости. (A) трещин, мозолей были исследованы с помощью радиографические изображения. Пунктирные линии указывают приблизительное местоположение каллуса перелом. (B) приживления eGFP + клеток было подтверждено в костном мозге. (C) иммуногистохимия перелом каллуса была использована для выявления клеток донора eGFP+ (синий) и остеокальцин+ osteoblastic клетки (коричневый) от parabiont. Масштаб бары представляют 50 мкм и изображения были получены с помощью 40 x цель. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Дополнительные видео 1: 3D реконструкции задних конечностей и закрепление голени. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Обсуждение

Переломы общей клинической проблемой и остаются основной причиной заболеваемости, особенно в стремительно растущего населения старших. Здесь мы представляем пошаговые протокол для мыши модели переломов голени для изучения механизмов, ответственных за послеоперационной neuroinflammation и когнитивных нарушений. Эта модель может сочетаться с парабиоза хирургии для изучения нейро иммунных взаимодействий, регенерации тканей и других сигнальных процессов. Понимание этих механизмов обеспечит стратегические цели сведения к минимуму рисков для послеоперационных осложнений и оптимизировать результаты.

Были разработаны несколько ортопедические модели для изучения кости ремонт в грызунов25. Мы приняли и изменения этой процедуры перелом голени, первоначально описанных Карлом Гарри и др. 8, для изучения последствий ортопедической хирургии на функции мозга. Мы также использовали этот перелом модель в сочетании с нашей парабиоза модели для изучения факторов, которые отвечают за Кость заживление и регенерацию тканей зависит от возраста. Когда выполняется под общим наркозом летучих, эта процедура большеберцовой кости перелом требует лишь около 15 мин на животное, результаты в нуля до минимальной смертности (в зависимости от возраста основные генетические восприимчивости и мыши) и воспроизводятся общие оскорбления, связанные с переломов длинных костей и ортопедические хирургической травмы. Таким образом эта модель идеально подходит для допроса биологические пути и выполнении продольных оценок. Однако, важно что остеотомия и закрепление воспроизводимость, и что повреждение мягких тканей является последовательным. Можно модулировать повреждения мягких тканей, например, зачистки надкостницы и щипать окружающих мышц, чтобы сделать операцию более травматичным. Модели травматических переломов, вызванных нефиксированное тупой травмы или трехточечном изгибе не даст такую последовательность или точности. Эти процедуры часто приводят к ре травмы, которая приводит к продолжительной воспалительной реакции. И наоборот модели с участием жесткой фиксации переломов имеют более умеренные воспаление, которое не полностью пилки ущерб, связанный с ортопедической хирургии26,27.

Другие модели с помощью титанового сплава закрепление были разработаны для тесно имитировать человека эндопротезирование и могут быть более актуальными для допросить протез нестабильности, остеолиза и протез ассоциированных осложнений в мышей28,29 . Отверстие модели таких, как один, представленные здесь, предоставлять адекватные стабилизации, и мышей может быть проверена в поведенческих парадигмы без значительного дефицита, которые могут сбить с толку такие задачи, как страх кондиционирования или открытые поля локомоции/тревога тестирования6 ,7,11,15,19,20. Однако вращательных деформаций может произойти, если должным образом не заблокирован фиксации. Некоторые модели использования внешних фиксаторов, которая обеспечивает улучшенный стабилизации, но сложно осуществить в мыши голени, хотя он может быть успешно реализован в мыши бедренной27.

Когнитивные расстройства, включая бред и послеоперационной когнитивной дисфункции, являются общие осложнения после ортопедической хирургии для ремонта трещин, особенно в30пожилых и немощных больных. Эта модель клинически значимых мыши большеберцовой кости перелом хирургии показывает, что послеоперационные системных цитокина выпуска6,7,17, нарушениями blood - brain барьер функция15,19 и изменены микроглии морфология16,22, способствовать ухудшение памяти и может представлять критической черты послеоперационных неврологических осложнений, видел у многих больных после ортопедической хирургии. Важно отметить, что другие хирургические процедуры были использованы для моделирования послеоперационной когнитивной дисфункции у мышей. К ним относятся брюшной31,,3233 и сосудистой34 хирургии, а также поверхностные травмы35,36. Парабиоза методика применима для всех этих моделей, которые разделяют аналогичные конечные точки, включая воспаление, глиальные активации и поведенческих дефицита, которые могут быть опосредовано общих механизмов.

