Quest'opera è stata sostenuta da sovvenzioni da parte del dipartimento della difesa (DoD) noi Army Medical Research e Materiel comando (USAMRMC) Congresso Regia Medical Research programmi (CDMRP) (PR121604) e istituti nazionale di artrite e patologie del sistema muscoloscheletrico e malattie (NIAMS), NIH R01 AR068332 a Uma Sankar della pelle.

La seguente procedura è stata eseguita con approvazione dalla Indiana University School di medicina istituzionale Animal Care e uso Committee (IACUC). Tutti gli interventi chirurgici di sopravvivenza sono stati eseguiti in condizioni sterili, come indicato dalle linee guida NIH. Dolore e rischio di infezioni sono stati diretti con adeguati analgesici e antibiotici per garantire un esito positivo.
1. anestesia e preparazione
<ol><li>Pesare il mouse e anestetizzare con una miscela di ketamina (100 mg/kg) e xilazina (10 mg/kg) amministrato tramite la via intraperitoneale (I.P.). Posizionare il mouse in una gabbia vuota e monitorarlo fino a quando esso è completamente sedato.</li>
	<li>Assicurarsi che il mouse è sedato utilizzando un riflesso di pizzico di punta. Applicare unguento oftalmico ai suoi occhi per proteggerli dall'asciugarsi.</li>
	<li>Rimuovere la pelliccia dall'arto destro. Pulire il sito chirurgico con un etanolo a base di iodio macchia e 70%. Strofinare il sito chirurgico partendo dal centro del ginocchio e facendo una spazzata circolare verso l'esterno. Ripetere questo 3x con scrub fresco, terminando con etanolo al 70%.</li>
	<li>Somministrare una dose preoperatoria di analgesia di buprenorfina cloridrato (0,03 mg/kg) per via sottocutanea per la gestione del dolore postoperatorio immediato.</li>
	<li>Posizionare il mouse su un rilievo di riscaldamento coperto da un tampone chirurgico sterile.</li>
</ol>2. chirurgico approccio
Nota: Prima della frattura, il peso e l'altezza di caduta dovrebbe essere empiricamente determinati per il ceppo specifico, età e sesso dei topi prima della chirurgia. Questa procedura chirurgica è ottimizzata per C57BJ6 topi maschi a 10 settimane di età.
<ol><li>Posizionare il mouse sul dorso e flettere il ginocchio della gamba operativa. Usando un bisturi, praticare un'incisione di 1,5 cm centrata sopra l'articolazione del ginocchio.</li>
	<li>Spostare lateralmente la rotula utilizzando forcipe per esporre l'estremità distale del femore. Inserire un ago ipodermico di 1.5 - in acciaio inox lungo calibro 25 al centro del solco trocleare, giù la lunghezza del canale midollare in maniera retrograda e attraverso l'estremità prossimale del femore. Fare una radiografia per assicurare il posizionamento corretto del perno. Nota: L'ago dovrebbe uscire il lato dorsale del mouse per creare un percorso per il filo guida.</li>
	<li>Passare un filo di tungsteno lungo 36-calibro 4 in guida attraverso l'albero dell'ago, entrando attraverso l'hub al femore distale e uscendo la smussatura sul lato dorsale del mouse.</li>
	<li>In seguito il successo posizionamento del filo guida, rimuovere con cautela l'ago di calibro 25 tirando delicatamente l'hub tenendo l'arto e il filo guida in posizione. Confermare il posizionamento del filo guida da x-ray.</li>
	<li>Tenere un peso di 391 g da un'altezza di 34,6 cm sopra il disco di impatto (Figura 1A). Posizione del femore orizzontalmente attraverso i due punti, di supporto tale che le regioni intertrocanteriche e supracondylar del femore appoggiare le incudini di supporto (Figura 1B) e laterale dell'arto è rivolto verso il punto di carico (Figura 1 ). Eliminare il peso e rimuovere con attenzione il mouse dal dispositivo immediatamente dopo la frattura.</li>
	<li>Confermare la posizione di frattura di raggi x.</li>
	<li>Inserire il tubo di acciaio inox 24-calibro ipodermico sopra il filo guida per stabilizzare il femore fratturato. Nota: Questa applicazione può risultare un po' forzato come il punto di ingresso è stato generato utilizzando un ago di un diametro inferiore. Questa differenza di diametro previene efficacemente una migrazione potenziale dell'asta del 24-calibro attraverso l'estremità prossimale del femore. La profondità di inserimento può essere sentita manualmente come il tubo smussato incontra l'osso corticale del grande trocantere.</li>
	<li>Confermare la posizione dell'asta in acciaio e la stabilizzazione del femore fratturato da x-ray prima di rimuovere il filo guida.</li>
	<li>Tagliare il tubo in eccesso all'estremità distale del femore con tagliafili. Seppellire il tubo esposto sotto la superficie dei condili con forcipe per applicare una leggera forza verso il basso, stando attenti a non slogarvi l'articolazione del ginocchio.</li>
	<li>Riposizionare la rotula usando il forcipe. Chiudere il sito di incisione con una sutura riassorbibile 5-0.</li>
</ol>3. postoperatorio Management
<ol><li>A seguito della chirurgia, i topi possono essere iniettati con fino a 500 µ l di sterile salina tramite il percorso I.P. per aiutarli nella loro recupero postoperatorio.</li>
	<li>Monitorare gli animali su un letto di recupero riscaldato fino a che si risvegliano da un intervento chirurgico. Una volta ambulatoria, restituirli alla loro gabbia.</li>
	<li>Continuare a monitorare attentamente i topi per diversi giorni dopo l'intervento chirurgico per assicurare che si stanno rimarginando correttamente e riacquistare la mobilità. Somministrare analgesia di buprenorfina cloridrato (0,03 mg/kg) per via sottocutanea ogni 6 h per 3 giorni dopo l'intervento chirurgico e, se necessario in seguito. Evitare l'uso di anti-infiammatori non steroidei (FANS) come sono stati indicati per alterare la guarigione ossea dopo la chirurgia.</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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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>

