Summary

Um modelo de osteogênese de distração do rato

Published: November 14, 2018
doi:

Summary

Apresentamos um modelo de osteogênese de distração da tíbia do rato desenvolvido usando um distrator feitos sob medida. O uso de um rato como um alvo de análise é vantajoso para fazer avançar a pesquisa.

Abstract

Osteogênese de distração (DO) é um procedimento cirúrgico que envolve a regeneração do tecido esquelético sem transplante de células. Um modelo consiste em três fases: a fase de latência após a osteotomia e colocação do distrator externo; a fase de distração, em que as extremidades de ossos separados estão gradualmente e continuamente distraídas; e a fase de consolidação. Este feito por distrator usado para fazer é composto por dois anéis incompletos de resina acrílica e um parafuso de expansão. O processo foi iniciado por fazer um molde com material de impressão de silicone e em seguida, criando o Distrator feitos sob medida. Resina dental foi derramada o molde feito de material de impressão de silicone, e foi permitido a polimerizar para criar os anéis de resina incompleto exigidos para o Distrator feitos sob medida. Estes anéis foram fixados com um parafuso de expansão com resina transparente. O Distrator sob medida criado através desta abordagem foi anexado à tíbia de ratos. A tíbia foi fixada para o dispositivo usando um par de agulhas 25g proximalmente, um par de agulhas 27 G distalmente e resina acrílica. Após um período de latência de 5 dias, distração foi iniciada em uma taxa de 0,2 mm/12 h. O alongamento foi continuado por 8 dias, resultando em um espaço total de 3,2 mm. Os ratos foram sacrificados 4 semanas após a distração. Formação óssea na brecha distração foi confirmada usando radiografia e histologia.

Introduction

Osteogênese de distração (DO) é um método de tratamento estabelecida para uma variedade de distúrbios esqueléticos, tais como discrepâncias de comprimento dos membros, defeitos ósseos e membro deformidades1. Esta estratégia de tratamento original baseia-se o “princípio de tensão-estresse” proposto por Ilizarov. O método requer vários dias de latência, várias semanas para distração ativa e vários meses para consolidação até o osso maduro é formado de2.

As condições locais de hipóxicos devido ao bloqueio do fluxo de sangue3,4 e5,de estimulação mecânica6 são particularmente importantes no processo de cura de fazer. Angiogênese induzida por hipóxia transporta oxigênio, nutrientes, fatores solúveis e células necessárias para o reparo do tecido localmente através do fluxo de sangue. Estimulação mecânica pela operação de extensão provoca reações biológicas, tais como a diferenciação de células-tronco mesenquimais, formação óssea, calcificação e remodelação. Serial tratamento permite a formação de tecidos duros, não só mas também os tecidos moles, incluindo músculos, nervos, vasos sanguíneos e tecidos da pele, sem a necessidade de transplante de células-tronco. Portanto, um modelo é considerado um excelente modelo para analisar a regeneração de vários tecidos.

Coelhos e cães são os animais mais amplamente utilizados na investigação de base para fazer; no entanto, há algumas ferramentas de análise disponíveis para estes animais. O uso de um modelo de mouse facilita uma análise mais detalhada. É particularmente apropriado para experimentos utilizando ratos do KO. No entanto, ao usar um mouse como um animal experimental, um dispositivo de extensão deve ser criado. Aqui, nós apresentamos um rato da tíbia do modelo desenvolvido usando um distrator sob medida criado usando uma ferramenta de laboratório dental e técnica, que tem sido usada em um estudo anterior.

Protocol

Todos os experimentos foram realizados em conformidade com os protocolos aprovados pelo Comitê de uso de nossa instituição e cuidado Animal. Esterilize todos os instrumentos antes do procedimento. 1. preparação de um molde para a criação do distrator sob medida Faça dois anéis incompletos (diâmetro exterior, 20 mm, 10 mm de diâmetro interno,), que são uma parte do distrator, com uma folha de cera de parafina (145 mm x 74 mm) usando um carver de cera Evans. Fazer 4…

