Name: a minimally invasive model to analyze endochondral fracture healing in mice under standardized biomechanical conditions
Uploaded: 2018-03-22T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Minimally Invasive Model to Analyze Endochondral Fracture Healing in Mice Under Standardized Biomechanical Conditions at JoVE.com

Ce travail a été soutenu par RISystem AG, Davos, Suisse.

Toutes les procédures ont été effectuées conformément aux lignes directrices du National Institutes of Health pour l’utilisation des animaux d’expérimentation et suivi les directives institutionnelles (Landesamt für Verbraucherschutz, Zentralstelle Amtstierärztlicher Dienst, Saarbrücken, (Allemagne).
1. élaboration d’Instruments chirurgicaux et d’Implants
<ol><li>Sélectionnez une lame de bistouri Swann-Morton (taille 15), un petit écouvillon, pinces fines, une aiguille de...

<ol>
	<li>Jacenko, O., Olsen, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transgenic+mouse+models+in+studies+of+skeletal+disorders.">Transgenic mouse models in studies of skeletal disorders.</a> J Rheumatol Suppl. 43, 39-41 (1995).</li><li>Histing, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+animal+bone+healing+models:+standards,+tips,+and+pitfalls+results+of+a+consensus+meeting.">Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting.</a> Bone. 49 (4), 591-599 (2011).</li><li>Bonnarens, F., Einhorn, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+a+standard+closed+fracture+in+laboratory+animal+bone.">Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone.</a> J Orthop Res. 2 (1), 97-101 (1984).</li><li>Holstein, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+stable+closed+femoral+fracture+model+in+mice.">Development of a stable closed femoral fracture model in mice.</a> J Surg Res. 153 (1), 71-75 (2009).</li><li>Histing, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ex+vivo+analysis+of+rotational+stiffness+of+different+osteosynthesis+techniques+in+mouse+femur+fracture.">Ex vivo analysis of rotational stiffness of different osteosynthesis techniques in mouse femur fracture.</a> J Orthop Res. 27 (9), 1152-1156 (2009).</li><li>Claes, L., Augat, P., Suger, G., Wilke, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+size+and+stability+of+the+osteotomy+gap+on+the+success+of+fracture+healing.">Influence of size and stability of the osteotomy gap on the success of fracture healing.</a> J Orthop Res. 15 (4), 577-584 (1997).</li><li>Histing, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+healing+process+in+non-stabilized+and+stabilized+femur+fractures+in+mice.">Characterization of the healing process in non-stabilized and stabilized femur fractures in mice.</a> Arch Orthop Trauma Surg. 136 (2), 203-211 (2016).</li><li>Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+for+intramembranous+ossification+during+fracture+healing.">A model for intramembranous ossification during fracture healing.</a> J Orthop Res. 20 (5), 1091-1098 (2002).</li><li>Cheung, K. M., Kaluarachi, K., Andrew, G., Lu, W., Chan, D., Cheah, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+externally+fixed+femoral+fracture+model+for+mice.">An externally fixed femoral fracture model for mice.</a> J Orthop Res. 21 (4), 685-690 (2003).</li><li>Garcia, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+technique+for+internal+fixation+of+femoral+fractures+in+mice:+impact+of+stability+on+fracture+healing.">A new technique for internal fixation of femoral fractures in mice: impact of stability on fracture healing.</a> J Biomech. 41 (8), 1689-1696 (2008).</li><li>Histing, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+internal+locking+plate+to+study+intramembranous+bone+healing+in+a+mouse+femur+fracture+model.">An internal locking plate to study intramembranous bone healing in a mouse femur fracture model.</a> J Orthop Res. 28 (3), 397-402 (2010).</li><li>Garcia, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+LockingMouseNail-a+new+implant+for+standardized+stable+osteosynthesis+in+mice.">The LockingMouseNail-a new implant for standardized stable osteosynthesis in mice.</a> J Surg Res. 169 (2), 220-226 (2011).</li><li>Histing, T., Klein, M., Stieger, A., Stenger, D., Steck, R., Matthys, R., Holstein, J. H., Garcia, P., Pohlemann, T., Menger, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+model+to+analyze+metaphyseal+bone+healing+in+mice.">A new model to analyze metaphyseal bone healing in mice.</a> J Surg Res. 178 (2), 715-721 (2012).</li><li>Histing, T., Menger, M. D., Pohlemann, T., Matthys, R., Fritz, T., Garcia, P., Klein, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Intramedullary+Locking+Nail+for+Standardized+Fixation+of+Femur+Osteotomies+to+Analyze+Normal+and+Defective+Bone+Healing+in+Mice.">An Intramedullary Locking Nail for Standardized Fixation of Femur Osteotomies to Analyze Normal and Defective Bone Healing in Mice.</a> J Vis Exp. (117), (2016).</li><li>Hiltunen, A., Vuorio, E., Aro, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+standardized+experimental+fracture+in+the+mouse+tibia.">A standardized experimental fracture in the mouse tibia.</a> J Orthop Res. 11 (2), 305-312 (1993).</li><li>Manigrasso, M. B., O'Connor, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+closed+femur+fracture+model+in+mice.">Characterization of a closed femur fracture model in mice.</a> J Orthop Trauma. 18 (10), 687-695 (2004).</li><li>Holstein, J. H., Menger, M. D., Culemann, U., Meier, C., Pohlemann, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+locking+femur+nail+for+mice.">Development of a locking femur nail for mice.</a> J Biomech. 40 (1), 215-219 (2007).</li><li>Claes, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+mechanical+factors+on+the+fracture+healing+process.">Effects of mechanical factors on the fracture healing process.</a> Clin Orthop Relat Res. 355 Suppl, S132-S147 (1998).</li></ol>