Исследования, которые включают парабиоза показали новые роли для циркулирующих факторов, которые могут повлиять на когнитивные функции, neuroinflammation и омоложение тканей в возрасте животные37,,3839,40 ,,41-42. Мы показали, что парабиоза могут быть успешно объединены с большеберцовой кости перелом модели, описанные здесь допросить регенеративной пути и изучить механизмы с участием кровь факторов, что влияние исцеления и перелом ремонт12. Здесь мы продемонстрировали, что перелом ремонт потенциала возрасте животное может омолаживается, когда возрасте животное анастамозные для молодых животных. Этот поворот возраста коренится в приживления гемопоэтических клеток на месте перелома. Интересно, что такие омоложения можно также добиться путем трансплантации костного мозга молодых в возрасте мышей. В этой связи трансплантация костного мозга может рассматриваться более прямой и простой альтернативный подход к парабиоза. Однако парабиоза является более надежную модель для изучения функции циркулирующих клеток и факторов. Мы ожидаем, что сочетание парабиоза и ортопедической хирургии модели будет играть важную роль в ответ на критические вопросы в периоперационном периоде ухода и биологии старения.

Таким образом мы представляем пошаговые протокол для мыши модели переломов голени для изучения механизмов, ответственных за послеоперационной neuroinflammation и когнитивные нарушения после ортопедических хирургических процедур. Эта модель может сочетаться с парабиоза процедуры для изучения нейро иммунных взаимодействий, регенерации тканей и другие пути. Определение этих механизмов обеспечит стратегические цели сведения к минимуму рисков для послеоперационных осложнений и оптимизировать результаты.

Раскрытие информации

Авторы не имеют ничего сообщать.

Благодарности

Мы благодарим Kathy Gage, BS (Кафедра анестезиологии, медицинский центр Университета Дьюка, Дарем, Северная Каролина) за редакционной помощи. NT признает поддержку от DREAM инноваций грант от Duke анестезиологии и NIH/Ниа R01 AG057525-01.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
IsofluranePiramal HealthcareNDC 66794-017-25Other volatile agents or injectable anesthesia can be also used
BuprenorphineReckitt-Benckiser PharmaceuticalsNDC 12496- 6757-1Optional and depending on individual Institutional Animal Care and Use Committee recommendations
EthanolFisher Scientific04-355-45170% solution for antiseptic treatment of skin and cleaning
10% povidone IodineDynarexFor antiseptic treatment of skin
SomnoSuiteKent ScientificSS-01Low Flow  Anesthesia system
MouseSTATKent ScientificPS1161Pulse Oximeter & Heart Rate Monitor
ShaverWahl9854L
StereomicroscopeLeicaMZ6
Scalpel HandleFine science tools10003-12
Scalpel Blades - #11Fine science tools10011-00
Adson ForcepsFine science tools11006-12Needed for stripping the periosteum
Iris ForcepsFine science tools11066-07Useful (1x2 teeth) to causing localized muscle/soft tissue trauma
Bonn Scissors (Straight)Fine science tools14084-08Good for osteotomy, note to change regularly as becomes blunt
Fine ScissorsFine science tools14058-09Sharp scissors for cutting sutures
22G x 3.5 In Quincke  Spinal NeedleBD405181Use inner rod for pinning
Needle HoldersFine science tools12001-13
SutureLook1079B
C57BL6/JJackson Laboratory stock no. 000664
eGFP+ (expressing enhanced green fluorescent protein ubiquitously)Jackson Laboratory stock no. 003291

