Diese Arbeit wurde unterstützt durch Zuschüsse aus dem Department of Defense (DoD) uns Army Medical Research und Materiel Command (USAMRMC) vom Kongress gerichtet Medical Research Programme (CDMRP) (PR121604) und das National Institute of Arthritis und Muskel-Skelett und Hautkrankheiten (NIAMS), NIH R01 AR068332, Uma Sankar.

Die folgende Prozedur wurde mit Genehmigung der Indiana Universität Schule von Medizin institutionelle Animal Care und Nutzung Committee (IACUC) durchgeführt. Alle überleben Operationen wurden unter sterilen Bedingungen durchgeführt, wie von den NIH-Richtlinien beschrieben. Schmerzen und Infektionsrisiko verwaltet wurden mit richtigen Schmerzmittel und Antibiotika, um ein erfolgreiches Ergebnis zu gewährleisten.
1. Anästhesie und Vorbereitung
<ol><li>Wiegen Sie die Maus und Betäuben sie mit einer Mischung von Ketamin (100 mg/kg) und Xylazin (10 mg/kg) verabreicht über die intraperitoneal (i.p.)-Route. Platzieren Sie den Mauszeiger in einem leeren Käfig und zu überwachen Sie, bis es vollständig sediert ist.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass die Maus mit einer Zehe Prise Reflex sediert ist. Gelten Sie ophthalmologische Salbe für die Augen, sie zu schützen vor dem Austrocknen.</li>
	<li>Entfernen Sie das Fell aus der rechten Extremität. Wischen Sie die Operationsstelle mit ein jodhaltiges Gestrüpp und 70 % Ethanol. Scheuern der Operationsstelle beginnend in der Mitte des Knies und eine kreisförmige Schwung nach außen zu machen. Wiederholen Sie diese 3 X mit frischen Peelings, endend mit 70 % igem Ethanol.</li>
	<li>Verwalten Sie eine präoperative Dosis von Buprenorphin-Hydrochlorid Analgesie (0,03 mg/kg) subkutan für die unmittelbare postoperative Schmerztherapie.</li>
	<li>Platzieren Sie den Mauszeiger auf ein Heizkissen, bedeckt von einem sterilen op Pad.</li>
</ol>2. chirurgische Vorgehen
Hinweis: Vor dem Bruch, sollte das Gewicht und der Fallhöhe empirisch für die spezifische Belastung, Alter und Geschlecht der Mäuse vor der Operation bestimmt werden. Dieses Operationsverfahren ist optimiert für C57BJ6 männliche Mäuse im Alter von 10 Wochen.
<ol><li>Platzieren Sie den Mauszeiger auf den Rücken und die Knie des operativen Beines flex. Mit einem Skalpellklinge, machen Sie einen 1,5 cm Schnitt mittig über dem Kniegelenk.</li>
	<li>Seitlich zu verdrängen die Patella mit Pinzette, um das distale Ende des Oberschenkelknochens verfügbar zu machen. Einfügen einer 1,5 - In langen 25-Gauge Edelstahl Injektionsnadel in der Mitte der trochlear Nut über die gesamte Länge des medullären Kanals in gewissem Sinne retrograde und durch das proximale Ende des Oberschenkelknochens. Nehmen Sie eine Röntgenaufnahme, die richtige Platzierung des Stiftes zu gewährleisten. Hinweis: Die Nadel sollte die dorsale Seite der Maus zum Erstellen eines Pfads für den Führungsdraht verlassen.</li>
	<li>Übergeben Sie ein 4 - In-lange 36-Gauge Wolfram Führungsdraht durch die Welle der Nadel, durch das Drehkreuz am distalen Femur betreten und verlassen der Abschrägung an der dorsalen Seite der Maus.</li>
	<li>Entfernen Sie nach der erfolgreichen Platzierung der Führungsdraht vorsichtig die 25-Gauge-Nadel durch leichtes Ziehen an der Nabe während der Extremität und der Führungsdraht in Position zu halten. Bestätigen Sie die Platzierung der Führungsdraht durch Röntgen.</li>
	<li>Halten Sie ein 391 g Gewicht aus einer Höhe von 34,6 cm über die Auswirkungen Disc (Abbildung 1A). Unterstützt die Position der Femur horizontal über die beiden Punkte, so dass die intertrochanteric und Supracondylar Regionen des Oberschenkelknochens auf Unterstützung Ambosse (Abbildung 1 b) und die laterale Seite des Gliedes die Ladestelle (Abbildung 1 steht ). Fallen Sie das Gewicht, und entfernen Sie vorsichtig die Maus aus dem Gerät sofort nach der Fraktur.</li>
	<li>Bestätigen Sie den Bruch Speicherort durch Röntgen.</li>
	<li>Fügen Sie subkutane 24-Gauge edelstahlleitungen über den Führungsdraht den gebrochenen Oberschenkelknochen zu stabilisieren. Hinweis: Diese Anwendung kann einige Kraftaufwand erfordern, wie der Einstieg mit Hilfe einer Nadel mit einem kleineren Durchmesser generiert wurde. Dieser Unterschied im Durchmesser verhindert wirksam eine mögliche Migration der 24-Spur-Stange durch das proximale Ende des Oberschenkelknochens. Die Tiefe der Einfügung kann manuell während der stumpfe Schlauch die Kortikalis des Trochanter Major trifft spüren.</li>
	<li>Bestätigen Sie die Position der Stahl-Stab und die Stabilisierung des gebrochenen Femur von x-ray vor dem Entfernen der Führungsdraht.</li>
	<li>Schneiden Sie die überschüssige Schläuche am distalen Ende des Oberschenkelknochens mit Drahtschneider. Begrabe den freiliegenden Schläuche unter der Oberfläche der Kondylen mit Pinzette, eine sanftere Kraft nach unten, ohne dabei das Kniegelenk verrücken anzuwenden.</li>
	<li>Positionieren Sie die Patella mit Pinzette. Schließen Sie die Schnitt-Website mit einer 5-0 resorbierbaren Naht.</li>
</ol>3. die Nachbehandlung
<ol><li>Nach der Operation können die Mäuse mit bis zu 500 µL steriler Kochsalzlösung über die i.p.-Route, um sie in ihre postoperative Genesung unterstützen injiziert werden.</li>
	<li>Überwachen Sie die Tiere auf einem beheizten Erholung Bett, bis sie von der Operation zu wecken. Wenn ambulante, kehren sie an ihren Käfig.</li>
	<li>Weiterhin aufmerksam verfolgen die Mäuse für mehrere Tage nach der Operation, damit sie richtig heilen und Mobilität wiederzuerlangen. Verwalten Sie Buprenorphin-Hydrochlorid Analgesie (0,03 mg/kg) subkutan alle 6 h für 3 Tage nach der Operation und nach Bedarf danach. Vermeiden Sie die Verwendung von nicht-steroidalen Antirheumatika (NSAR), da sie nachweislich beeinträchtigt Knochenheilung nach der Operation.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Schnell, S., Friedman, S. M., Mendelson, D. A., Bingham, K. W., Kates, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+1-Year+Mortality+of+Patients+Treated+in+a+Hip+Fracture+Program+for+Elders.">The 1-Year Mortality of Patients Treated in a Hip Fracture Program for Elders.</a> Geriatric Orthopaedic Surgery &amp; Rehabilitation. 1 (1), 6-14 (2010).</li><li>Burge, 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=Incidence+and+economic+burden+of+osteoporosis-related+fractures+in+the+United+States,+2005-2025.">Incidence and economic burden of osteoporosis-related fractures in the United States, 2005-2025.</a> Journal of Bone and Mineral Research. 22 (3), 465-475 (2007).</li><li>Cunningham, B. 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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> Journal of Orthopaedic Trauma. 23 (5 Suppl), S31-S38 (2009).</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> Journal of Orthopaedic Research. 2 (1), 97-101 (1984).</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> Journal of Biomechistry. 40 (1), 215-219 (2007).</li><li>McBride-Gagyi, S. H., McKenzie, J. A., Buettmann, E. G., Gardner, M. J., Silva, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bmp2+conditional+knockout+in+osteoblasts+and+endothelial+cells+does+not+impair+bone+formation+after+injury+or+mechanical+loading+in+adult+mice.">Bmp2 conditional knockout in osteoblasts and endothelial cells does not impair bone formation after injury or mechanical loading in adult mice.</a> Bone. 81, 533-543 (2015).</li><li>Williams, J. N., 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=Inhibition+of+CaMKK2+Enhances+Fracture+Healing+by+Stimulating+Indian+Hedgehog+Signaling+and+Accelerating+Endochondral+Ossification.">Inhibition of CaMKK2 Enhances Fracture Healing by Stimulating Indian Hedgehog Signaling and Accelerating Endochondral Ossification.</a> Journal of Bone and Mineral Research. , (2018).</li></ol>

