Name: a simple critical-sized femoral defect model in mice
Uploaded: 2015-03-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 41 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Simple Critical-sized Femoral Defect Model in Mice at JoVE.com

אנו מודים לצוות וטרינרים במחלקת סקוט &amp; White בית החולים השוואתי רפואה, בית המקדש, טקסס, לקבלת הייעוץ יסולא בפז שלהם וסיוע בפיתוח של טכניקה זו. עבודה זו מומנה בחלקו על ידי המכון למשובי קרנות תכנית לרפואה, סקוט &amp; White RGP # מענק 90,172, NIH 2P40RR017447-07 וNIH R01AR066033-01 (NIAMS). אנו מודים לד&quot;ר סוזן זיתוני לבידוד את כתב היד.

<ol>
	<li>Brinker, M. R., O'Connor, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+incidence+of+fractures+and+dislocations+referred+for+orthopaedic+services+in+a+capitated+population.">The incidence of fractures and dislocations referred for orthopaedic services in a capitated population.</a> J Bone Joint Surg Am. 86, 290-297 (2004).</li><li>Cheung, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+future+of+bone+healing.">The future of bone healing.</a> Clin Podiatr Med Surg. 22, 631-641 (2005).</li><li>Rosemont, I. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> United States Bone and Joint Decade: The burden of musculoskeletal diseases and musculoskeletal injuries. , (2008).</li><li>Tzioupis, C., Giannoudis, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevalence+of+long-bone+non-unions.">Prevalence of long-bone non-unions.</a> Injury. 38, S3-S9 (2007).</li><li>Marsh, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concepts+of+fracture+union,+delayed+union,+and+nonunion.">Concepts of fracture union, delayed union, and nonunion.</a> Clin Orthop Relat Res. , S22-S30 (1998).</li><li>Spicer, P. 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=Evaluation+of+bone+regeneration+using+the+rat+critical+size+calvarial+defect.">Evaluation of bone regeneration using the rat critical size calvarial defect.</a> Nat Protoc. 7, 1918-1929 (2012).</li><li>Green, E., Lubahn, J. D., Evans, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Risk+factors,+treatment,+and+outcomes+associated+with+nonunion+of+the+midshaft+humerus+fracture.">Risk factors, treatment, and outcomes associated with nonunion of the midshaft humerus fracture.</a> J Surg Orthop Adv. 14, 64-72 (2005).</li><li>Kanakaris, N. K., Giannoudis, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+health+economics+of+the+treatment+of+long-bone+non-unions.">The health economics of the treatment of long-bone non-unions.</a> Injury. 38, S77-S84 (2007).</li><li>Dimitriou, R., Mataliotakis, G. I., Angoules, A. G., Kanakaris, N. K., Giannoudis, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complications+following+autologous+bone+graft+harvesting+from+the+iliac+crest+and+using+the+RIA:+a+systematic+review.">Complications following autologous bone graft harvesting from the iliac crest and using the RIA: a systematic review.</a> Injury. 42, S3-S15 (2011).</li><li>Boer, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+history+of+bone+grafts.">The history of bone grafts.</a> Clin Orthop Relat Res. , 292-298 (1988).</li><li>Aro, H. T., Aho, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+use+of+bone+allografts.">Clinical use of bone allografts.</a> Ann Med. 25, 403-412 (1993).</li><li>Burstein, F. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bone+substitutes.">Bone substitutes.</a> Cleft Palate Craniofac. J. 37, 1-4 (2000).</li><li>Kao, S. T., Scott, D. 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+review+of+bone+substitutes.">A review of bone substitutes.</a> Oral Maxillofac Surg Clin North Am. 19, 513-521 (2007).</li><li>Boden, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overview+of+the+biology+of+lumbar+spine+fusion+and+principles+for+selecting+a+bone+graft+substitute.">Overview of the biology of lumbar spine fusion and principles for selecting a bone graft substitute.</a> Spine. (Phila Pa 1976). 27, S26-S31 (1976).</li><li>Hollinger, J. O., Kleinschmidt, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+critical+size+defect+as+an+experimental+model+to+test+bone+repair+materials).">The critical size defect as an experimental model to test bone repair materials).</a> J Craniofac Surg. 1, 60-68 (1990).</li><li>Key, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+local+calcium+depot+on+osteogenesis+and+healing+of+fractures.">The effect of local calcium depot on osteogenesis and healing of fractures.</a> J. Bone Joint Surg. (Am). 16, 176-184 (1934).</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=Advances+in+the+establishment+of+defined+mouse+models+for+the+study+of+fracture+healing+and+bone+regeneration).">Advances in the establishment of defined mouse models for the study of fracture healing and bone regeneration).</a> J Orthop Trauma. 23, S31-S38 (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=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, 591-599 (2011).</li><li>Cheung, K. M., 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+externally+fixed+femoral+fracture+model+for+mice.">An externally fixed femoral fracture model for mice.</a> J Orthop Res. 21, 685-690 (2003).</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, 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, 687-695 (2004).</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=Rodent+animal+models+of+delayed+bone+healing+and+non-union+formation:+a+comprehensive+review.">Rodent animal models of delayed bone healing and non-union formation: a comprehensive review.</a> Eur Cell Mater. 26, 1-12 (2013).</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=Development+of+a+reliable+non-union+model+in+mice.">Development of a reliable non-union model in mice.</a> J Surg Res. 147, 84-91 (2008).</li><li>Flecknell, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relief+of+pain+in+laboratory+animals.">The relief of pain in laboratory animals.</a> Lab Anim. 18, 147-160 (1984).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Guidelines on the Euthanasia of Animals. , (2013).</li><li>Neill, K. R., 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=Micro-computed+tomography+assessment+of+the+progression+of+fracture+healing+in+mice.">Micro-computed tomography assessment of the progression of fracture healing in mice.</a> Bone. 50, 1357-1367 (2012).</li><li>Bagi, C. M., 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+use+of+micro-CT+to+evaluate+cortical+bone+geometry+and+strength+in+nude+rats:+correlation+with+mechanical+testing,+pQCT+and+DXA.">The use of micro-CT to evaluate cortical bone geometry and strength in nude rats: correlation with mechanical testing, pQCT and DXA.</a> Bone. 38, 136-144 (2006).</li><li>Hadjiargyrou, M., 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=Transcriptional+profiling+of+bone+regeneration.+Insight+into+the+molecular+complexity+of+wound+repair.">Transcriptional profiling of bone regeneration. Insight into the molecular complexity of wound repair.</a> J Biol Chem. 277, 30177-30182 (2002).</li><li>Clough, B. 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=Bone+regeneration+with+osteogenically+enhanced+mesenchymal+stem+cells+and+their+extracellular+matrix+proteins.">Bone regeneration with osteogenically enhanced mesenchymal stem cells and their extracellular matrix proteins.</a> J Bone Miner Res. , (2014).</li><li>Lu, C., 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=Cellular+basis+for+age-related+changes+in+fracture+repair.">Cellular basis for age-related changes in fracture repair.</a> J Orthop Res. 23, 1300-1307 (2005).</li><li>Jepsen, K. J., 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=Genetic+variation+in+the+patterns+of+skeletal+progenitor+cell+differentiation+and+progression+during+endochondral+bone+formation+affects+the+rate+of+fracture+healing.">Genetic variation in the patterns of skeletal progenitor cell differentiation and progression during endochondral bone formation affects the rate of fracture healing.</a> J Bone Miner Res. 23, 1204-1216 (2008).</li><li>Thayer, T. C., Wilson, S. B., Mathews, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+nonobese+diabetic+mice+to+understand+human+type+1+diabetes.">Use of nonobese diabetic mice to understand human type 1 diabetes.</a> Endocrinol Metab Clin North Am. 39, 541-561 (2010).</li><li>Jee, W. S., Yao, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overview:+animal+models+of+osteopenia+and+osteoporosis.">Overview: animal models of osteopenia and osteoporosis.</a> J Musculoskelet Neuronal Interact. 1, 193-207 (2001).</li></ol>

