Этот протокол описывает модель мыши ортопедической хирургии, который был использован для изучения механизмов послеоперационного neuroinflammation и поведенческие изменения и в сочетании с парабиоза, для изучения регенерации тканей во время старения.
Хирургия часто используется для повышения и поддержания качества жизни. К сожалению в уязвимых пациентов, например престарелых, осложнения могут возникнуть и значительно уменьшить результат. Действительно после обычной ортопедической хирургии для ремонта трещин, как много как 50% пожилых пациентов страдают от неврологических осложнений, как бред. Кроме того способность исцелять и регенерировать ткани после операции с возрастом уменьшается и может повлиять на качество ремонта трещин и даже костной интеграции имплантатов. Таким образом лучше понять механизмы, которые управляют эти возрастные изменения может обеспечить стратегические цели сведения к минимуму риск развития таких осложнений и оптимизировать результаты. Здесь мы представляем клинически значимых мыши модель перелом голени. Послеоперационные изменения в этих мышей имитировать некоторые когнитивные расстройства, обычно наблюдается после обычной ортопедической хирургии в организме человека. Вкратце надрез производится в правой задних конечностей строго асептических условиях. Часовым мышцы, и 0,38 мм нержавеющая сталь PIN-код вставляется в верхний крест голени, внутри канала Интрамедуллярные. Затем производится остеотомия, и сшитых рану. Мы использовали эту модель для изучения воздействия хирургической травмы на послеоперационном neuroinflammation и поведенческие изменения. Применяя этот перелом модель в сочетании с парабиоза, хирургические модель, в которой анастамозные 2 мышей, мы изучили клетки и секретируемые факторы, которые системно омолодить орган функции и регенерации тканей после травмы. Следуя нашей шаг за шагом протокола, эти модели могут быть воспроизведены с высокой точностью и могут быть адаптированы для допросов многие биологические пути, которые изменяются по хирургической травмы.
Хирургия превратил медицинской системы здравоохранения и постоянно способствует передний край технологии, повышение безопасности и сохранить качество жизни. К сожалению хирургии также индуцирует патофизиологические реакции, которые могут привести к послеоперационных осложнений, включая раневые инфекции, неврологическими нарушениями и даже смертности, особенно в пожилых пациентов1,2. Ортопедической хирургии проводится регулярно, особенно в более старых взрослых, чтобы улучшить качество жизни и ремонт общих травм костей. Однако до 50% пациентов ортопедической хирургии, которые 65 лет и старше опыт неврологическими нарушениями например послеоперационной бред. Это последовательно коррелирует с плохой прогноз, т.е., 5 раз повышенным риском смертности на 6 месяцев, продолжающееся снижение функциональных, увеличилась кормящих время каждого пациента, увеличение продолжительности пребывания в стационаре и более высокие темпы размещения дома престарелых 3 , 4 , 5. были выявлены некоторые факторы риска, в том числе пожилого возраста, но мало что известно о механизмы, ответственные за неврологическими нарушениями после операции.
Так как переломы являются очень распространены в пожилом возрасте, мы создали модель мыши переломов голени для определения влияния травмы периферических на послеоперационного восстановления, включая neuroinflammation и мозга здоровья (когнитивной функции)6, 7. Эта модель, первоначально описанных Карлом Гарри и др. 8, состоит из Интрамедуллярные закрепление и большеберцовой кости перелом под общим наркозом и обезболивание и таким образом имитирует кожи травмы, травмы мышц, и кости ремонт связан с общей переломов длинных костей и ремонт в организме человека. После этой процедуры, мышей демонстрируют изменения в воспалительные маркеры аналогичные изменения, наблюдаемые в людей9,10, а также активации микроглии в гиппокампе, который связан с дефицитом в декларативном памяти и гиппокампа нейропластичности6,7,11. Ранее мы объединили эту модель разрушения с парабиоза. Парабиоза — это хирургические модель в котором 2 мыши являются анастамозные и таким образом поделиться кровеносной системы. Эта модель обеспечивает прорыв в понимании последствий регулирования циркулирующих клеток и гуморальных факторов на функции органа в контексте возраст и болезни12,,1314. Используя этот подход мы недавно обнаружили системные факторы, связанные с возрастом зависимых переломом исцеление12.