Gli autori di questo manoscritto non hanno nulla a rivelare. Gli autori maggiori affermano che non ci sono restrizioni sull'accesso completo a tutto il materiale utilizzato nello studio segnalato in questo manoscritto.

L'obiettivo di questa procedura chirurgica è di generare fratture femorali chiuse standardizzate in topi. Un vantaggio chiave di questo modello è che la fissazione interna avviene dopo la generazione della frattura, evitando in tal modo un'angolazione dello stelo intramidollare. Forse l'aspetto più critico di questo protocollo è la generazione di una frattura trasversale standardizzata al midshaft femorale, come la geometria di frattura dipende la forza di piegatura applicata e il posizionamento degli arti posteriori...

Le fratture sono tra le lesioni più comuni che si verificano all'apparato muscolo-scheletrico e sono associate con un carico socio-economico tremendo, compresi i costi di trattamento che sono progettati per superare $ 25 miliardi ogni anno in Stati Uniti d'America1, 2. Anche se la maggior parte delle fratture guarigione senza incidenti, la guarigione è associata con notevoli tempi di inattività e perdita di produttività. Circa il 5-10% di tutte le fratture si tradurrà in una guarigione ritardata o non-Unione, a causa di età o altre condizioni di salute croniche sottostanti, quali osteoporosi e diabete mellito3,4,5. Trattamenti farmacologico non approvati dalla FDA sono attualmente disponibile per promuovere la guarigione dell'osso efficiente e ridurre i tempi di recupero.
Guarigione della frattura è un processo complesso e altamente dinamico che coinvolge il coordinamento di più tipi di cellule. Quindi, una completa comprensione degli eventi cellulari e molecolari connessi con rigenerazione ossea è fondamentale per l'identificazione di bersagli terapeutici che accelerare questo processo. Come con altre malattie umane, l'istituzione di un modello animale altamente suscettibile e riproducibile è cruciale nello studio della guarigione ossea. Gli animali più grandi, come pecore e maiali, hanno proprietà rimodellamento osseo e biomeccanica simili agli esseri umani, ma sono costosi, richiedono tempi di guarigione sostanziali e non sono facilmente suscettibili di manipolazione genetica6. D'altra parte, piccoli modelli animali, come ratti e topi, offrono molti vantaggi, tra cui una facilità di gestione, bassi costi di manutenzione, cicli brevi di allevamento e un tempo di guarigione più brevi7. Inoltre, il genoma del mouse è completamente sequenziato, consentendo la rapida manipolazione e la generazione di varianti genetiche. Così, il mouse è un sistema potente modello per studiare la malattia umana, ferita e riparazione8. In esseri umani, comorbidità come l'osteoporosi e diabete mellito aumenta la probabilità di una guarigione ritardata. Un numero di modelli del mouse esistenti è disponibili per studiare gli effetti di comorbidità quali l'osteoporosi e diabete mellito sulla lesione ossea e guarigione. I pazienti affetti da osteoporosi hanno una formazione di osso contrassegnato in diminuzione durante le fasi successive di una frattura che guarisce9. Topi ovariectomizzati (OVX) esibiscono perdita rapida dell'osso e ossea ritardata guarigione simile a quella osservata nell'osteoporosi postmenopausale10,11. Inoltre, molti modelli murini di tipo I e tipo diabete di II imitare i fenotipi massa bassa dell'osso e frattura alterata guarigione visto in esseri umani11. Inoltre, modelli murini frattura servono come una piattaforma versatile per studiare i complessi processi biologici che si verificano nel callo ed esplorare nuove strategie terapeutiche che accelerano la rigenerazione del tessuto osseo.