The authors have no competing financial interests.

בזאת, אנו מתארים שיטה פשוטה כדי ליצור פגם-התייצב סיכה קריטית בגודל של עצם הירך העכברית באמצעות מעבדה סטנדרטית וציוד וטרינרים. בעוד ההרכבה של הסיכות וההליך הכירורגי עצמו דורש תרגול, זה גם בתוך את היכולות של מדען מאומן היטב ביו-רפואי או מחקר וטרינר. הסיכה ממוקמת לתוך התעלה הלשדית ללא קיבוע נוסף, מה שהופך את הליך בחינה טכני יותר ריאלי מאשר גישות מורכבות יותר המעסיקות תופסנים חיצוניים או ברגים שלובים. בעוד כמה תנועת torsional עלולה להתרחש במהלך המוקדמים של ריפוי השלבים, זה למזער על ידי תשומת לב קפדנית לקוטר הסיכה וreaming נאות של תעלה הלשדית כדי להשיג חברה בכושר התערבות בין השתל וendosteum. עם בחירה זהירה של מתח והתאמה של גיל ומין טהורים, הכושר הופך reproducibly חזק בתוך ימים ספורים. אף על פי כן, wiה כניסתו של טכניקות הדפסת 3D, צפוי כי תנועת torsional ניתן להפחית עוד יותר על ידי גרסאות מתוחכמות יותר של הפינים המשלבים משטחים מחוספסים ו / או אתרים מצורפים תיל. הקלות של זיוף סיכה ואת הזמינות של מגוון רחב של גדלי צינורות תת-עורית גם מאפשרות אופטימיזציה של הטכניקה עבור כמעט כל עכבר מולד מבוגר, ללא קשר לפנוטיפ עצם הטבעי או ניסיוני. עיצוב סיכת הצווארון הייחודי משרת שתי מטרות: (i) למניעת היצרות חריגה של הפגם והנזק של הגפיים העצם באמצעות החלקת אורך, וכן (ii) על מנת לספק נקודות ציון המגדירים את הקצוות המקוריים של הפגם. כמדידות כאלה, נפח ומדד מנהלי רכש יכולות להתבצע בקלות באמצעות סורק μCT דגימה כגון 1174. Skyscan אכן, גישה זו מאפשרת לרמה של quantitation שאינו מתקבלת בקלות עם טכניקות בגודל שאינם קריטיות סטנדרטית שבר שמפגין לעתים קרובות משתנים או קקיrly מוגדר פציעות. בעוד יחידת μCT עדיפה לכימות של ריפוי, הערכה על ידי הערכה אובייקטיבית של תמונות רנטגן המאונכות או טכניקות ניתוח תמונת 2D עשוי לייצג חלופות אפשרית. בשל תכולת המינרלים בגודל קטן ונמוך יחסית שלהם, גפיים עכבריים יכולים להיות מוכנים בקלות להיסטולוגיה ורכובים כדגימות כל לhistomorphometry הקונבנציונלי. זה מבטל את בעיות דגימה לעתים קרובות בפני חוקרי ביצוע ניתוחי histomorphometric לשברים בבעלי חיים גדולים. בניסויים שתוארו כאן, זמן ההחלמה היה קצר יחסית בשבועות 3, אשר תואם את השלב המהיר, אנבוליים של ריפוי עצם. לאחר מכן, שיפוץ עצם הוא תהליך איטי מאוד 28. בדרך כלל, אם הגישור לא נצפה לאחר 4 שבועות, הריפוי סביר להתרחש וזאת בהסכמה, אנו צופים צמיחת עצם נוספת קטנה מאוד לאחר 4 שבועות במערכת זו. יתר על כן, פער 3 מ&quot;מ עומד בקריטריונים של מפתח etl. 16 לפגם בגודל קריטי ואל גרסיה et. הוכיח כי פער צר כמו 1.8 מ&quot;מ אינו מרפא מספיק לאחר 10 שבועות וזה יכול להתעכב עד 15 שבועות עם perichondrium הפשיט 23. בעוד אתגרים בגודל ושבריריות של עצמותיהם הנוכחיות קשים טכניים למחקר אורתופדים, השימוש בעכברים הוא יתרון בדרכים רבות. לדוגמא, יש מגוון של זנים שנפרצו חיסוניים המאפשרים בדיקה של תאים וחלבונים אנושיים ללא פחד מדחייה חיסונית, וגודלם הקטן מפחית את הצורך בכמויות עודפות של חומרים יקרי ערך, תאים או תרכובות ניסיוניים. זה בא לידי ביטוי על ידי המחקר שנערך לאחרונה שלנו הוכיח את יעילותם של תאי בוגרים גזע אנושיים והחלבונים תאיים שלהם לosteoregeneration 29. תוחלת חיים קצרות יחסית של עכברים גם להציג את ההזדמנות למחקר להזדקנות 30 והמגוון הרחב של זנים טהורים peRMIT המחקר של גנוטיפ העולמי על ריפוי 31. ישנם גם מספר דגמי מחלה שהוקמו בקלות בעכברים כמו סוכרת ואוסטאופורוזיס 32,33. ראוי לציין משמעותי היא הזמינות של עכברים הטרנסגניים רבים שניתן להשתמש בטכניקה זו כדי לקדם את ההבנה של פיזיולוגיה עצם משובי בתנאים של טראומה הקיצונית שלנו.