Die Autoren dieser Handschrift haben nichts preisgeben. Die weiteren Autoren, die es keine Beschränkungen für den vollen Zugriff auf alle Materialien, die in der Studie berichtet in diesem Manuskript verwendet gibt.

Dieses chirurgische Verfahren soll standardisierten geschlossenen femorale Frakturen bei Mäusen zu generieren. Ein wichtiger Vorteil dieses Modells ist, dass die interne Fixation nach der Generierung der Fraktur, wodurch eine Winkelung der intramedullären Stange stattfindet. Vielleicht ist der wichtigste Aspekt dieses Protokolls die Generation einer standardisierten quer Fraktur an der femoralen Midshaft, da die Fraktur-Geometrie ist abhängig von der angewandten Biegekraft und die Positionierung der hinteren Extremität. Falsche Positionierung des Oberschenkelknochens während das Biegemoment kann für schräge oder zerkleinertem Frakturen führen. Die Gewicht- and -Drop Höhe muss empirisch vorgegebenen sind abhängig von Alter, Geschlecht und Belastungen der Mäuse. Die einwirkende Kraft kann weiter gesteuert werden, mit einem Material-Prüfmaschine mit einem Dreipunkt-Biege Apparat anstelle eine Tiefe Taille Gewicht24ausgestattet. Generierung von Frakturen mit einem abgelegten Gewicht ist jedoch eine klinisch relevante Modell der High-Impact oder betonen-in Verbindung stehende Verletzungen.
Darüber hinaus können Komplikationen während des chirurgischen Eingriffs entwickeln. Der Führungsdraht kann nach der Generierung der Fraktur, führt zu einer Fehlausrichtung der verletzten Oberschenkelknochen während der Stabilisierung mit der intramedullären Rute ausgerenkt werden. Dies kann verhindert werden, durch die Überwachung mit radiologischen Bildgebung vor und nach der Generierung der Fraktur. Im Falle von zerkleinertem Frakturen sollte das Tier aus der Studie ausgeschlossen werden. Darüber hinaus sollten Tiere nach der Operation für die Migration der intramedullären Stange, engmaschig überwacht werden, da dies die Mobilität und die Heilung der verletzten Extremität beeinflussen könnte. Eine Einschränkung der Technik ist, dass in Vivo Mikro-CT oder Magnetresonanztomographie (MRT) Analysen sind nicht möglich, als die Edelstahl würde intramedulläre Stab die Bildqualität beeinträchtigen. Daher können diese Analysen nur durchgeführten ex Vivo, Anschluss an die sorgfältige Entfernung der intramedullären Stange sein.
Zwar gibt es viele Modelle der murinen Fraktur, sticht geschlossene femoralen Fraktur Modell als eine einfache, effiziente, und klinisch relevante Methode, um die Knochenregeneration zu studieren. Die interne Fixation mit einem intramedullären Stab, wie beschrieben in diesem Protokoll sorgt für ausreichende Stabilität für konsequente Knochenheilung, aber kann immer noch ein gewisses Maß an Axial- und rotatorische Bewegung des verletzten Femur ermöglichen. Während offene Modelle wie Osteotomien zur Erzeugung von "Frakturen standardisierte" erlauben, sie erfordern eine steife externe Fixation des Knochens, und die Heilung setzt auf intramembranous Verknöcherung. Akute lange Knochenbrüche heilen in der Regel durch eine Kombination aus Endochondral und intramembranous Verknöcherung. Daher bieten die geschlossenen femoralen Frakturen in diesem Protokoll beschrieben ein physiologisch relevanten Modell, um den zugrunde liegenden Mechanismus der Knochenheilung zu studieren. Zukünftige Studien mit murinen geschlossenen femoralen Frakturen würde profitieren von der Entwicklung einer strahlendurchlässig intramedulläre Rute für in Vivo bildgebende Verfahren, wie die Verwendung von Farbstoffen Kontrast zu die Bildung von neuen Gefäßsystem in Messen ermöglichen die Verletzte Gliedmaßen. Insgesamt das murine geschlossenen femoralen Fraktur-Modell ist eine attraktive Plattform, die zellulären und molekularen Ereignisse im Zusammenhang mit Verletzungen der Knochen und Regeneration zu studieren und identifizieren neue therapeutische Targets um die Knochenheilung zu beschleunigen.