Des étapes critiques de l’approche chirurgicale sont à trouver le point d’entrée correct pour l’implantation de vis au milieu des condyles du fémur à l’encoche bicondylienne ainsi que l’orientation optimale de l’aiguille parallèle à l’axe de l’OS pour l’alésage de la cavité intra-médullaire. Pour éviter une position entrée incorrecte, le chirurgien doit préparer l’encoche jusqu'à l’obtention d’une vue optimale. Pour contrôler l’orientation au cours de l’alésage, le fémur des s...

Études de guérison osseuse chez la souris sont en grande demande en raison d’un large spectre des anticorps et des animaux génétiquement modifiés. Ces faits permettent d’étudier les mécanismes moléculaires de l’OS guérison1. En quelques années, des os différents modèles de guérison pour les souris ont été mis au point2. Ces modèles peuvent être divisés en modèles ouverts, dans lequel l’os sont osteotomized à l’aide d’une approche chirurgicale latérale ouverte et dans des modèles fermés, où l’os sont rompue basés sur le modèle de la rupture introduit par Bonnares et Einhorn3. En utilisant cette technique, une rupture transversale normalisée peut être produite par un dispositif de flexion 3 points et les implants intramédullaire peuvent être insérés par une incision de petites parapatellar médiale dans une technique mini-invasive en évitant un traumatisme majeur de tissus mous.
La vis intramédullaire peut être appliquée pour la stabilisation de la fracture fermée chez la souris. La vis offre une stabilité de rotation et axiale. Ceci est réalisé par compression de la fracture par un thread proximal et distale tête4. D’autres avantages de la vis sont la simple technique chirurgicale, l’implant le bas grade d’invasivité, le faible poids et, surtout, une plus grande stabilité, fournissant des conditions biomécaniques normalisées et contrôlées par rapport aux autre intramédullaire 5les implants. En fait, dans les modèles de fracture plus fermées, les fragments sont stabilisés uniquement par broches simples, qui est associé à un manque de stabilité de rotation et axiale et un risque élevé de goupille et également de fracture luxation. Il peut considérablement influencer le processus de guérison, ce qui peut aboutir à une guérison retardée ou formation non syndiqués.
Il est bien connu que la stabilité de la fixation de la fracture a un impact énorme sur le processus guérison6,7. Une fixation rigide élevé entraîne guérison intramembranaires, tandis qu’une fixation moins rigide, ce qui autorise les micro-mouvements de l’écart de la fracture, résultats dans la guérison des os endochondral. Stabilisation de la rupture avec la vis intramédullaire montre principalement un endochondrale guérison avec une grande quantité de cals, particulièrement après 2 semaines de guérison des fractures. La possibilité de récolter une grande quantité de cals permet l’analyse de plusieurs paramètres par différentes techniques.
Nous rapportons ici, sur la conception et l’application de la vis intramédullaire chez la souris, ainsi que sur ses avantages et inconvénients dans les études expérimentales sur la guérison des os endochondral normal.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Mouse Screw</td>
			<td>RISystem AG</td>
			<td>221,100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Guide wire</td>
			<td>RISystem AG</td>
			<td>521,100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centering bit</td>
			<td>RISystem AG</td>
			<td>590,205</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hand drill</td>
			<td>RISystem AG</td>
			<td>390,130</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton-Swab (150 mm, small head)</td>
			<td>Fink Walter GmbH</td>
			<td>8822428</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suture (5-0 Prolene)</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>8614H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Braun Aesculap AG &#38;CoKG</td>
			<td>BD520R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>Braun Aesculap AG &#38;CoKG</td>
			<td>BC100R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle holder</td>
			<td>Braun Aesculap AG &#38;CoKG</td>
			<td>BM024R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>27 G needle</td>
			<td>Braun Melsungen AG</td>
			<td>9186182</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel blade size 15</td>
			<td>Braun Aesculap AG &#38;CoKG</td>
			<td>16600525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heat radiator</td>
			<td>Sanitas</td>
			<td>605.25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Depilatory cream</td>
			<td>Asid bonz GmbH</td>
			<td>NDXZ10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye lubricant</td>
			<td>Bayer Vital GmbH</td>
			<td>2182442</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td>Bayer Vital GmbH</td>
			<td>1320422</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine</td>
			<td>Serumwerke Bernburg</td>
			<td>7005294</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tramadol</td>
			<td>Gr&#252;nenthal GmbH</td>
			<td>2256241</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disinfection solution (SoftaseptN)</td>
			<td>Braun Melsungen AG</td>
			<td>8505018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD-1 mice</td>
			<td>Charles River</td>
			<td>22</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-ray Device</td>
			<td>Faxitron MX-20, Faxitron X-ray Corporation</td>
			<td>2321A0988</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fracture device small</td>
			<td>RISystem AG</td>
			<td>891,100</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a minimally invasive model to analyze endochondral fracture healing in mice under standardized biomechanical conditions