הערכה היא כי מחצית מאוכלוסיית ארה&quot;ב חווה שבר בגיל 65 1. עבור אותם מטופלים עם שברים שטופלו בניתוח, 500,000 הליכים כרוכים בשימוש בשתל עצם 2 ומספר זה צפוי לעלות עם הזדקנות אוכלוסייה יותר ויותר 3 . למרות שעצם הוא אחד מכמה איברים שיש את היכולת לרפא לחלוטין ללא צלקות, יש מקרים שבם התהליך נכשל 3,4. בהתאם לנסיבות ולאיכות טיפול, 2-30% משברים בעצמות ארוכות ייכשלו, וכתוצאה מכך 3,5 שאינו איגוד. אמנם יש עדיין ויכוח על ההגדרה, pseudoarthrosis, פציעות עצם הקריטיות בגודל או אי-איחוד בדרך כלל מתייחס לפגיעה שאינה נרפא במשך החיים הטבעיים של הנושא 6. למטרות ניסוי, משך זה מתקצר לזמן הממוצע שנדרש להחלמה של פציעה עצם בגודל ממוצעת מלאה. נגעי עצם ללא איחוד להתרחש numסיבות erous, אך גורמים עיקריים כוללות טראומה קיצונית וכתוצאה מכך פער קריטי בגודל, זיהום, אנגיוגנזה עניה, שימוש בטבק, או יכולת osteoregenerative עכבות עקב מחלה או גיל 7. גם אם מטופלים אינם איגודים בהצלחה, זה יכול לעלות בעודף של 60,000 $ להליך, בהתאם לסוג פציעה והגישות המועסקות 8. במקרים מתונים, השתלת עצם אוטולוגית מועסקת. אסטרטגיה זו כרוכה בהחלמה של עצם מאתר תורם והשתלה באתר של פציעה. בעוד גישה זו היא מאוד יעילה, הנפח של עצם תורם נגזרות זמין מוגבל וההליך כרוך ניתוח נוסף, שתוצאתו כאב מתמשך בחולים רבים 9,10. בנוסף, היעילות של שתל עצם אוטולוגית תלויה של בריאותו של המטופל. תחליפי עצם עשויים מחומרים סינטטיים או עצם מגופות מעובד זמינים 11-13 בשפע, אבל הם חהve מגבלות משמעותיות, כוללים נכסים עניים הידבקות מארח תאים, osteoconductivity המופחת, והפוטנציאל לדחייה חיסונית 14. אין אפוא צורך דחוף בטכנולוגיות התחדשות עצם שבטוחות, יעילים וזמינות לציבור רחב. היכולת שלנו לשפר את אסטרטגיות משובי עצם תלויה באופן קריטי על היכולת לחקות טראומת עצם חמורה בבעלי חיים בדיקה, אבל הדור והייצוב של נגעי עצם גדולים הוא מאתגר מבחינה טכנית. ברוב המקרים, טראומת עצם ארוך רצינית חיקתה בניסוי על ידי הקמת פגם שלא באופן טבעי לרפא. למרות שזה יכול להשתנות עם מינים 15, זו מושגת על ידי הסרת קטע עצם שהוא גדול יותר מ -1.5 פעמים הקוטר של עצם החתך 16 מלאה. העצם מכן התייצב עם שתל מתכת כדי לשמור על כיוון נכון של קצות שבר ולאפשר לניידות. בשל גודלם הקטן והשברירי שלהעצמות הארוכות שלהם, הקמת כזה נגעים בעכברים הן מעבר ליכולות של רוב קבוצות מחקר. ככזה, מודלים פגם עצם ארוך מוגבלים לחולדות ובעלי חיים גדולים יותר. עם זאת, עכברים יעניקו יתרונות משמעותיים במחקר שהם יכולים להיות מהונדסים גנטיים וגדלו כזנים שנפרץ חיסון שלא לדחות תאים ורקמות אנושיים. עבור יישומים מבוססי תאים אנושיים, עכברים שנפרץ חיסון הם אטרקטיביים לעבוד איתו כי הם מבחינה פיזיולוגית מאופיינים היטב, קל לבית, חסכוני, בקלות ובנתח radiologically והיסטולוגיה. חשיבות עליונה הוא שעכברים שנפרץ חיסון לא דוחים תאים ממינים שונים כולל בני אדם. גודלם הקטן מאפשר גם הבדיקה של מספרים קטנים מאוד של תאים או כרכים של פיגומים ניסיוניים ביישומים אורטופדיים. כמה מודלים עכבריים אורתופדים כבר דיווחו כי להרשות לעצמו דרגות שונות של יציבות עצם 17,18. תוכנה לאלהms המוביל לרמות גבוהות מאוד של יציבות, כגון תופסנים חיצוניים וצלחות נעילה בעיקר לרפא על ידי התאבנות intramembranous למרות ריפוי endochondral דווח 19. בניגוד לכך, אלה המאפשרים כמה מיקרו ו / או מקרו-תנועה, כגון אלה המעסיקים סיכות לשדיות מבולבלות או חלקי-קבועות, בדרך כלל לרפא עם דומיננטיות של התאבנות endochondral 20,21. איגוד מושהה או פגמים שאינם איחוד של עצם ארוך הם קשה במיוחד להשגה בעכברים עקב הרמה נוספת של ייצוב הנדרשת. עם זאת, מספר גישות כבר דיווחו, כולל סיכות לשדיות עם ציפורני לובים, צלחות נעילה ותופסנים חיצוניים 22. מערכות אלה בדרך כלל עובדים היטב, אבל בהתחשב בעיצוב המסובך שלהם הם יכולים להיות מאתגרים מבחינה טכנית להתקנה. לדוגמא, גרסיה et al. 23 המציא מערכת סיכה שלובים אלגנטית לשימוש בעכברים, אבל ההליך כרוך חתכים בשני אתר נפרדים ושינוי נרחב של עצם הירך כדי להכיל את הסיכות. נהלים אלה בוצעו תחת מיקרוסקופ לנתח. במסמך זה, אנו מתארים סיכה לשדית הירך פשוטה עם צווארון מרכזי שנועד למנוע סגירת גירעון עצם 3 מ&quot;מ וגם להתוות את הקצוות המקוריים של הפגם. בעוד הסיכה לא הייתה קבועה לעצם עצמו, לשינוי גודל מדויק של קוטר הסיכה וreaming של תוצאות החלל הלשדיות בהתערבות מספיקה כדי למזער תנועת torsional (איור 1). עם בחירה זהירה של גיל טהור, מגדר ועכברים בהתאמה מתח, התוצאה היא שאינו uniondefect hypertrophic מאוד לשחזור 22 ניתן יהיה להעריך בקלות radiologically. יתר על כן אזורים של עניין יכולים להיות מוגדרים reproducibly לאחר טומוגרפיה-מחושב מיקרו (μCT) למדידת דה נובו היווצרות עצם ופרמטרי histomorphological. הסיכות היו prototyped במעבדה שלנו תוך שימוש בכלים זמינים.<img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52368/52368fig1highres.jpg" /> איור 1: עיקרון ניסויי סיכום תרשים של מודל הפגם המגזרי.. קטע 3 מ&quot;מ המרכזי של עצם ירך עכברית 9-10 מ&quot;מ הוא נכרת בניתוח (משמאל). צינור פלדה כירורגית ארוך 3 מ&quot;מ, 19 מד הוא חלף על פני מ&quot;מ ארוך 9, 22 צינור הנירוסטה G וקבוע עם דבק במרכז המדויק (מימין). סיכת התוצאה היא מצויד לתוך התעלות הלשדיות של החלקים הפרוקסימלית ודיסטלי הנותרים של עצם הירך עם 19 צווארון G החלפת קטע 3 מ&quot;מ של עצם (להלן, במרכז).