Frakturen gehören zu den häufigsten Verletzungen am Bewegungsapparat auftreten und sind verbunden mit einer enormen sozio-ökonomischen Belastung, einschließlich der Behandlungskosten, die projiziert werden, um die $ 25 Milliarden jährlich in den Vereinigten Staaten1übertreffen, 2. Obwohl die Mehrheit der Frakturen ohne Zwischenfälle heilen, ist die Heilung mit erheblichen Ausfallzeiten und Produktivitätsverluste verbunden. Etwa 5-10 % aller Frakturen führen eine verzögerte Heilung oder Pseudarthrose, aufgrund des Alters oder andere zugrunde liegende chronische Krankheiten wie Osteoporose und Diabetes Mellitus3,4,5. Keine FDA-zugelassene pharmakologischen Behandlungen gibt es derzeit zu fördern, effiziente Knochenheilung und Recovery-Zeit zu verkürzen.
Frakturheilung ist ein komplexer und sehr dynamischen Prozess unter Einbeziehung der Koordination mehrerer Zelltypen. Daher ist ein umfassendes Verständnis der zellulären und molekularen Ereignisse im Zusammenhang mit Knochenregeneration entscheidend zur Identifizierung der therapeutischen Ziele, die diesen Prozess beschleunigen. Als mit anderen menschlichen Krankheiten ist die Einrichtung sehr zugänglich und reproduzierbare Tiermodell entscheidend in der Studie der Knochenheilung. Größere Tiere wie Schafe und Schweine haben Knochen umgestaltet Eigenschaften und Biomechanik ähnlich wie beim Menschen, aber sind teuer, erfordern erhebliche heilende Zeit und sind nicht ohne weiteres zugänglich Genmanipulation6. Auf der anderen Seite bieten kleiner Tiermodelle, wie Ratten und Mäuse, viele Vorteile, unter anderem eine einfache Handhabung, geringe Kosten für Wartung, kurze Zuchtzyklen und eine kürzere heilende Zeit7. Darüber hinaus ist die Maus Genom vollständig sequenziert und ermöglicht die schnelle Manipulation und Erzeugung der genetischen Varianten. Somit ist die Maus ein leistungsfähiges Modellsystem menschlichen Erkrankungen, Verletzungen, zu studieren und8reparieren. Beim Menschen erhöhen Begleiterkrankungen wie Osteoporose und Diabetes Mellitus die Wahrscheinlichkeit für eine verzögerte Heilung. Eine Reihe von vorhandenen Maus-Modelle sind zur Untersuchung der Auswirkungen von Folgeerkrankungen wie Osteoporose und Diabetes Mellitus auf Knochen Verletzung und Heilung. Patienten mit Osteoporose haben eine deutlich verminderte Knochenbildung während der neueren Stadien der eine Frakturheilung9. Ovariectomized (OVX) Mäusen weisen raschem Knochenverlust und verzögerte Knochenheilung ähnlich wie bei postmenopausalen Osteoporose10,11beobachtet. Darüber hinaus imitieren viele Mausmodelle vom Typ I und Typ II-Diabetes, die niedrigen Knochen Masse Phänotypen und beeinträchtigt Frakturheilung in Menschen11gesehen. Darüber hinaus murinen Fraktur Modelle dienen als eine vielseitige Plattform, die komplexe biologische Prozesse, die in die Hornhaut zu studieren und erforschen neue therapeutische Strategien, die Knochen Geweberegeneration beschleunigen.
Trotz der Unterschiede in der Knochenstruktur und des Stoffwechsels, den Gesamtprozess der Knochenbruch Heilung bleibt sehr ähnlich bei Mäusen und Menschen, bei denen eine Kombination aus Endochondral und intramembranous Verknöcherung gefolgt von Knochenaufbau. Endochondral Verknöcherung umfasst die Rekrutierung von Vorläuferzellen zu weniger mechanisch stabilen Regionen rund um den frakturspalt, wo sie in Chondrozyten, die Hypertrophie und mineralisieren die Knorpel differenzieren um einen weichen Kallus zu produzieren. Die zweite Welle der Vorläuferzellen der Kallus zu infiltrieren und differenzieren in Reife Osteoblasten, die neuen Knochen Matrix12,13,14,15absondern. Während intramembranous Verknöcherung Vorfahren auf der periostalen und endosteal Oberflächen direkt in Matrix sezernierenden Osteoblasten differenzieren und erleichtern die Überbrückung der Fraktur Lücke9,11,12 ,13. Zusammen, führen die Endochondral und intramembranous Verhärtungen zu die Entwicklung der eine harte Schwiele, die im Laufe der Zeit einen starke sekundäre Knochen in der Lage, mechanische Belastungen13,14 bilden weitere umgebaut ist ,15. Bei gesunden Menschen dauert der Heilungsprozess ca. 3 Monate, verglichen mit nur 35 Tage in Mäusen16.
Frakturheilung ist häufig mit entweder offen oder geschlossen chirurgische Modelle17untersucht worden. Offen chirurgische Ansätze, wie die Erzeugung von einer kritischen Größe defekt oder vollständige Osteotomie, standardisieren die Verletzung Lage und Geometrie, Abweichungen von zerkleinertem Frakturen verursacht zu reduzieren. Osteotomien dienen als ein hervorragendes Modell den zugrunde liegende Mechanismus hinter einer Pseudarthrose zu studieren, weil Heilung oft verzögert, ist im Vergleich zu geschlossenen Frakturen. Darüber hinaus ist eine starre Fixateur externe erforderlich zur Stabilisierung der osteotomized Knochens, was bedeutet, dass die Regeneration in erster Linie von der intramembranous Verknöcherung abhängen. Offen chirurgische Ansätze Nutzung Geräte wie Verriegelung Nägel, stiftklemmen und Verriegelung Platten zur axialen und Rotations Stabilität der gebrochenen Gliedmaßen; aber solche Geräte sind teuer und erfordern deutlich mehr Zeit in der Chirurgie18,19,20,21. Auf der anderen Seite sind geschlossene Modelle mit einem einfachen intramedulläre Fixierung Gerät, damit genügend Instabilität Endochondral Heilung stimulieren stabilisiert. Infolgedessen geschlossene Fraktur Modelle nicht leicht die Bedingungen für