Здесь мы представляем протокол, который сочетает в себе модель перелом голени с парабиоза для изучения кость мозга Возраст зависимых механизмов, которые актуальны для регенеративной медицины и нейроиммунология. Протокол 1A описывает парабиоза процедура и детали протокола 1B процедуре перелома большеберцовой кости (рис. 1A). Они могут выполняться независимо или в сочетании, в зависимости от характера допросов.
Переломы общей клинической проблемой и остаются основной причиной заболеваемости, особенно в стремительно растущего населения старших. Здесь мы представляем пошаговые протокол для мыши модели переломов голени для изучения механизмов, ответственных за послеоперационной neuroinflammation и когнитивных нарушений. Эта модель может сочетаться с парабиоза хирургии для изучения нейро иммунных взаимодействий, регенерации тканей и других сигнальных процессов. Понимание этих механизмов обеспечит стратегические цели сведения к минимуму рисков для послеоперационных осложнений и оптимизировать результаты.
Были разработаны несколько ортопедические модели для изучения кости ремонт в грызунов25. Мы приняли и изменения этой процедуры перелом голени, первоначально описанных Карлом Гарри и др. 8, для изучения последствий ортопедической хирургии на функции мозга. Мы также использовали этот перелом модель в сочетании с нашей парабиоза модели для изучения факторов, которые отвечают за Кость заживление и регенерацию тканей зависит от возраста. Когда выполняется под общим наркозом летучих, эта процедура большеберцовой кости перелом требует лишь около 15 мин на животное, результаты в нуля до минимальной смертности (в зависимости от возраста основные генетические восприимчивости и мыши) и воспроизводятся общие оскорбления, связанные с переломов длинных костей и ортопедические хирургической травмы. Таким образом эта модель идеально подходит для допроса биологические пути и выполнении продольных оценок. Однако, важно что остеотомия и закрепление воспроизводимость, и что повреждение мягких тканей является последовательным. Можно модулировать повреждения мягких тканей, например, зачистки надкостницы и щипать окружающих мышц, чтобы сделать операцию более травматичным. Модели травматических переломов, вызванных нефиксированное тупой травмы или трехточечном изгибе не даст такую последовательность или точности. Эти процедуры часто приводят к ре травмы, которая приводит к продолжительной воспалительной реакции. И наоборот модели с участием жесткой фиксации переломов имеют более умеренные воспаление, которое не полностью пилки ущерб, связанный с ортопедической хирургии26,27.
Другие модели с помощью титанового сплава закрепление были разработаны для тесно имитировать человека эндопротезирование и могут быть более актуальными для допросить протез нестабильности, остеолиза и протез ассоциированных осложнений в мышей28,29 . Отверстие модели таких, как один, представленные здесь, предоставлять адекватные стабилизации, и мышей может быть проверена в поведенческих парадигмы без значительного дефицита, которые могут сбить с толку такие задачи, как страх кондиционирования или открытые поля локомоции/тревога тестирования6 ,7,11,15,19,20. Однако вращательных деформаций может произойти, если должным образом не заблокирован фиксации. Некоторые модели использования внешних фиксаторов, которая обеспечивает улучшенный стабилизации, но сложно осуществить в мыши голени, хотя он может быть успешно реализован в мыши бедренной27.
Когнитивные расстройства, включая бред и послеоперационной когнитивной дисфункции, являются общие осложнения после ортопедической хирургии для ремонта трещин, особенно в30пожилых и немощных больных. Эта модель клинически значимых мыши большеберцовой кости перелом хирургии показывает, что послеоперационные системных цитокина выпуска6,7,17, нарушениями blood – brain барьер функция15,19 и изменены микроглии морфология16,22, способствовать ухудшение памяти и может представлять критической черты послеоперационных неврологических осложнений, видел у многих больных после ортопедической хирургии. Важно отметить, что другие хирургические процедуры были использованы для моделирования послеоперационной когнитивной дисфункции у мышей. К ним относятся брюшной31,,3233 и сосудистой34 хирургии, а также поверхностные травмы35,36. Парабиоза методика применима для всех этих моделей, которые разделяют аналогичные конечные точки, включая воспаление, глиальные активации и поведенческих дефицита, которые могут быть опосредовано общих механизмов.