<table><tbody><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Pin assembly&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Dremel rotary tool</td><td>Dremel</td><td>8220</td><td>or equivalent</td></tr><tr><td>Heavy duty cut off wheel</td><td>Dremel</td><td>420</td><td></td></tr><tr><td>Surgical tubing 19&amp;nbsp;G</td><td>Small Parts (Amazon)</td><td>B000FMZ8LY</td><td>OD 1.07&amp;nbsp;mm, ID 0.889&amp;nbsp;mm</td></tr><tr><td>Surgical tubing 21&amp;nbsp;G</td><td>Small Parts (Amazon)</td><td>B000FMZ8YQ</td><td>OD 0.82&amp;nbsp;mm, ID 0.635&amp;nbsp;mm</td></tr><tr><td>Surgical tubing 22&amp;nbsp;G</td><td>Small Parts (Amazon)</td><td>B000FMYLZS</td><td>OD 0.719&amp;nbsp;mm, ID 0.502&amp;nbsp;mm</td></tr><tr><td>Surgical tubing 23&amp;nbsp;G</td><td>Small Parts (Amazon)</td><td>B000FN0SY0</td><td>OD 0.643&amp;nbsp;mm, ID 0.444&amp;nbsp;mm</td></tr><tr><td>Cyanoacrylate adhesive</td><td>Loctite</td><td>1365882</td><td></td></tr><tr><td>Emery disc</td><td>Dremel</td><td>413</td><td></td></tr><tr><td>Rubber polishing point</td><td>Dremel</td><td>462</td><td></td></tr><tr><td>Felt polishing disc</td><td>Dremel</td><td>414</td><td></td></tr><tr><td>Gelatin sponge</td><td>Surgifoam/Ethicon</td><td>1974</td><td></td></tr><tr><td>Punch biopsy cutter</td><td>Miltex</td><td>33-34</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Surgery/post-operative&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Warm pad and circulator pump</td><td>Stryker/Thermocare</td><td>TP700, TP700C, TPP722</td><td></td></tr><tr><td>Coverage quaternary spray</td><td>Steris</td><td>1429-77</td><td></td></tr><tr><td>Bead sterilizer</td><td>Germinator/CellPoint Scentific</td><td>Germinator 500</td><td></td></tr><tr><td>Anesthesia system</td><td>VetEquip Inc</td><td>901806 or 901807/901809</td><td></td></tr><tr><td>Isofluorane anesthetic</td><td>VETone/MWI</td><td>501017, 502017</td><td></td></tr><tr><td>Surgical disinfectant</td><td>Chloraprep/CareFusion</td><td>260449</td><td></td></tr><tr><td>Surgical tools</td><td>Fine Science Tools</td><td>various</td><td>recommend German made</td></tr><tr><td>Face protection</td><td>Splash Shield</td><td>4505</td><td></td></tr><tr><td>Rechargable high speed drill</td><td>Fine Science Tools</td><td>18000-17</td><td></td></tr><tr><td>Diamond cutting wheel</td><td>Strauss Diaiond</td><td>361.514.080HP</td><td></td></tr><tr><td>Absorbable sutures&amp;nbsp;</td><td>Covidien</td><td>UM-213</td><td></td></tr><tr><td>Outer sutures</td><td>Ethicon</td><td>668G</td><td>or equivalent</td></tr><tr><td>Vetbond</td><td>3M</td><td>1469SB</td><td>or equivalent</td></tr><tr><td>Hydration gel</td><td>Clear H2O</td><td>70-01-1082</td><td></td></tr><tr><td>Diet gel</td><td>Clear H2O</td><td>72-01-1062</td><td></td></tr><tr><td>Buprenorphine</td><td>Reckitt and Benckser</td><td>12496-0757-01</td><td>controlled substance</td></tr><tr><td>Mouse igloos</td><td>Bio Serv</td><td>K3328, 3570,3327</td><td></td></tr><tr><td>Euthanasia cocktail</td><td>Euthasol/Virbac</td><td>710101</td><td>controlled substance</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Analysis&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Live animal imager&amp;nbsp;</td><td>Orthoscan</td><td>FD Pulse</td><td>or equivalent</td></tr><tr><td>Micro-CT unit and software</td><td>Bruker</td><td>Skyscan1174</td><td>or equivalent</td></tr><tr><td>Sealing film/Parafilm M</td><td>VWR or Fisher</td><td>100501-338, S37441</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">*Generic sources are suitable for all other items such as gause, drapes, protective clothing, animal care equipment.</td></tr></tbody></table>