Modèles de guérison osseuse sont nécessaires pour analyser les mécanismes complexes de guérison pour améliorer le traitement des fractures cliniques de fracture. Au cours de la dernière décennie, une utilisation accrue des modèles de souris dans la recherche orthopédique a été notée, très probablement parce que les modèles murins offrent un grand nombre de souches génétiquement modifiés et des anticorps spéciales pour l’analyse des mécanismes moléculaires de la guérison des fractures. Pour contrôler les conditions biomécaniques, techniques d’ostéosynthèse bien caractérisés sont obligatoires, aussi chez les souris. Nous rapportons ici, sur la conception et l’utilisation d’un OS fermé modèle de guérison pour stabiliser les fractures du fémur chez la souris. La vis intramédullaire, en acier inoxydable de qualité médicale, fournit par le biais de compression fracture une stabilité axiale et de rotation par rapport aux broches intramédullaire simple utilisé pour la plupart, qui montrent un manque de stabilité axiale et de rotation. La stabilité obtenue par la vis intramédullaire permet l’analyse des os endochondral guérison. Une grande quantité de cals, reçu après une stabilisation avec une vis, offre des conditions idéales à la récolte de tissus pour des analyses biochimiques et moléculaires. Un autre avantage de l’utilisation de la vis est le fait que la vis peut être insérée dans le fémur avec une technique mini-invasive sans provoquer de dommages aux tissus mous. En conclusion, la vis est un implant unique qui peut idéalement servir dans fracture fermée modèles offrant des conditions biomécaniques normalisées de guérison.

La durée de fonctionnement de l’incision cutanée de blesser la fermeture a 20 min. La chirurgie peut être effectuée sans un stéréomicroscope. Après l’opération, les animaux ont été surveillés tous les jours. Analgésie post-opératoire a été résilié après 2 jours, parce qu’aucun des animaux présentaient des douleurs après cette période de temps. Les animaux ont aussi supportant le poids normal en 2 jours après la chirurgie. Les infections de plaie n’ont pas ét...

Watch this Scientific Journal Video about A Minimally Invasive Model to Analyze Endochondral Fracture Healing in Mice Under Standardized Biomechanical Conditions at JoVE.com

A Minimally Invasive Model to Analyze Endochondral Fracture Healing in Mice Under Standardized Biomechanical Conditions

Ce protocole décrit une technique d’ostéosynthèse mini-invasive utilisant une vis intramédullaire pour stabilisation normalisée des fractures du fémur, qui peut être utilisé pour analyser des os endochondral guérison chez les souris.

Un modèle mini-Invasive pour analyser Endochondral Fracture de guérison chez des souris dans des Conditions biomécaniques

Bone healing models are necessary to analyze the complex mechanisms of fracture healing to improve clinical fracture treatment. During the last decade, an ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Photothrombotic Ischemia: A Minimally Invasive and Reproducible Photochemical Cortical Lesion Model for Mouse Stroke Studies

Ischémie Photothrombotic: A photochimique modèle de lésion corticale minimalement invasive et reproductible pour les études de course de souris

The photothrombotic stroke model aims to induce an ischemic damage within a given cortical area by means of photo-activation of a previously injected ...

Recherche

Médecine

Tibial Nerve Transection - A Standardized Model for Denervation-induced Skeletal Muscle Atrophy in Mice

Tibial Nerve Transection - un modèle standardisé pour dénervation induit l&#39;atrophie musculaire chez les souris

The tibial nerve transection model is a well-tolerated, validated, and reproducible model of denervation-induced skeletal muscle atrophy in rodents. ...

Minimally Invasive Establishment of Murine Orthotopic Bladder Xenografts

Minimalement invasive Création d&#39;murin orthotopique de la vessie xénogreffes

Orthotopic bladder cancer xenografts are the gold standard to study molecular cellular manipulations and new therapeutic agents&#160;in vivo. Suitable ...

An Intramedullary Locking Nail for Standardized Fixation of Femur Osteotomies to Analyze Normal and Defective Bone Healing in Mice

Un clou intramédullaire verrouillage pour Standardized Fixation de Fémur Ostéotomies pour l&#39;analyse normale et défectueuse des os de guérison chez la souris

Bone healing models are essential to the development of new therapeutic strategies for clinical fracture treatment. Furthermore, mouse models are becoming ...

Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice

Minimalement invasive Transverse Aortic constriction chez la souris

Minimally invasive transverse aortic constriction (MTAC) is a more desirable method for the constriction of the transverse aorta in mice than standard ...

Minimally Invasive Muscle Embedding (MIME) - A Novel Experimental Technique to Facilitate Donor-Cell-Mediated Myogenesis

Minimally Invasive Muscle Embedding MIME - A Novel Experimental Technique to Facilitate Donor-Cell-Mediated Myogenesis

Mini-Invasive Muscle enrobage (MIME) - une nouvelle Technique expérimentale pour faciliter des donateurs-Cell-Mediated myogenèse

Skeletal muscle possesses regenerative capacity due to tissue-resident, muscle-fiber-generating (myogenic) satellite cells (SCs), which can form new ...

Technique of Minimally Invasive Transverse Aortic Constriction in Mice for Induction of Left Ventricular Hypertrophy

Technique mini-Invasive transversal constriction aortique chez les souris pour l’Induction de l’hypertrophie ventriculaire gauche

Transverse aortic constriction (TAC) in mice is one of the most commonly used surgical techniques for experimental investigation of pressure ...

In Vivo Evaluation of Fracture Callus Development During Bone Healing in Mice Using an MRI-compatible Osteosynthesis Device for the Mouse Femur

In Vivo Evaluation of Fracture Callus Development During Bone Healing in Mice Using an MRI-compatible Osteosynthesis Device for the Mouse Femur

In Vivo Évaluation du développement de cals de Fracture au cours de la guérison osseuse chez la souris en utilisant un dispositif d’ostéosynthèse IRM-compatible pour le fémur de souris

Endochondral fracture healing is a complex process involving the development of fibrous, cartilaginous, and osseous tissue in the fracture callus. The ...

The Generation of Closed Femoral Fractures in Mice: A Model to Study Bone Healing

La génération des Fractures fémorales fermées chez la souris : un modèle pour étudier la guérison osseuse

Bone fractures impose a tremendous socio-economic burden on patients, in addition to significantly affecting their quality of life. Therapeutic strategies ...