Исследования, которые включают парабиоза показали новые роли для циркулирующих факторов, которые могут повлиять на когнитивные функции, neuroinflammation и омоложение тканей в возрасте животные37,,3839,40 ,,41–42. Мы показали, что парабиоза могут быть успешно объединены с большеберцовой кости перелом модели, описанные здесь допросить регенеративной пути и изучить механизмы с участием кровь факторов, что влияние исцеления и перелом ремонт12. Здесь мы продемонстрировали, что перелом ремонт потенциала возрасте животное может омолаживается, когда возрасте животное анастамозные для молодых животных. Этот поворот возраста коренится в приживления гемопоэтических клеток на месте перелома. Интересно, что такие омоложения можно также добиться путем трансплантации костного мозга молодых в возрасте мышей. В этой связи трансплантация костного мозга может рассматриваться более прямой и простой альтернативный подход к парабиоза. Однако парабиоза является более надежную модель для изучения функции циркулирующих клеток и факторов. Мы ожидаем, что сочетание парабиоза и ортопедической хирургии модели будет играть важную роль в ответ на критические вопросы в периоперационном периоде ухода и биологии старения.
Таким образом мы представляем пошаговые протокол для мыши модели переломов голени для изучения механизмов, ответственных за послеоперационной neuroinflammation и когнитивные нарушения после ортопедических хирургических процедур. Эта модель может сочетаться с парабиоза процедуры для изучения нейро иммунных взаимодействий, регенерации тканей и другие пути. Определение этих механизмов обеспечит стратегические цели сведения к минимуму рисков для послеоперационных осложнений и оптимизировать результаты.
The authors have nothing to disclose.
Мы благодарим Kathy Gage, BS (Кафедра анестезиологии, медицинский центр Университета Дьюка, Дарем, Северная Каролина) за редакционной помощи. NT признает поддержку от DREAM инноваций грант от Duke анестезиологии и NIH/Ниа R01 AG057525-01.
Isoflurane | Piramal Healthcare | NDC 66794-017-25 | Other volatile agents or injectable anesthesia can be also used |
Buprenorphine | Reckitt-Benckiser Pharmaceuticals | NDC 12496- 6757-1 | Optional and depending on individual Institutional Animal Care and Use Committee recommendations |
Ethanol | Fisher Scientific | 04-355-451 | 70% solution for antiseptic treatment of skin and cleaning |
10% povidone Iodine | Dynarex | For antiseptic treatment of skin | |
SomnoSuite | Kent Scientific | SS-01 | Low Flow Anesthesia system |
MouseSTAT | Kent Scientific | PS1161 | Pulse Oximeter & Heart Rate Monitor |
Shaver | Wahl | 9854L | |
Stereomicroscope | Leica | MZ6 | |
Scalpel Handle | Fine science tools | 10003-12 | |
Scalpel Blades – #11 | Fine science tools | 10011-00 | |
Adson Forceps | Fine science tools | 11006-12 | Needed for stripping the periosteum |
Iris Forceps | Fine science tools | 11066-07 | Useful (1×2 teeth) to causing localized muscle/soft tissue trauma |
Bonn Scissors (Straight) | Fine science tools | 14084-08 | Good for osteotomy, note to change regularly as becomes blunt |
Fine Scissors | Fine science tools | 14058-09 | Sharp scissors for cutting sutures |
22G x 3.5 In Quincke Spinal Needle | BD | 405181 | Use inner rod for pinning |
Needle Holders | Fine science tools | 12001-13 | |
Suture | Look | 1079B | |
C57BL6/J | Jackson Laboratory | stock no. 000664 | |
eGFP+ (expressing enhanced green fluorescent protein ubiquitously) | Jackson Laboratory | stock no. 003291 |