a simple critical-sized femoral defect model in mice

While bone has a remarkable capacity for regeneration, serious bone trauma often results in damage that does not properly heal. In fact, one tenth of all limb bone fractures fail to heal completely due to the extent of the trauma, disease, or age of the patient. Our ability to improve bone regenerative strategies is critically dependent on the ability to mimic serious bone trauma in test animals, but the generation and stabilization of large bone lesions is technically challenging. In most cases, serious long bone trauma is mimicked experimentally by establishing a defect that will not naturally heal. This is achieved by complete removal of a bone segment that is larger than 1.5 times the diameter of the bone cross-section. The bone is then stabilized with a metal implant to maintain proper orientation of the fracture edges and allow for mobility. 
Due to their small size and the fragility of their long bones, establishment of such lesions in mice are beyond the capabilities of most research groups. As such, long bone defect models are confined to rats and larger animals. Nevertheless, mice afford significant research advantages in that they can be genetically modified and bred as immune-compromised strains that do not reject human cells and tissue.
Herein, we demonstrate a technique that facilitates the generation of a segmental defect in mouse femora using standard laboratory and veterinary equipment. With practice, fabrication of the fixation device and surgical implantation is feasible for the majority of trained veterinarians and animal research personnel. Using example data, we also provide methodologies for the quantitative analysis of bone healing for the model.