Ссылки

  1. Terrando, N., et al. Perioperative cognitive decline in the aging population. Mayo Clin Proc. 86 (9), 885-893 (2011).
  2. Lord, J. M., et al. The systemic immune response to trauma: an overview of pathophysiology and treatment. Lancet. 384 (9952), 1455-1465 (2014).
  3. Inouye, S. K., Westendorp, R. G., Saczynski, J. S. Delirium in elderly people. Lancet. 383 (9920), 911-922 (2014).
  4. Han, J. H., et al. Delirium in the emergency department: an independent predictor of death within 6 months. Ann Emerg Med. 56 (3), 244-252 (2010).
  5. Marcantonio, E. R., Flacker, J. M., Wright, R. J., Resnick, N. M. Reducing delirium after hip fracture: a randomized trial. J Am Geriatr Soc. 49 (5), 516-522 (2001).
  6. Cibelli, M., et al. Role of interleukin-1beta in postoperative cognitive dysfunction. Ann Neurol. 68 (3), 360-368 (2010).
  7. Terrando, N., et al. Tumor necrosis factor-alpha triggers a cytokine cascade yielding postoperative cognitive decline. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (47), 20518-20522 (2010).
  8. Harry, L. E., et al. Comparison of the healing of open tibial fractures covered with either muscle or fasciocutaneous tissue in a murine model. J Orthop Res. 26 (9), 1238-1244 (2008).
  9. Hirsch, J., et al. Perioperative cerebrospinal fluid and plasma inflammatory markers after orthopedic surgery. J Neuroinflammation. 13 (1), 211(2016).
  10. Neerland, B. E., et al. Associations Between Delirium and Preoperative Cerebrospinal Fluid C-Reactive Protein, Interleukin-6, and Interleukin-6 Receptor in Individuals with Acute Hip Fracture. J Am Geriatr Soc. 64 (7), 1456-1463 (2016).
  11. Terrando, N., et al. Aspirin-triggered resolvin D1 prevents surgery-induced cognitive decline. FASEB J. 27 (9), 3564-3571 (2013).
  12. Baht, G. S., et al. Exposure to a youthful circulaton rejuvenates bone repair through modulation of beta-catenin. Nat Commun. 6, 7131(2015).
  13. Brack, A. S., et al. Increased Wnt signaling during aging alters muscle stem cell fate and increases fibrosis. Science. 317 (5839), 807-810 (2007).
  14. Villeda, S. A., et al. The ageing systemic milieu negatively regulates neurogenesis and cognitive function. Nature. 477 (7362), 90(2011).
  15. Terrando, N., et al. Resolving postoperative neuroinflammation and cognitive decline. Ann Neurol. 70 (6), 986-995 (2011).
  16. Terrando, N., et al. Stimulation of the alpha7 Nicotinic Acetylcholine Receptor Protects against Neuroinflammation after Tibia Fracture and Endotoxemia in Mice. Mol Med. 20 (1), 667-675 (2015).
  17. Vacas, S., Degos, V., Tracey, K. J., Maze, M. High-mobility group box 1 protein initiates postoperative cognitive decline by engaging bone marrow-derived macrophages. Anesthesiology. 120 (5), 1160-1167 (2014).
  18. Zhang, Q., et al. Circulating mitochondrial DAMPs cause inflammatory responses to injury. Nature. 464 (7285), 104-107 (2010).
  19. Degos, V., et al. Depletion of bone marrow-derived macrophages perturbs the innate immune response to surgery and reduces postoperative memory dysfunction. Anesthesiology. 118 (3), 527-536 (2013).
  20. Zhang, M. D., et al. Orthopedic surgery modulates neuropeptides and BDNF expression at the spinal and hippocampal levels. Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (43), E6686-E6695 (2016).
  21. Lu, S. M., et al. S100A8 contributes to postoperative cognitive dysfunction in mice undergoing tibial fracture surgery by activating the TLR4/MyD88 pathway. Brain Behav Immun. 44, 221-234 (2015).