eine Pseudarthrose imitieren. Osteosynthese-Techniken, wie intramedulläre Pins, Nägel und Kompression Schrauben sind vorteilhaft, da sie billig, einfach zu bedienen sind, und minimieren Sie die Zeit im OP21,22,23. In einigen Fällen intramedulläre Pins sind vor dem Bruch eingefügt, aber die Biegung der intramedullären Pin Winkelungen oder Verschiebung der gebrochenen Oberschenkelknochen, einen Beitrag zu einer Variable Kallus Größe und Heilung führen kann. Die Fraktur Lage und Geometrie sind schwieriger zu standardisieren in geschlossene Modelle, wie sie erzeugt werden, mit einem Dreipunkt-Biege Gerät, wobei eine Gewicht auf die Diaphyse fallen gelassen wird. Aber mit der richtigen Technik bietet dieser chirurgischen Ansatz schnelle und konsistente Ergebnisse. Darüber hinaus dient das geschlossene Fraktur-Modell als klinisch relevante Werkzeug, Frakturen, die durch hohe Kraft Auswirkungen oder mechanische Beanspruchung22zu studieren.
Dieses chirurgische Protokoll wurde von den zuvor beschriebenen Methoden mit einem intramedullären Pin zur Stabilisierung des gebrochener Oberschenkelknochen bei Ratten und Mäusen22,24,25angepasst. Erstens eine intramedulläre Nadel mit einem kleinen Durchmesser wird durch die Intracondylar Kerbe, eine Anlaufstelle zu etablieren und ein Führungsdraht wird vor dem Generieren einer queren Fraktur der femoralen Midshaft mit einen Schwerkraft-abhängige Dreipunkt-eingeführt Biegevorrichtung. Im Anschluss an die erfolgreiche Generierung einer geschlossenen femoralen Fraktur ist eine intramedulläre Rute mit einem größeren Durchmesser über den Führungsdraht zur Stabilisierung des gebrochenen Oberschenkelknochens eingearbeitet. Diese Methode vermeidet die Gefahr der verzögerten Heilung durch die Winkelung der intramedullären Pin während die Fraktur verursacht, wie die Platzierung der Rute Post-Fraktur zur Neupositionierung und optimierter Stabilisierung des verletzten Femur erlaubt.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Oster Minimax Trimmer</td>
			<td>Animal World Network</td>
			<td>78049-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>POVIDONE-IODINE</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>395516</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OPHTHALMIC OINTMENT</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>NC0490117</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Styker T/Pump Warm Water Recirculator</td>
			<td>Kent Scientific Corporation</td>
			<td>TP-700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1ml Sub-Q Syringe</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>309597</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ENCORE Sensi-Touch PF</td>
			<td>Moore Medical LLC</td>
			<td>30347</td>
			<td>Latex, powder-free surgical glove</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PrecisionGlide 25G Hypodermic Needles</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>14-826-49</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra-High-Temperature Tungsten Wire,</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>3775K37</td>
			<td>0.005&#34; Diameter, 1/16 lb. Spool, 380&#39; Long</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>304 stainless steel, 24G thin walled tubing</td>
			<td>Microgroup Inc</td>
			<td>304h24tw-5ft</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>#15 Scalpel Blades</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>10015-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>#10 Scalpel Blades</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>10010-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Narrow Pattern Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11002-12</td>
			<td>Serrated/Straight/12cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iris Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11066-07</td>
			<td>1x2 Teeth/Straight/7cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissector Scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>14081-09</td>
			<td>Slim Blades/Angled to Side/Sharp-Sharp/10cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine Scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>14058-11</td>
			<td>ToughCut/Straight/Sharp-Sharp/11.5cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Olsen-Hegar Needle Holder with Suture Cutter</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>12002-12</td>
			<td>Straight/Serrated/12cm/with Lock</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crile Hemostat</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>13004-14</td>
			<td>Serrated/Straight/14cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten Wire Cutter</td>
			<td>ACE Surgical Supply Co., Inc.</td>
			<td>08-051-90</td>
			<td>ACE #150 Wire Cutter, tungsten carbide tips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-0 VICRYL Suture</td>
			<td>Ethicon Suture</td>
			<td>J423H</td>
			<td>3-0 VICRYL UNDYED 27&#34; FS-2 CUTTING</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>piXarray 100 Digital Specimen Radiography System</td>
			<td>Bioptics, Inc</td>
			<td></td>
			<td>Cabinet x-ray system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Einhorn 3-Point Bending Device</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom Built</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the generation of closed femoral fractures in mice: a model to study bone healing