עכברים בדרך כלל להתאושש תודעה ואחורית-איבר ניידות 5-10 דקות לאחר הנסיגה של הרדמה. במהלך 5 הימים הראשונים, רצוי לבית עכברים בנפרד ולהציג את ההעשרה סביבתית כדי למנוע שימוש יתר בגפיים. לצורך כך, קיני איגלו הסוג להפחית את הצורך בבניית קן ולעודד מנוחה. יש לנו גם ציינו כי אספקת מזון והידרוג&#39;ל על רצפת הכלוב מקטינה את ההסתברות של עקירת סיכה. בתקופה של 5 הימים, שיכוך כאבים צריכים להינתן כנדרש בהתאם למדיניות שאושרה על-מוסדי. ירידה במשקל של עד כ -15% מהמשקל טרום הניתוחי המקורי ניתן בתקופה שלאחר ניתוח 5 הימים. עשרים וארבע שעות לאחר הניתוח, צילומי רנטגן של האיבר המושפע מומלצים להעריך פיני מיקום. הסיכות צריכה להיות מוכנסות כהלכה לתוך התעלות הפרוקסימלי ודיסטלי הלשדיים עם הקצוות של סומק הפגם נגד הצווארון (איור 2 ג,2E, איור 5E, ואיור 6 א). במקרים נדירים (&lt;5% מהמקרים), יכולות להיות נקע סיכות בפרוטוקולים של שימוש ריפוי ובעלי חיים בשלבים מוקדמים אמורים לספק לניתוח תיקון אם זה קורה. אמנם זה מאתגר מבחינה טכנית לכמת תנועת torsional על עצמות ירך עכבריות, מישוש ידני של דגימות אישר כי תנועת torsional אורך והרוחב היא שולית לאחר 7 ימים כרקמת חיבור מצטברת סביב הפין. לאחר 5 ימים של מעקב לאחר ניתוח, ניתן להחזיר את העכברים לדיור קהילתי סטנדרטי כמו לכל מדיניות שאושרה-מוסדי. ללא התערבות טיפולית, את הקצוות של הפגם בדרך כלל להאריך 0.5 מ&quot;מ במהלך 21 ימים, אבל במקרים נדירים, צמיחת עצם חדשה יכולה להיות עד 1 מ&quot;מ (איור 6 א). מעצרי צמיחת עצם לאחר תקופה זו כשלבים דלקתיים ואנבוליים של הפסקת התחדשות וכתוצאה מפגם שאינו איגוד. לאחר 14-21 ימים של ריפוי, o הנפחדה נובו עצם f ניתן לקבוע בקלות מתמונות ציריות שנוצרו על ידי סריקת μCT. שימוש בסריקה, הליכי שיקום ובחירת ROI צירי המתוארים בפרוטוקול, הנפח של עצם החדש שנוצרו עולה עם זמן, אך אינו עולים בדרך כלל על סך של 1 מ&quot;מ 3 בהעדר ההתערבות הטיפולית (איור 6 ג) בהשוואה ל6- 7 מ&quot;מ 3 באזור מבחינה אנטומית מקביל של עצם ירך וללא כל פגע. בעוד הבדיקות ביו-מכאניות קונבנציונליות היא מאתגרות מבחינה טכנית בשל גודל הדגימה וטבעה של שיטת הקיבוע, הרגע הקוטבי של האינרציה (PMI), הערכה של היכולת של חומר להתנגד פיתול המבוססת על אזור וצפיפות חתך, היה מוצג לייצג הערכה מתאימה של כוח בעצמות ארוכות 26,27. באמצעות שיטה זו, חתכים צירי במרחקים שונים מקצות הנגע יכולים להיבחר לניתוח. לאחר 21 ימים, fr 0.25 מ&quot;מ PMI של עצם דה נובואום נגע קצות טווחים מבין 0.05-.35 מ&quot;מ 4 בהשוואה ל0.02-.08 מ&quot;מ 4 במרכז הנגע המאשר את נוכחותם של לא-איחוד במקרים שלא טופלו (איור 6 ד) נוסף. מדד מנהלי הרכש של עצם ירך וללא כל פגע במיקום אנטומית מקביל נע בדרך כלל בין 0.5-0.7 מ&quot;מ 4 באמצעות התנאים שתוארו כאן. <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/52368/52368fig6highres.jpg" /> איור 6: תוצאות אופייניות. סריקות () X-ray של עצמות ירך ביום 7, 14 ו -21 לאחר הניתוח מפגינות ingrowth המוגבל של עצם הלוח ב &#39;:. ייצוג תרשים של הפרמטרים למדידת ההחזר על ההשקעה עצם נפח. צירי נציג חתך עם אזור הרחקה (EX) על סיכת הצווארון כולל 100 מיקרומטר שוליים כדי לא לכלול מדידה של חפצים בממשק מתכת-הרקמה (משמאל). סריקת עצמות מלאה (right, למעלה) מדגים את ההחזר על ההשקעה האורך שהוגדרה על ידי החלקים של עצם בין קצות הצווארון עם רקמה מקורית עצם נכללה (EX). קצות הנגע המקוריים נמצאים בסעיפים הצירי באמצעות ההבדל בין הקוטר של הפינים והצווארון (מימין, בהמשך). (ג) מדידות נפח אופייניות ביום 7, 14 ו -21 לאחר ניתוח ללא התערבות טיפולית (פירוש עם סטיות תקן, n = 3). (ד) מדידות PMI בסעיפים צירי 0.25 מ&quot;מ מהקצוות הפרוקסימלית ונגע דיסטלי ונקודת האמצע (אמצעי עם סטיות תקן, n = 3). (מוטבעים-פרפין מוכתם Trichrome E) של האסון סעיף (משמאל) לחתוך בכיוון האורך מפגין תולדת עצם מורכבת מהסחוס (CA) ורקמת עצם ספוגי (ב) (בר = 0.5 מ&quot;מ בקנה מידה). המיקום של השדה מצויינים בסריקת רנטגן (מימין). ללא decalcifi (F)ed, סעיף העטרה משובץ methacrylate מהתיל של פגם 1 בן יומו המוכתם בhematoxylin ו eosin (בר = 1.0 מ&quot;מ בקנה מידה). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52368/52368fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> Decalcification של הרקמות בדרך כלל לוקח 10-14 ימים באמצעות תנאים סטנדרטיים, ומנוטר בקלות על ידי סריקת רנטגן. מומלץ לשמור על כמה שרירים בדגימות במהלך decalcification כדי לשפר את היציבות במהלך טיפול. לאחר decalcification, סיכות ניתן להסיר בזהירות עם אזמל חד המאפשר הטבעת פרפין והיסטולוגיה. צביעת Trichrome של האסון של סעיפים אורך מאפשרת הדמיה של תולדת עצם endochondral עם קצה מוביל של הסחוס (CA) ואחריו רקמת עצם ספוגי (CB) (איור 6-ה). בעוד כמה נזק יהיה בלתי נמנע להתרחש במהלך נתיחה, המבנה היסטולוגית של עצםורקמת חיבור נשארת ברורה אם הסיכה היא הסירה בזהירות. לחלופין, הטבעת methacrylate מתיל וחתך של סעיפים שאינם demineralized ניתן לבצע עם הסיכה במקום (איור 6F).

Watch this Scientific Journal Video about A Simple Critical-sized Femoral Defect Model in Mice at JoVE.com

A Simple Critical-sized Femoral Defect Model in Mice

Animal models are frequently employed to mimic serious bone injury in biomedical research. Due to their small size, establishment of stabilized bone lesions in mice are beyond the capabilities of most research groups. Herein, we describe a simple method for establishing and analyzing experimental femoral defects in mice.

דגם פגם עצם הירך קריטית בגודל פשוט בעכברים

While bone has a remarkable capacity for regeneration, serious bone trauma often results in damage that does not properly heal. In fact, one tenth of all ...

a-simple-critical-sized-femoral-defect-model-in-mice

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Medicine

15.0K Views.  Texas A&M Health Science Center. Animal models are frequently employed to mimic serious bone injury in biomedical research. Due to their small size, establishment of stabilized bone lesions in mice are beyond the capabilities of most research groups. Herein, we describe a simple method for establishing and analyzing experimental femoral defects in mice. 

Video: A Simple Critical-sized Femoral Defect Model in Mice

Use of Human Perivascular Stem Cells for Bone Regeneration

Human perivascular stem cells (PSCs) can be isolated in sufficient numbers from multiple tissues for purposes of skeletal tissue engineering1-3. PSCs are a FACS-sorted population of 'pericytes' (CD146+CD34-CD45-) and 'adventitial cells' (CD146-CD34+CD45-), each of which we have previously reported to have properties of mesenchymal stem cells. PSCs, like MSCs, are able to undergo osteogenic differentiation, as well as secrete pro-osteogenic cytokines1,2. In the present protocol, we demonstrate the osteogenicity of PSCs in several animal models including a muscle pouch implantation in SCID (severe combined immunodeficient) mice, a SCID mouse calvarial defect and a femoral segmental defect (FSD) in athymic rats. The thigh muscle pouch model is used to assess ectopic bone formation. Calvarial defects are centered on the parietal bone and are standardly 4 mm in diameter (critically sized)8. FSDs are bicortical and are stabilized with a polyethylene bar and K-wires4. The FSD described is also a critical size defect, which does not significantly heal on its own4. In contrast, if stem cells or growth factors are added to the defect site, significant bone regeneration can be appreciated. The overall goal of PSC xenografting is to demonstrate the osteogenic capability of this cell type in both ectopic and orthotopic bone regeneration models.

Human perivascular stem cells (PSCs) are a novel stem cell class for skeletal tissue regeneration similar to mesenchymal stem cells (MSCs). PSCs can be isolated by FACS (fluorescence activated cell sorting) from adipose tissue procured during standard liposuction procedures, then combined with an osteoinductive scaffold to achieve bone formation in vivo.

שימוש בתאי גזע לשחזור עצם Perivascular

Human perivascular stem cells (PSCs) can be isolated in sufficient numbers from multiple tissues for purposes of skeletal tissue engineering1-3. PSCs are ...

Bioengineering

A Simple Guide Screw Method for Intracranial Xenograft Studies in Mice

The grafting of human tumor cells into the brain of immunosuppressed mice is an established method for the study of brain cancers including glioblastoma (glioma) and medulloblastoma. The widely used stereotactic approach only allows for the injection of a single animal at a time, is labor intensive and requires highly specialized equipment. The guide screw method, initially developed by Lal et al.,1 was developed to eliminate cumbersome stereotactic procedures. We now describe a modified guide screw approach that is rapid and exceptionally safe; both of which are critical ethical considerations. Notably, our procedure now incorporates an infusion pump that allows up to 10 animals to be simultaneously injected with tumor cells.
To demonstrate the utility of this procedure, we established human U87MG glioma cells as intracranial xenografts in mice, which were then treated with AMG102; a fully human antibody directed to HGF/scatter factor currently undergoing clinical evaluation2-5. Systemic injection of AMG102 significantly prolonged the survival of all mice with intracranial U87MG xenografts and resulted in a number of complete cures. 
This study demonstrates that the guide screw method is an inexpensive, highly reproducible approach for establishing intracranial xenografts. Furthermore, it provides a relevant physiological model for validating novel therapeutic strategies for the treatment of brain cancers.

In order to evaluate novel therapeutic paradigms for the treatment of glioma, physiological relevant models are essential. We utilize an implantable guide screw procedure for establishment of intracranial xenograft models that is more rapid and safer than stereotactic approaches.

מדריך פשוט בורג שיטה ללימודי xenograft תוך גולגולתי של עכברים

The grafting of human tumor cells into the brain of immunosuppressed mice is an established method for the study of brain cancers including glioblastoma ...

Establishment of a Segmental Femoral Critical-size Defect Model in Mice Stabilized by Plate Osteosynthesis

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.

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.

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

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 ...

A Reliable and Reproducible Critical-Sized Segmental Femoral Defect Model in Rats Stabilized with a Custom External Fixator

Orthopedic research relies heavily on animal models to study mechanisms of bone healing in vivo as well as investigate the new treatment techniques. Critical-sized segmental defects are challenging to treat clinically, and research efforts could benefit from a reliable, ambulatory small animal model of a segmental femoral defect. In this study, we present an optimized surgical protocol for the consistent and reproducible creation of a 5 mm critical diaphyseal defect in a rat femur stabilized with an external fixator. The diaphyseal ostectomy was performed using a custom jig to place 4 Kirschner wires bicortically, which were stabilized with an adapted external fixator device. An oscillating bone saw was used to create the defect. Either a collagen sponge alone or a collagen sponge soaked in rhBMP-2 was implanted into the defect, and the bone healing was monitored over 12 weeks using radiographs. After 12 weeks, rats were sacrificed, and histological analysis was performed on the excised control and treated femurs. Bone defects containing only collagen sponge resulted in non-union, while rhBMP-2 treatment yielded the formation of a periosteal callous and new bone remodeling. Animals recovered well after implantation, and external fixation proved successful in stabilizing the femoral defects over 12 weeks. This streamlined surgical model could be readily applied to study bone healing and test new orthopedic biomaterials and regenerative therapies in vivo.

In vivo mammalian models of critical-sized bone defects are essential for researchers studying healing mechanisms and orthopedic therapies. Here, we introduce a protocol for the creation of reproducible, segmental, femoral defects in rats stabilized using external fixation.

מודל לשחזור ואמין קריטי בגודל סגמנטלי הירך פגם בחולדות התייצב עם Fixator חיצוני מותאם אישית

Orthopedic research relies heavily on animal models to study mechanisms of bone healing in vivo as well as investigate the new treatment techniques. ...

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

Bone healing models are necessary to analyze the complex mechanisms of fracture healing to improve clinical fracture treatment. During the last decade, an increased use of mouse models in orthopedic research was noted, most probably because mouse models offer a large number of genetically-modified strains and special antibodies for the analysis of molecular mechanisms of fracture healing. To control the biomechanical conditions, well-characterized osteosynthesis techniques are mandatory, also in mice. Here, we report on the design and use of a closed bone healing model to stabilize femur fractures in mice. The intramedullary screw, made of medical-grade stainless steel, provides through fracture compression an axial and rotational stability compared to the mostly used simple intramedullary pins, which show a complete lack of axial and rotational stability. The stability achieved by the intramedullary screw allows the analysis of endochondral healing. A large amount of callus tissue, received after stabilization with the screw, offers ideal conditions to harvest tissue for biochemical and molecular analyses. A further advantage of the use of the screw is the fact that the screw can be inserted into the femur with a minimally invasive technique without inducing damage to the soft tissue. In conclusion, the screw is a unique implant that can ideally be used in closed fracture healing models offering standardized biomechanical conditions.

This protocol describes a minimally invasive osteosynthesis technique using an intramedullary screw for standardized stabilization of femur fractures, which can be used to analyze endochondral bone healing in mice.

מודל פולשנית לניתוח שבר Endochondral ריפוי בעכברים בתנאים מתוקננים ביו-מכני

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

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

Bone fractures impose a tremendous socio-economic burden on patients, in addition to significantly affecting their quality of life. Therapeutic strategies that promote efficient bone healing are non-existent and in high demand. Effective and reproducible animal models of fractures healing are needed to understand the complex biological processes associated with bone regeneration. Many animal models of fracture healing have been generated over the years; however, murine fracture models have recently emerged as powerful tools to study bone healing. A variety of open and closed models have been developed, but the closed femoral fracture model stands out as a simple method for generating rapid and reproducible results in a physiologically relevant manner. The goal of this surgical protocol is to generate unilateral closed femoral fractures in mice and facilitate a post-fracture stabilization of the femur by inserting an intramedullary steel rod. Although devices such as a nail or a screw offer greater axial and rotational stability, the use of an intramedullary rod provides a sufficient stabilization for consistent healing outcomes without producing new defects in the bone tissue or damaging nearby soft tissue. Radiographic imaging is used to monitor the progression of callus formation, bony union, and subsequent remodeling of the bony callus. Bone healing outcomes are typically associated with the strength of the healed bone and measured with torsional testing. Still, understanding the early cellular and molecular events associated with fracture repair is critical in the study of bone tissue regeneration. The closed femoral fracture model in mice with intramedullary fixation serves as an attractive platform to study bone fracture healing and evaluate therapeutic strategies to accelerate healing.

The murine closed femoral fracture model is a powerful platform to study fracture healing and novel therapeutic strategies to accelerate bone regeneration. The goal of this surgical protocol is to generate unilateral closed femoral fractures in mice using an intramedullary steel rod to stabilize the femur.

הדור של שברי הירך סגור בעכברים: מודל ללמוד ריפוי עצם

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

הקמה והערכה של קופסת עצם הירך של חולדה: מודל פגם בחלל

Creating a Box-Cavity Defect Model in the Cortical Bone of Rat Femora

Severe bone defects or complex fractures can result in serious complications such as nonunion or insufficient bone healing. Tissue engineering, which involves the application of cells, scaffolds, and cytokines, is considered a promising solution for bone regeneration. Consequently, various animal models that simulate bone defects play a crucial role in exploring the therapeutic potential of tissue engineering for bone healing. In this study, we established a box-shaped cortical bone defect model in the mid-femur of rats, which could serve as an ideal model for assessing the function of biomaterials in promoting bone healing. This box-shaped cortical bone defect was drilled using an oral low-speed handpiece and shaped by a lathe needle. Post-operative micro-CT analysis was immediately conducted to confirm the successful establishment of the box-cavity cortical bone defect. The femurs on the operated side of the rats were then harvested at multiple time points post-surgery (0 days, 2 weeks, 4 weeks, and 6 weeks). The healing process of each sample&#39;s defect area was evaluated using micro-CT, hematoxylin and eosin (H&#38;E) staining, and Masson trichrome staining. These results demonstrated a healing pattern consistent with intramembranous ossification, with healing essentially complete by 6 weeks. The categorization of this animal model&#39;s healing process provides an effective in vivo method for investigating novel biomaterials and drugs that target intramembranous ossification during bone tissue defect healing.

Author Spotlight: The Box-Cavity Cortical Approach for Enhanced Evaluation of Biomaterials and Bone Regeneration

Here, we present a protocol for creating a box-cavity defect in rat femoral diaphysis tissue. This model can assess biomaterial performance under biomechanical stress and explore mechanisms of bone regeneration related to intramembranous osteogenesis.

יצירת מודל פגם בחלל הקופסה בעצם קליפת המוח של Femora חולדה

Severe bone defects or complex fractures can result in serious complications such as nonunion or insufficient bone healing. Tissue engineering, which ...

Transverse Fracture of the Mouse Femur with Stabilizing Pin

Fracture repair is an essential function of the skeleton that cannot be reliably modeled in vitro. A mouse injury model is an efficient approach to test whether a gene, gene product or drug influences bone repair because murine bones recapitulate the stages observed during human fracture healing. When a mouse or human breaks a bone, an inflammatory response is initiated, and the periosteum, a stem cell niche surrounding the bone itself, is activated and expands. Cells residing in the periosteum then differentiate to form a vascularized soft callus. The transition from the soft callus to a hard callus occurs as the recruited skeletal progenitor cells differentiate into mineralizing cells, and the bridging of the fractured ends results in the bone union. The mineralized callus then undergoes remodeling to restore the original shape and structure of the healed bone. Fracture healing has been studied in mice using various injury models. Still, the best way to recapitulate this entire biological process is to break through the cross-section of a long bone that encompasses both cortices. This protocol describes how a stabilized, transverse femur fracture can be safely performed to assess healing in adult mice. A surgical protocol including detailed harvesting and imaging techniques to characterize the different stages of fracture healing is also provided.

This protocol describes a method to perform fractures on adult mice and monitor the healing process.

שבר רוחבי של עצם הירך של העכבר עם פין מייצב

Fracture repair is an essential function of the skeleton that cannot be reliably modeled in vitro. A mouse injury model is an efficient approach to test ...

דגם פגם עצם הירך קריטית בגודל פשוט בעכברים

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

שימוש בתאי גזע לשחזור עצם Perivascular

מדריך פשוט בורג שיטה ללימודי xenograft תוך גולגולתי של עכברים

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

מודל לשחזור ואמין קריטי בגודל סגמנטלי הירך פגם בחולדות התייצב עם Fixator חיצוני מותאם אישית

מודל פולשנית לניתוח שבר Endochondral ריפוי בעכברים בתנאים מתוקננים ביו-מכני

הדור של שברי הירך סגור בעכברים: מודל ללמוד ריפוי עצם

יצירת מודל פגם בחלל הקופסה בעצם קליפת המוח של Femora חולדה

יצירת מודל פגם בחלל הקופסה בעצם קליפת המוח של Femora חולדה

יצירת מודל פגם בחלל הקופסה בעצם קליפת המוח של Femora חולדה

שבר רוחבי של עצם הירך של העכבר עם פין מייצב