Nonostante le differenze nella struttura dell'osso e del metabolismo, il processo generale di frattura ossea guarigione rimane molto simile in topi ed in esseri umani, che coinvolge una combinazione di endochondral e ossificazione intramembranous seguita da rimodellamento osseo. Ossificazione endochondral prevede il reclutamento di cellule progenitrici meno meccanicamente stabile nelle regioni che circondano il divario di frattura, dove si differenziano in condrociti che ipertrofia e mineralizzano la cartilagine per produrre un callo molle. La seconda ondata di cellule progenitrici infiltrarsi il callo e differenziarsi in osteoblasti maturi che secernono nuovo osso matrice12,13,14,15. Durante l'ossificazione intramembranous, progenitori sulle superfici endostali e periosteal direttamente differenziano in matrice secernenti osteoblasti e facilitano il superamento del divario frattura9,11,12 ,13. Insieme, il endochondral e intramembranous ossificazioni provocano lo sviluppo di un callo duro, che è ulteriormente rimodellato nel tempo per formare un forte osso secondario in grado di supportare carichi meccanici13,14 ,15. Nell'uomo sano, il processo di guarigione richiede circa 3 mesi, rispetto a solo 35 giorni in topi16.
Guarigione della frattura è stata studiata comunemente utilizzando sia modelli chirurgici aperti o chiusi17. Aprire approcci chirurgici, quali la generazione di un difetto criticamente dimensione o completare osteotomia, standardizzare la posizione della lesione e la geometria per ridurre le deviazioni causate da fratture comminute. Osteotomie servono come un eccellente modello per studiare il meccanismo di fondo dietro un non-Unione, perché la guarigione è spesso in ritardo rispetto alle fratture chiuse. Inoltre, una rigida fissazione esterna è necessaria per stabilizzare l'osso osteotomized, che significa che la rigenerazione dipenderà principalmente l'ossificazione intramembranous. Approcci chirurgici aperti utilizzano dispositivi quali chiodi di fissaggio, fascette e piastre di bloccaggio per fornire stabilità assiale e rotazionale all'arto fratturato; Tuttavia, tali dispositivi sono costosi e richiedono molto più tempo in chirurgia18,19,20,21. D'altra parte, i modelli chiusi sono stabilizzati con un dispositivo di fissazione intramidollare semplice, consentendo abbastanza instabilità stimolare la guarigione endochondral. Di conseguenza, modelli di frattura chiusa non imitare prontamente le condizioni di un non sindacale. Tecniche di fissazione interna, quali perni intramidollari, chiodi e viti di compressione, sono vantaggiosi in quanto sono a buon mercato, facile da usare e ridurre al minimo il tempo in chirurgia21,22,23. In alcuni casi, perni intramidollari sono inseriti prima della frattura, ma la flessione del perno intramidollare può portare all'angolazione o spostamento del femore fratturato, contribuendo a una dimensione variabile callo e guarigione. La posizione di frattura e la geometria sono più difficili da standardizzare in modelli chiusi, in cui vengono generate utilizzando un dispositivo di piegatura tre punti, in cui è caduto un peso sulla diafisi. Tuttavia, con la tecnica corretta, questo approccio chirurgico offre risultati rapidi e costanti. Inoltre, il modello di frattura chiusa serve come uno strumento clinicamente rilevante per studiare le fratture causate da elevata forza di impatto o stress meccanici22.
Questo protocollo chirurgico è stato adattato da metodi precedentemente descritti utilizzando un perno intramidollare per stabilizzare femori fratturati in ratti e topi22,24,25. In primo luogo, un ago intramidollare di piccolo diametro viene inserito attraverso la tacca di intracondylar per stabilire un punto di ingresso, e un filo guida è stato introdotto prima di generare una frattura trasversale al midshaft femorale utilizzando un tre-punto di gravità-dipendente dispositivo di piegatura. Dopo la generazione di successo di una frattura chiusa del femore, è incorporato un asta intramidollare di un diametro maggiore sopra il filo guida per stabilizzare il femore fratturato. Questo metodo evita il rischio di guarigione ritardata causata dall'angolazione del perno intramidollare durante la frattura, come il posizionamento della post-frattura asta permette per la stabilizzazione di riposizionamento e ottimizzata del femore ferito.