  22. Feng, X., et al. Microglia mediate postoperative hippocampal inflammation and cognitive decline in mice. JCI Insight. 2 (7), e91229(2017).
  23. Lugo, J. N., Smith, G. D., Holley, A. J. Trace fear conditioning in mice. J Vis Exp. (85), (2014).
  24. Kamran, P., et al. Parabiosis in mice: a detailed protocol. J Vis Exp. (80), (2013).
  25. Ning, B., et al. Surgicallyinduced mouse models in the study of bone regeneration: Current models and future directions (Review). Mol Med Rep. 15 (3), 1017-1023 (2017).
  26. Giannoudis, P. V., Einhorn, T. A., Marsh, D. Fracture healing: the diamond concept. Injury. 38, Suppl 4. S3-S6 (2007).
  27. Zwingenberger, S., et al. Establishment of a femoral critical-size bone defect model in immunodeficient mice. J Surg Res. 181 (1), e7-e14 (2013).
  28. Yang, S. Y., et al. Murine model of prosthesis failure for the long-term study of aseptic loosening. J Orthop Res. 25 (5), 603-611 (2007).
  29. Zhang, T., et al. The effect of osteoprotegerin gene modification on wear debris-induced osteolysis in a murine model of knee prosthesis failure. Biomaterials. 30 (30), 6102-6108 (2009).
  30. AGS/NIA Delirium Conference Writing Group, Planning Committee and Faculty. The American Geriatrics Society/National Institute on Aging Bedside-to-Bench Conference: Research Agenda on Delirium in Older Adults. J Am Geriatr Soc. 63 (5), 843-852 (2015).
  31. Li, Y., et al. Deferoxamine regulates neuroinflammation and iron homeostasis in a mouse model of postoperative cognitive dysfunction. J Neuroinflammation. 13 (1), 268(2016).
  32. Tang, J. X., et al. Modulation of murine Alzheimer pathogenesis and behavior by surgery. Ann Surg. 257 (3), 439-448 (2013).
  33. Ren, Q., et al. Surgery plus anesthesia induces loss of attention in mice. Front Cell Neurosci. 9, 346(2015).
  34. Fan, D., Li, J., Zheng, B., Hua, L., Zuo, Z. Enriched Environment Attenuates Surgery-Induced Impairment of Learning, Memory, and Neurogenesis Possibly by Preserving BDNF Expression. Mol Neurobiol. 53 (1), 344-354 (2016).
  35. Rosczyk, H. A., Sparkman, N. L., Johnson, R. W. Neuroinflammation and cognitive function in aged mice following minor surgery. Exp Gerontol. 43 (9), 840-846 (2008).
  36. Zhang, X., et al. Surgical incision-induced nociception causes cognitive impairment and reduction in synaptic NMDA receptor 2B in mice. J Neurosci. 33 (45), 17737-17748 (2013).
  37. Villeda, S. A., et al. The ageing systemic milieu negatively regulates neurogenesis and cognitive function. Nature. 477 (7362), 90-94 (2011).
  38. Villeda, S. A., et al. Young blood reverses age-related impairments in cognitive function and synaptic plasticity in mice. Nat Med. 20 (6), 659-663 (2014).
  39. Smith, L. K., et al. beta2-microglobulin is a systemic pro-aging factor that impairs cognitive function and neurogenesis. Nat Med. 21 (8), 932-937 (2015).
  40. Katsimpardi, L., et al. Vascular and neurogenic rejuvenation of the aging mouse brain by young systemic factors. Science. 344 (6184), 630-634 (2014).
  41. Sinha, M., et al. Restoring systemic GDF11 levels reverses age-related dysfunction in mouse skeletal muscle. Science. 344 (6184), 649-652 (2014).
  42. Castellano, J. M., et al. Human umbilical cord plasma proteins revitalize hippocampal function in aged mice. Nature. 544 (7651), 488-492 (2017).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

132neuroinflammation

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены