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

Diese Arbeit wurde von der RISystem AG, Davos, Schweiz unterstützt.

Alle Verfahren wurden nach den Richtlinien der National Institutes of Health für den Einsatz von Versuchstieren durchgeführt und institutionellen Leitlinien (Forschungsdefizite Für Verbraucherschutz, Zentralstelle Amtstierärztlicher Dienst, Saarbrücken, gefolgt (Deutschland).
1. Vorbereitung von chirurgischen Instrumenten und Implantaten
<ol><li>Wählen Sie eine Skalpellklinge (Größe 15), einen kleinen Tupfer, feine Pinzette, 27 G Nadel, ein 5: 0-nicht resorbierbare Naht, Schere und e...

<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>

Wichtige Schritte des chirurgischen Eingriffs, den richtige Einstiegspunkt für die Implantation der Schraube in der Mitte des Femur Kondylen an der interkondylären Kerbe sowie die optimale Ausrichtung der Nadel parallel zur Achse für das Reiben von Knochen zu finden sind die intramedulläre Hohlraum. Um eine falsche Eingabe-Position zu vermeiden, sollte der Chirurg die Kerbe vorbereiten, bis eine optimale Sicht erreicht ist. Um die Orientierung beim reiben zu kontrollieren, sollte das Femur der Mäuse mit den Fingern ...

Knochen Heilung Studien an Mäusen sind in der großen Nachfrage wegen ein breites Spektrum von Antikörpern und gentechnisch veränderte Tiere. Diese Tatsachen lassen um die molekularen Mechanismen der Knochenheilung1zu studieren. In den letzten Jahren entwickelt verschiedene Knochenheilung Modelle für Mäuse wurden2. Diese Modelle können in offene Modelle, in die Knochen osteotomized ist mit einem offenen seitlichen chirurgischen Ansatz und geschlossene Modelle, in denen der Knochen gebrochen ist, basierend auf dem Bruch-Modell von Bonnares und Einhorn3eingeführt unterteilt werden. Mit diesem Verfahren eine standardisierte Quere Fraktur kann durch ein 3-Punkt-Biegung-Gerät erzeugt werden und intramedulläre Implantate eingesetzt werden, durch einen kleinen medialen Parapatellar Schnitt in einer minimal-invasiven Technik einen großen weichen Gewebetrauma zu vermeiden.
Die intramedulläre Schraube kann für geschlossene Fraktur Stabilisierung bei Mäusen angewendet werden. Die Schnecke bietet Rotations- und axiale Stabilität. Dies wird durch die Kompression der Fraktur durch einen proximalen Thread und eine distale Kopf4erreicht. Weitere Vorteile der Schraube sind der einfache Operationstechnik, niedrige Grad der Invasivität, die niedrige Implantat-Gewicht und vor allem eine höhere Stabilität, die Bereitstellung von standardisierten und kontrollierter biomechanischer Bedingungen im Vergleich zu anderen intramedulläre 5-Implantate. In der Tat in den meisten geschlossenen Fraktur-Modellen, die Fragmente sind nur durch einfache Pins, die einen völligen Mangel an Rotations- und axiale Stabilität und ein hohes Risiko für Pin zugeordnet ist stabilisiert und auch Fraktur Dislokation. Dies kann deutlich den Heilungsprozess beeinflussen die verzögerte Heilung oder Pseudarthrose Bildung führen können.
Es ist bekannt, dass die Stabilität der Frakturfixation einen enormen Einfluss auf die heilenden Prozess6,7 hat. Eine hohe starre Fixierung führen intramembranous Heilung, während eine weniger starre Fixierung, die Micromovements in den Frakturspalt ermöglichen kann, im Endochondral Heilung ergeben. Stabilisierung der Fraktur mit der intramedullären Schraube zeigt überwiegend eine Endochondral Heilung mit einer großen Menge von Kallus Gewebe, besonders nach 2 Wochen der Frakturheilung. Die Möglichkeit, eine große Menge von Kallus Gewebe zu ernten ermöglicht die Analyse von mehreren Parametern durch verschiedene Techniken.
Hier berichten wir über die Gestaltung und Anwendung der intramedullären Schraube bei Mäusen, sowie auf ihre vor- und Nachteile in experimentellen Studien über normale Endochondral Knochenheilung.

<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

Heilende Knochenmodelle sind notwendig, um die komplexen Mechanismen der Frakturheilung zur Verbesserung der klinischen Frakturbehandlung analysieren. Während des letzten Jahrzehnts wurde ein vermehrter Einsatz von Mausmodellen in der orthopädischen Forschung festgestellt, wahrscheinlich weil Maus-Modelle eine große Anzahl von genetisch veränderten Stämmen und spezielle Antikörper für die Analyse der molekularen Mechanismen der Frakturheilung bieten. Um die biomechanischen Bedingungen zu steuern, sind gut charakterisierten Osteosynthese-Techniken obligatorisch, auch bei Mäusen. Hier berichten wir über die Gestaltung und Nutzung von einem geschlossenen Knochenheilung Modell Femur-Frakturen bei Mäusen zu stabilisieren. Die intramedulläre Schraube, medizinischem Edelstahl bietet durch Bruch Kompression eine axiale und rotatorische Stabilität im Vergleich zu der am meisten verwendete einfache intramedulläre Pins, die einen völligen Mangel an axial- und Rotations-Stabilität zeigen. Die Stabilität erreicht, indem die intramedulläre Schraube ermöglicht die Analyse der Endochondral Heilung. Eine große Menge von Kallus Gewebe, erhielt nach der Stabilisierung mit der Schraube, bietet ideale Bedingungen zum Gewebe für biochemische und molekulare Analysen zu ernten. Ein weiterer Vorteil der Verwendung der Schraube ist die Tatsache, dass die Schraube in das Femur mit einer minimal-invasiven Technik eingefügt werden kann, ohne Schäden an den Weichteilen. Zusammenfassend ist die Schraube ein einzigartiges Implantat, die ideal einsetzbar in geschlossenen Frakturheilung Modelle bieten standardisierte biomechanische Bedingungen.

Die Betriebszeit von Hautschnitt Verschluss aufgezogen war 20 min. Die Operation kann ohne ein Stereo-Mikroskop durchgeführt werden. Postoperativ wurden die Tiere täglich überwacht. Postoperative Analgesie wurde nach 2 Tagen abgebrochen, da keines der Tiere Beweis der Schmerz nach dieser Zeit zeigte. Die Tiere zeigten auch normale Belastung innerhalb von 2 Tagen nach der Operation. Wundinfektionen wurden nicht während des gesamten Beobachtungszeitraums beobachtet.
<p class="jove_c...

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

Dieses Protokoll beschreibt eine minimal-invasive Osteosynthese-Technik mit einem intramedullären Schraube für standardisierte Stabilisierung des Femur-Frakturen, die zum Analysieren der Endochondral Knochenheilung bei Mäusen.

Eine Minimal-Invasive Modell Endochondral Frakturheilung bei Mäusen unter standardisierten Bedingungen biomechanische Analyse

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

Photothrombotic Ischämie: eine minimal-invasive und reproduzierbare photochemische kortikale Läsion Modell für Mouse Stroke Studies

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

Forschung

Medizin

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

Tibialisnerv Durchtrennung - ein standardisiertes Modell für Denervation-induzierte Skelettmuskelatrophie in Mice

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

Minimal Invasive Gründung von murinen orthotopen Blasen Xenografts

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

Eine intramedulläre Verriegelungsnagel für Standardisierte Fixierung von Femur Osteotomien zur Analyse von normalen und Defekte Knochenheilung bei Mäusen

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

Minimal Invasive Quer Aortakonstriktion bei Mäusen

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

Minimal-Invasive Muskel einbetten (MIME) - eine neuartige experimentelle Technik, Spender-Zell-vermittelten Myogenesis zu erleichtern

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

Technik der minimal-invasiven quer Aortenstenose Verengung bei Mäusen für Induktion der linken Ventricular Hypertrophie

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 Bewertung der Fraktur Kallus Entwicklung während der Knochenheilung bei Mäusen mit einem MRI-kompatiblen Osteosynthese Gerät für Maus Femur

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

Die Generation der geschlossenen femoralen Frakturen bei Mäusen: ein Modell zur Knochenheilung

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