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	<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

Fratture ossee impongano un carico tremendo socio-economico sui pazienti, oltre ad interessare significativamente la qualità della vita. Strategie terapeutiche che promuovono la guarigione ossea efficiente sono inesistenti e in alto la domanda. Modelli animali efficace e riproducibile di guarigione di fratture sono necessari per comprendere i complessi processi biologici associati con rigenerazione ossea. Molti modelli animali di guarigione di frattura sono stati generati nel corso degli anni; Tuttavia, i modelli murini frattura recentemente sono emerso come potenti strumenti per studiare la guarigione ossea. Sono stati sviluppati vari modelli aperti e chiusi, ma il modello di frattura femorale chiusa si distingue come un metodo semplice per la generazione di risultati rapidi e riproducibili in modo fisiologicamente rilevante. L'obiettivo del presente protocollo chirurgico è quello di generare fratture femorali chiuse unilaterale in topi e facilitare una stabilizzazione post-frattura del femore inserendo un'asta di acciaio intramidollare. Anche se dispositivi come un chiodo o una vite offrono una maggiore stabilità assiale e rotazionale, l'uso di un asta intramidollare fornisce una sufficiente stabilizzazione per i risultati di guarigione coerente senza produrre nuovi difetti nel tessuto osseo o danneggiando vicini soft tessuto. La formazione immagine radiografica viene utilizzata per monitorare la progressione della formazione del callo, unione ossuta e successivo rimodellamento del callo osseo. Risultati di guarigione dell'osso sono tipicamente associati con la forza dell'osso guarito e misurati con test torsionale. Ancora, comprendere i primi eventi cellulari e molecolari connessi con la riparazione di frattura è fondamentale nello studio della rigenerazione del tessuto osseo. Il modello di frattura femorale chiusa in topi con fissazione intramidollare serve come una piattaforma attraente per studiare la guarigione di frattura ossea e valutare strategie terapeutiche per accelerare la guarigione.

L'efficace attuazione della procedura chirurgica è stata monitorata con formazione immagine radiografica. Passaggi chiave includono l'inserimento di un ago intramidollare, il posizionamento di un filo guida, l'induzione di una frattura trasversale al midshaft femorale e la corretta stabilizzazione con un asta intramidollare (Figura 2Aho - 2Aiv). La progressione di guarigione del callo di frattura è stata monitorata con imma...

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

Il modello murino di frattura femorale chiusa è una potente piattaforma per studiare la frattura che guarisce e nuove strategie terapeutiche per accelerare la rigenerazione dell'osso. L'obiettivo del presente protocollo chirurgico è quello di generare fratture femorali chiuse unilaterale nei topi utilizzando un asta intramidollare in acciaio per stabilizzare il femore.

La generazione delle fratture chiuse femorale in topi: un modello per studiare la guarigione ossea

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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Bone Tissue and the Skeletal System

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15.1K Views.  Indiana University School of Medicine. Il modello murino di frattura femorale chiusa è una potente piattaforma per studiare la frattura che guarisce e nuove strategie terapeutiche per accelerare la rigenerazione dell'osso. L'obiettivo del presente protocollo chirurgico è quello di generare fratture femorali chiuse unilaterale nei topi utilizzando un asta intramidollare in acciaio per stabilizzare il femore.

Video: 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.

Biomarcatori in un modello animale per Rivelare correlati neurali, ematologiche, e comportamentali di PTSD

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

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Medicina

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.

Modello murino di guarigione delle ferite

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.

Femorale aspirazione del midollo osseo 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 ...

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.

Un semplice Critical dimensioni femorale Difetto Modello 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 ...

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 assotomia Nerve in topi: un modello per studiare motoneuroni risposta al danno

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.

Istituzione di un segmentale femorale critico-size difetto del modello in topi stabilizzati da osteosintesi Piastra

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.

Un chiodo endomidollare di bloccaggio per standardizzata Fissazione del femore osteotomie per analizzare normale e difettoso guarigione ossea nei topi

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.

Sviluppo di un modello diretto Pulp-capping di valutazione dei polpa dentale guarigione delle ferite e riparativa dentina formazione nei topi

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.

Un modello come minimo dilagante per analizzare Endochondral frattura la guarigione nei topi in condizioni standardizzate di biomeccaniche

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.

Un modello chiuso-cassa per indurre costrizione trasversale aortica in topi

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