Knochenbrüchen verhängen eine enorme sozio-ökonomische Belastung für Patienten zusätzlich zu erheblichen Auswirkungen auf ihre Lebensqualität. Therapeutische Strategien, die effiziente Knochenheilung zu fördern sind nicht Existent und in der hohen Nachfrage. Effektive und reproduzierbare Tiermodellen der Heilung Frakturen sind erforderlich, zu verstehen, die komplexe biologische Prozesse Knochenregeneration zugeordnet. Im Laufe der Jahre wurden viele Tiermodellen der Frakturheilung generiert; murine Fraktur Modelle entstanden jedoch vor kurzem als leistungsfähige Werkzeuge zur Knochenheilung zu studieren. Eine Vielzahl von offenen und geschlossenen Modelle wurden entwickelt, aber das geschlossene femoralen Fraktur-Modell hebt sich als eine einfache Methode zur Erzeugung von schnelle und reproduzierbare Ergebnisse in einer physiologisch relevanten Weise. Das Ziel dieses chirurgischen Protokolls ist einseitige geschlossenen femorale Frakturen bei Mäusen zu generieren und erleichtern eine Stabilisierung nach dem Bruch des Oberschenkelknochens durch das Einfügen eines intramedullären Stahl-Stabes. Obwohl Geräte wie einen Nagel oder eine Schraube größeren Axial- und Rotations-Stabilität bieten, stellt die Verwendung von eine intramedulläre Rute eine ausreichende Stabilisierung für konsequente heilende Ergebnisse ohne produzieren neue Mängel im Knochengewebe oder Beschädigung in der Nähe soft Gewebe. Radiologische Bildgebung wird verwendet, um das Fortschreiten der Kallus-Bildung, knöchernen Union und anschließenden Umbau des knöchernen Kallus zu überwachen. Knochen Heilung Ergebnisse sind in der Regel verbunden mit der Kraft des geheilten Knochens und mit Torsions Tests gemessen. Dennoch, das Verständnis der frühen zellulären und molekularen Ereignisse im Zusammenhang mit Fraktur Reparatur ist von entscheidender Bedeutung bei der Untersuchung von Knochen Geweberegeneration. Die geschlossenen femoralen Fraktur-Modell bei Mäusen mit intramedulläre Fixierung dient als eine attraktive Plattform zu studieren, Knochen Frakturheilung und bewerten Sie therapeutische Strategien um die Heilung zu beschleunigen.