Representative Results

Figuras 1A e 1B apresentam anéis incompletos (exterior diâmetro, 20mm interna diâmetro, 10 mm; espessura, 5mm) com cera de parafina. Dois padrões de cera foram incorporados em material de impressão de silicone, e formou-se um molde para os anéis de resina (Figura 1C). Resina polimerizada foi derramada imediatamente este molde, e anéis de resina foram obtidos (Figura 1<stro…

Discussion

Quando um animal grande é usado como um modelo experimental, pode ser usado um dispositivo de extensão de ready-made, e é fácil de obter boa fixação e avaliar a operação de extensão em si e a quantidade de extensão. No entanto, quando um rato é usado como um modelo experimental, é necessário desenvolver alguns ou todos os equipamentos. Isefuku et al e Tay et al fez o dispositivo e criou um modelo de rato7,8. Carvahjo et al

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores agradecer a Sra. Makiko Kato para fornecer incentivo para completar este estudo. Agradecemos também a divisão de animais experimentais e pesquisa de engenharia médica, Nagoya University Graduate School of Medicine, para o alojamento de ratos.

Materials

Paraffin wax YAMAHACHI DENTAL MFG. CO. For preparation a mold for resin rings
Labocone putty GC Corporation For preparation a mold for resin rings
Utility wax GC Corporation For preparation a mold for resin rings
Expansion screw Ortho Dentaurum 600-301-30 Component of custom-made distractor
Unifast III GC Corporation Immediate polymerization resin Component of custom-made distractor
Ortho Crystal NISSIN Transparent resin Component of custom-made distractor
25-gauge needle TERUMO NN-2516R For custom-made distractor
27-gauge needle TERUMO NN-2719S For custom-made distractor
ICR mouse Chubu Kagaku Shizai Corporation Experimental animal
Somnopentyl Kyoritsu Seiyaku Pentobarbital sodium salt
Isoflurane FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation 099-06571 Isoflurane inhalation solution

References

  1. Watson, J. T. Distraction osteogenesis. The Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 14, 168-174 (2006).
  2. Ilizarov, G. A. The tension-stress effect on the genesis and growth of tissues: Part II. The influence of the rate and frequency of distraction. Clinical Orthopaedics and Related Research. 239, 263-285 (1989).
  3. Wan, C., et al. Activation of the hypoxia-inducible factor-1 alpha pathway accelerates bone regeneration. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (2), 686-691 (2008).
  4. Fujio, M., et al. Stromal cell-derived factor-1 enhances distraction osteogenesis-mediated skeletal tissue regeneration through the recruitment of endothelial precursors. Bone. 49 (4), 693-700 (2011).
  5. Tong, L., et al. Focal adhesion kinase expression during mandibular distraction osteogenesis: evidence for mechanotransduction. Plastic and reconstructive surgery. 111 (1), 211-222 (2003).
  6. Rhee, S. T., El-Bassiony, L., Buchman, S. R. Extracellular signal- related kinase and bone morphogenetic protein expression during distraction osteogenesis of the mandible: in vivo evidence of mechanotransduction mechanism for differentiation and osteogenesis by mesenchymal precursor cells. Plastic and reconstructive surgery. 117 (7), 2243-2249 (2006).
  7. Isefuku, S., Joyner, C. J., Simpson, A. H. A murine model of distraction osteogenesis. Bone. 27 (5), 661-665 (2000).
  8. Tay, B. K., Le, A. X., Gould, S. E., Helms, J. A. Histochemical and molecular analyses of distraction osteogenesis in a mouse model. Journal of Orthopaedic Research. 16 (5), 636-642 (1998).
  9. Carvalho, R. S., et al. The role of angiogenesis in a murine tibial model of distraction osteogenesis. Bone. 34 (5), 849-861 (2004).
  10. Osawa, Y., et al. Activated FGFR3 promotes bone formation via accelerating endochondral ossification in mouse model of distraction osteogenesis. Bone. 105, 42-49 (2017).

Play Video

Cite This Article
Fujio, M., Osawa, Y., Matsushita, M., Ogisu, K., Tsuchiya, S., Kitoh, H., Hibi, H. A Mouse Distraction Osteogenesis Model. J. Vis. Exp. (141), e57925, doi:10.3791/57925 (2018).

View Video