Die erfolgreiche Durchführung des chirurgischen Eingriffs wurde mit radiologischen Bildgebung überwacht. Wichtige Schritte umfassen die Einfügung eines intramedullären Nadel, die Platzierung von einem Führungsdraht, die Induktion einer quer Fraktur an der femoralen Midshaft und die richtige Stabilisierung mit einem intramedullären Rute (Abbildung 2Aich - 2Aiv). Das heilende Fortschreiten der Fraktur Kallus wurde mit wöchentlichen radiologischen Bildern bis 28 Tage nach der Operation (Abbildung 2 b) überwacht. Bei 10-16 Tage nach dem Bruch der Chondrozyten unterzog sich Hypertrophie und produziert mineralisierten Knorpel um eine prominente weichen Kallus zu bilden.
Verständnis der frühen zellulären und molekularen Ereignisse Endochondral und intramembranous Verhärtungen beteiligt ist wichtig, wenn Knochen Frakturheilung studieren. Oberschenkelknochen wurden mit Toluidin bei 7 bis 14 Tage nach dem Bruch zu visualisieren, die Bildung der Knorpelmatrix im frakturspalt (Abbildung 3A) blau gefärbt. Die Bildung von Knorpel war nachweisbar 7 Tage nach der Fraktur und 14. Tag nach dem Bruch mit den frakturspalt ausgerichtet.
Nach der Bildung der weichen Kallus Osteoklasten resorbiert verkalkter Knorpel und Reife Osteoblasten synthetisiert neue Knochenmatrix. Am Anfang war die Knochen-Matrix-Ablagerung innerhalb der Kallus räumlich unspezifische, aber eine Umgestaltung des verkalkten Knorpels, im Laufe der Zeit produziert mehr definierte Strukturen in der Zentralregion und Peripherie der Fraktur Kallus. Kollagen Typ 1 (SP1) ist ein wichtiger Bestandteil der Knochenmatrix und seinen Ausdruck zeigte die Raumorganisation und relative Höhe der Knochenmatrix, die vorliegenden 14 Tage Post-Fraktur (Abb. 3 b) war. Zusammengenommen zeigen diese Daten die koordinierte Produktion von Knorpel und primäre Knochenmatrix während der Endochondral Heilung.
Danach war während 17-35 Tage nach dem Bruch, der primären Knochen allmählich umgebaut, um eine starke sekundäre Knochen ähnelt derjenigen der kortikalen midshaft12bilden. Microcomputed Tomographie (Mikro-CT) Analyse ergab das Kallus Volumen sank um etwa 50 % zwischen 14 und 28 Tagen nach dem Bruch, angibt, eine effektive Umbau der Kallus (Abbildung 4A - 4 b). Obwohl radiologische bildgebende Verfahren eine wertvolle Bewertung des Inhalts der Knochen und der Mikroarchitektur bereitstellen, sollten Torsionssteifigkeit Tests durchgeführt werden, um die Knochenfestigkeit im Vergleich zu nicht-verletzte kontralateralen Femur richtig einschätzen zu können.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58122/58122fig1.jpg"> Abbildung 1: ein Diagramm mit der Fraktur-Apparat und die Platzierung der Maus während der Generierung einer Fraktur. (A) dieses Panel zeigt ein Diagramm des Apparates zur Erzeugung von Frakturen und eine Identifikation der Komponenten:(1)die Auswirkungen Scheibe,(2)Muttern und Gewindestangen,(3)die obere Plattform (A4) vertikalen Pfosten, (A5) Frühjahr und Schaft, (A6) die untere Plattform,(7)die Unterstützung Bühne, (A8) die gerändelte Knopf und (A 9) die Basis. Die Pfeile zeigen eine nach unten gerichtete Verschiebung der Gewindestangen und Schaft, nachdem eine Gewicht auf die Auswirkungen Disc gelöscht wird. (B) Brüche entstehen an der Mitte Diaphyse mit einem Fallbeil (B1) während der intertrochanteric und Supracondylar Regionen des Oberschenkelknochens von Ambosse (B2) unterstützt werden. (C) zeigen diese Bilder, die Positionierung der Maus Hind Extremität über die Unterstützung Ambosse vor der Generierung einer Fraktur. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58122/58122fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58122/58122fig2.jpg"> Abbildung 2: Fraktur Induktion und Heilung Fortschreiten überwacht mithilfe der Radiographie. (A) radiologische Bilder der Mäuse wurden während der Operation zeigen (Ai) die Einfügung von einem 25-Gauge-Nadel Retrograd durch die Länge des Oberschenkelknochens (Aii) die Platzierung von 30-Gauge Wolfram Führungsdraht vor ( AIII) die Erzeugung von einer quer Fraktur und (Aiv) die Stabilisierung des gebrochenen Femur mit einem 24-Spur-Stab. (B) wöchentliche radiologische Bilder wurden verwendet, um den Verlauf der Heilung bis zu 28 Tagen nach dem Bruch zu überwachen. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58122/58122fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58122/58122fig3.jpg"> Abbildung 3: Bildung von Knorpel und neue Knochen Matrix Deposition während Endochondral Verknöcherung. (A) dieses Panel zeigt histologischen Abschnitte 7 und 14-tägige alte Schwielen mit Toluidin gebeizt blau. Die Kallus Peripherie ist rot hervorgehoben. (B) dieses Panel zeigt die immunhistochemische Färbung für das Kollagen Typ 1 Ausdruck als grün innerhalb der Fraktur Kallus 14 Tage (40 X und 100 X Vergrößerung) Post-Fraktur. Die Proben wurden counterstained mit DAPI, Zellkerne blau zu visualisieren. Auto = Knorpel; BM = Knochenmark; Okt = alte kortikalen Knochen; Mus = Muskel. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58122/58122fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58122/58122fig4.jpg"> Abbildung 4: Mikro-CT-Analyse der Fraktur Kallus. (A) dieses Panel zeigt längs- und Mikro-CT-Schnittbilder der Fraktur Kallus bei 14 und 28 Tagen nach dem Bruch (n = 6/Gruppe). (B) dieses Panel zeigt die mittlere Kallus Lautstärke (mm3) bei 14 und 28 Tagen nach dem Bruch. Die Fehlerbalken repräsentieren eine Standardabweichung. Der statistische Vergleich zwischen den Behandlungsgruppen erfolgte mittels einer unpaaren 2-tailed Student t-test. Standardabweichung; p < 0,05. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58122/58122fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

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

Das murine geschlossenen femoralen Fraktur-Modell ist eine leistungsfähige Plattform, Frakturheilung zu studieren und neue therapeutische Strategien zur Knochenregeneration zu beschleunigen. Das Ziel dieses chirurgischen Protokolls soll einseitige geschlossenen femorale Frakturen bei Mäusen mit einem intramedullären Stahl-Stab Femur zu stabilisieren.

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 ...

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Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Medicine

Unit 1

Bone Tissue and the Skeletal System

SCIENTISTS IN ACTION

15.1K Aufrufe.  Indiana University School of Medicine. Das murine geschlossenen femoralen Fraktur-Modell ist eine leistungsfähige Plattform, Frakturheilung zu studieren und neue therapeutische Strategien zur Knochenregeneration zu beschleunigen. Das Ziel dieses chirurgischen Protokolls soll einseitige geschlossenen femorale Frakturen bei Mäusen mit einem intramedullären Stahl-Stab Femur zu stabilisieren.

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

Biomarkers in an Animal Model for Revealing Neural, Hematologic, and Behavioral Correlates of PTSD

Identification of biomarkers representing the evolution of the pathophysiology of Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) is vitally important, not only for objective diagnosis but also for the evaluation of therapeutic efficacy and resilience to trauma. Ongoing research is directed at identifying molecular biomarkers for PTSD, including traumatic stress induced proteins, transcriptomes, genomic variances and genetic modulators, using biologic samples from subjects' blood, saliva, urine, and postmortem brain tissues. However, the correlation of these biomarker molecules in peripheral or postmortem samples to altered brain functions associated with psychiatric symptoms in PTSD remains unresolved. Here, we present an animal model of PTSD in which both peripheral blood and central brain biomarkers, as well as behavioral phenotype, can be collected and measured, thus providing the needed correlation of the central biomarkers of PTSD, which are mechanistic and pathognomonic but cannot be collected from people, with the peripheral biomarkers and behavioral phenotypes, which can.
Our animal model of PTSD employs restraint and tail shocks repeated for three continuous days - the inescapable tail-shock model (ITS) in rats. This ITS model mimics the pathophysiology of PTSD 17, 7, 4, 10. We and others have verified that the ITS model induces behavioral and neurobiological alterations similar to those found in PTSD subjects 17, 7, 10, 9. Specifically, these stressed rats exhibit (1) a delayed and exaggerated startle response appearing several days after stressor cessation, which given the compressed time scale of the rat's life compared to a humans, corresponds to the one to three months delay of symptoms in PTSD patients (DSM-IV-TR PTSD Criterian D/E 13), (2) enhanced plasma corticosterone (CORT) for several days, indicating compromise of the hypothalamopituitary axis (HPA), and (3) retarded body weight gain after stressor cessation, indicating dysfunction of metabolic regulation.
The experimental paradigms employed for this model are: (1) a learned helplessness paradigm in the rat assayed by measurement of acoustic startle response (ASR) and a charting of body mass; (2) microdissection of the rat brain into regions and nuclei; (3) enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for blood levels of CORT; (4) a gene expression microarray plus related bioinformatics tools 18. This microarray, dubbed rMNChip, focuses on mitochondrial and mitochondria-related nuclear genes in the rat so as to specifically address the neuronal bioenergetics hypothesized to be involved in PTSD.

We describe a rat model of post traumatic stress disorder (PTSD) that reveals the persistent alterations in neuroendocrine function and the delayed long-term, exaggerated fear response, characteristic of PTSD patients. The animal model and methods described here are useful for correlating biomarkers in brain nuclei, which are mechanistic but cannot be measured in patients, with biomarkers in peripheral white blood cells, which can.

Biomarker in einem Tiermodell für die Aufdeckung Neural, hämatologischen und Behavioral Korrelate der PTSD

Identification of biomarkers representing the evolution of the pathophysiology of Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) is vitally important, not only for ...

Forschung

Medizin

Murine Model of Wound Healing

Wound healing and repair are the most complex biological processes that occur in human life. After injury, multiple biological pathways become activated. Impaired wound healing, which occurs in diabetic patients for example, can lead to severe unfavorable outcomes such as amputation. There is, therefore, an increasing impetus to develop novel agents that promote wound repair. The testing of these has been limited to large animal models such as swine, which are often impractical. Mice represent the ideal preclinical model, as they are economical and amenable to genetic manipulation, which allows for mechanistic investigation. However, wound healing in a mouse is fundamentally different to that of humans as it primarily occurs via contraction. Our murine model overcomes this by incorporating a splint around the wound. By splinting the wound, the repair process is then dependent on epithelialization, cellular proliferation and angiogenesis, which closely mirror the biological processes of human wound healing. Whilst requiring consistency and care, this murine model does not involve complicated surgical techniques and allows for the robust testing of promising agents that may, for example, promote angiogenesis or inhibit inflammation. Furthermore, each mouse acts as its own control as two wounds are prepared, enabling the application of both the test compound and the vehicle control on the same animal. In conclusion, we demonstrate a practical, easy-to-learn, and robust model of wound healing, which is comparable to that of humans.

A murine model of cutaneous wound healing that can be used to assess therapeutic compounds in physiological and pathophysiological settings.

Mausmodell der Wundheilung

Wound healing and repair are the most complex biological processes that occur in human life. After injury, multiple biological pathways become activated. ...

Femoral Bone Marrow Aspiration in Live Mice

Serial sampling of the cellular composition of bone marrow (BM) is a routine procedure critical to clinical hematology. This protocol describes a detailed step-by-step technical procedure for an analogous procedure in live mice which allows for serial characterization of cells present in the BM. This procedure facilitates studies aimed to detect the presence of exogenously administered cells within the BM of mice as would be done in xenograft studies for instance. Moreover, this procedure allows for the retrieval and characterization of cells enriched in the BM such as hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) without sacrifice of mice. Given that the cellular composition of peripheral blood is not necessarily reflective of proportions and types of stem and progenitor cells present in the marrow, procedures which provide access to this compartment without requiring termination of the mice are very helpful. The use of femoral bone marrow aspiration is illustrated here for cytological analysis of marrow cells, flow cytometric characterization of the hematopoietic stem/progenitor compartment, and culture of sorted HSPCs obtained by femoral BM aspiration compared with conventional marrow harvest.

This protocol describes a procedure for serial sampling of femoral bone marrow (BM) without requiring the sacrifice of mice. This procedure facilitates longitudinal studies of the BM composition of mice over time and provides serial access to cells within the BM for ex vivo and transplantation studies.

Oberschenkelknochenmark-Aspiration im Live-Mäuse

Serial sampling of the cellular composition of bone marrow (BM) is a routine procedure critical to clinical hematology. This protocol describes a detailed ...

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.

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.

Eine einfache Kritische große Femoral Defect Modell an der Maus

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 ...

Facial Nerve Axotomy in Mice: A Model to Study Motoneuron Response to Injury

The goal of this surgical protocol is to expose the facial nerve, which innervates the facial musculature, at its exit from the stylomastoid foramen and either cut or crush it to induce peripheral nerve injury. Advantages of this surgery are its simplicity, high reproducibility, and the lack of effect on vital functions or mobility from the subsequent facial paralysis, thus resulting in a relatively mild surgical outcome compared to other nerve injury models. A major advantage of using a cranial nerve injury model is that the motoneurons reside in a relatively homogenous population in the facial motor nucleus in the pons, simplifying the study of the motoneuron cell bodies. Because of the symmetrical nature of facial nerve innervation and the lack of crosstalk between the facial motor nuclei, the operation can be performed unilaterally with the unaxotomized side serving as a paired internal control. A variety of analyses can be performed postoperatively to assess the physiologic response, details of which are beyond the scope of this article. For example, recovery of muscle function can serve as a behavioral marker for reinnervation, or the motoneurons can be quantified to measure cell survival. Additionally, the motoneurons can be accurately captured using laser microdissection for molecular analysis. Because the facial nerve axotomy is minimally invasive and well tolerated, it can be utilized on a wide variety of genetically modified mice. Also, this surgery model can be used to analyze the effectiveness of peripheral nerve injury treatments. Facial nerve injury provides a means for investigating not only motoneurons, but also the responses of the central and peripheral glial microenvironment, immune system, and target musculature. The facial nerve injury model is a widely accepted peripheral nerve injury model that serves as a powerful tool for studying nerve injury and regeneration.

We present a surgical protocol detailing how to perform a cut or crush axotomy on the facial nerve in the mouse. The facial nerve axotomy can be employed to study the physiological response to nerve injury and test therapeutic techniques.

Facial Nerve Axotomie bei Mäusen: Ein Modell zur Motoneuron Reaktion auf eine Verletzung Studieren

The goal of this surgical protocol is to expose the facial nerve, which innervates the facial musculature, at its exit from the stylomastoid foramen and ...

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.

Einrichtung eines segmentalen Femoral Critical-size Defektmodell in Mäusen durch Plattenosteosynthese Stabilisierte

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 ...

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

Bone healing models are essential to the development of new therapeutic strategies for clinical fracture treatment. Furthermore, mouse models are becoming more commonly used in trauma research. They offer a large number of mutant strains and antibodies for the analysis of the molecular mechanisms behind the highly differentiated process of bone healing. To control the biomechanical environment, standardized and well-characterized osteosynthesis techniques are mandatory in mice. Here, we report on the design and use of an intramedullary nail to stabilize open femur osteotomies in mice. The nail, made of medical-grade stainless steel, provides high axial and rotational stiffness. The implant further allows the creation of defined, constant osteotomy gap sizes from 0.00 mm to 2.00 mm. Intramedullary locking nail stabilization of femur osteotomies with gap sizes of 0.00 mm and 0.25 mm result in adequate bone healing through endochondral and intramembranous ossification. Stabilization of femur osteotomies with a gap size of 2.00 mm results in atrophic non-union. Thus, the intramedullary locking nail can be used in healing and non-healing models. A further advantage of the use of the nail compared to other open bone healing models is the possibility to adequately fix bone substitutes and scaffolds in order to study the process of osseous integration. A disadvantage of the use of the intramedullary nail is the more invasive surgical procedure, inherent to all open procedures compared to closed models. A further disadvantage may be the induction of some damage to the intramedullary cavity, inherent to all intramedullary stabilization techniques compared to extramedullary stabilization procedures.

This protocol describes an osteosynthesis technique using an intramedullary locking nail for standardized fixation of femur osteotomies, which can be used 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 ...

Development of a Direct Pulp-capping Model for the Evaluation of Pulpal Wound Healing and Reparative Dentin Formation in Mice

Dental pulp is a vital organ of a tooth fully protected by enamel and dentin. When the pulp is exposed due to cariogenic or iatrogenic injuries, it is often capped with biocompatible materials in order to expedite pulpal wound healing. The ultimate goal is to regenerate reparative dentin, a physical barrier that functions as a "biological seal" and protects the underlying pulp tissue. Although this direct pulp-capping procedure has long been used in dentistry, the underlying molecular mechanism of pulpal wound healing and reparative dentin formation is still poorly understood. To induce reparative dentin, pulp capping has been performed experimentally in large animals, but less so in mice, presumably due to their small sizes and the ensuing technical difficulties. Here, we present a detailed, step-by-step method of performing a pulp-capping procedure in mice, including the preparation of a Class-I-like cavity, the placement of pulp-capping materials, and the restoration procedure using dental composite. Our pulp-capping mouse model will be instrumental in investigating the fundamental molecular mechanisms of pulpal wound healing in the context of reparative dentin in vivo by enabling the use of transgenic or knockout mice that are widely available in the research community.

We describe a step-by-step method of performing direct pulp capping on mice teeth for the evaluation of pulpal wound healing and reparative dentin formation in vivo.

Entwicklung eines Direkt Pulp-Kappungsmodell für die Beurteilung von Pulpal Wundheilung und Reparative Dentinbildung bei Mäusen

Dental pulp is a vital organ of a tooth fully protected by enamel and dentin. When the pulp is exposed due to cariogenic or iatrogenic injuries, it is ...

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.

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 ...

A Closed-chest Model to Induce Transverse Aortic Constriction in Mice

Research on cardiac hypertrophy and heart failure is frequently based on pressure overload mouse models induced by TAC. The standard procedure is to perform a partial thoracotomy to visualize the transverse aortic arch. However, the surgical trauma caused by the thoracotomy in open-chest models changes the respiratory physiology as the ribs are dissected and left unattached after chest closure. To prevent this, we established a minimally invasive, closed chest approach via lateral thoracotomy. Herein we approach the aortic arch via the 2nd intercostal space without entering the chest cavities, leaving the mouse with a less traumatic injury to recover from. We perform this operation using standard laboratory settings for open chest TAC procedures with equal survival rates. Apart from maintaining physiological breathing patterns due to the closed chest approach, the mice seem to benefit by showing rapid recovery, as the less invasive technique appears to facilitate a fast healing process and to reduce immune response after trauma.

Here, we present a protocol of Transverse Aortic constriction (TAC) via a lateral thoracotomy. This technique is a minimally invasive, closed chest surgical procedure aiming to simulate pressure overload and heart failure in mice utilizing standard TAC laboratory settings.

Eine geschlossen Kasten Modell quer Aortenstenose Verengung bei Mäusen zu induzieren

Research on cardiac hypertrophy and heart failure is frequently based on pressure overload mouse models induced by TAC. The standard procedure is to ...