Name: a rat tibial growth plate injury model to characterize repair mechanisms and evaluate growth plate regeneration strategies
Uploaded: 2017-07-04T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 53 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Rat Tibial Growth Plate Injury Model to Characterize Repair Mechanisms and Evaluate Growth Plate Regeneration Strategies at JoVE.com

저자는 국립 보건원 (NIH)의 국립 관절염 및 근골격계 및 피부병 연구 지원금 (R03AR068087), 콜로라도 대학 (University of Colorado School) 대학의 학업 심화 기금 (Academic Enrichment Fund), 재생 의학 게이츠 센터 (Gates Center for Regenerative Medicine) . 이 작업은 NIH / NCATS Colorado CTSA 허가 번호 UL1 TR001082에서도 지원되었습니다. 내용은 저자의 단독 책임이며 공식 NIH 견해를 반드시 대표하지는 않습니다.

모든 동물의 절차는 지역 동물 애호 관리위원회 (IACUC)의 승인을 받아야합니다. 다음 절차에 대한 동물 프로토콜은 University of Colorado Denver IACUC의 승인을 받았습니다. 1. 쥐 얻기 참고 : 유전자 조작 동물을 원하지 않는 한, 6 주 된 골격 미성숙 Sprague-Dawley 쥐가 수술시 필요할 수 있습니다. 다른 균주도 잠재적으로 사용될 수 있습니다. 그러나 발표 된 연구의 대부분은 Sprague-Dawley 쥐에서 수행되었습니다. 2. 수술 용품 준비 <ol><li> # 3 메스 핸들, 바늘 홀더, Adson 포셉, 홍채 가위 각각을 포함하는 오토 클레이브 수술 공급 팩. </li><li> 열쇠가없는 드릴 척을 오토 클레이브합니다. 드릴 척은 여러 동물을 대상으로 동물 실험을하는 동안 비드가 멸균 될 수 있습니다. 참고 : 무균 수술의 사용에 관한 지역 IACUC 규칙여러 동물의 도구는 반드시 준수해야합니다. 예를 들어, University of Colorado Denver IACUC는 단종되기 전 최대 5 마리의 동물에게 한 가지 수술 도구 세트를 사용할 수있게합니다. 또한, 수술 도구는 동물 사이의 비드 소독기를 사용하여 가열 멸균되어야합니다. 추가로 무균 외과 용 팩을 사용해야합니다. </li><li> 오토 클레이브 5cm 슈타인 핀 (Steinmann pin), 각 동물 당 하나. 참고 : 감염의 위험을 줄이려면 Steinmann 핀을 여러 동물에 사용해서는 안됩니다. </li><li> 오토 클레이브 1.8 mm 치과 용 바지 (각 동물마다 하나씩). 참고 : 감염의 위험을 줄이기 위해 여러 동물에 치과 용 바지를 사용하지 않아야합니다. </li><li> 해당되는 경우 상처 클립 애플리케이터를 고압 멸균하십시오. 또는 매설 된 봉합사를 사용하여 피부 층을 닫을 수 있습니다. 7.3 단계를 참조하십시오. </li><li> 가능한 경우, 조사 또는 가스 멸균을 사용하여 회전식 드릴을 멸균하십시오. </li><li> 다음과 같은 추가 소모품을 수집하십시오 : 전기 면도기, ste리플 3-0 폴리 글리콜 산 봉합사, 멸균 거즈, 포비돈 요오드, 멸균 식염수, 멸균 10 mL 주사기, 멸균 23 게이지 바늘, 이소 프로필 알콜 면봉, 이소 플루 란, 캘리퍼스, 수술 후 진통제 ( 예 : NSAID 및 부 프레 노르 핀) 멸균 수술 장갑, 멸균 # 15 메스 블레이드, 멸균 상처 클립, 마취 기계, 비드 멸균기, 보온 패드 및 흡수성 언더 패드를 포함하는 약제 학적 조성물. </li></ol> 3. 마취 및 동물의 준비 <ol><li> 수동 소기 시스템을 갖춘 증발 시스템에서 5 % isoflurane과 함께 1L / min 산소 흐름을받는 1L에서 2L 유도 챔버에 동물을 주입하여 마취하십시오. 참고 : 5 % 이소 플루 란에 5 분 이내에 6 주된 쥐를 마취해야 노출됩니다. </li><li> 동물을 수술 사이트로 이동하고 나머지 절차 동안 코 콘을 사용하여 2 ~ 3 % isoflurane으로 마취하에 동물을 유지하십시오. 온난화 패드와 흡수체에 동물을 위로 놓습니다.언더파드. 참고 : 동물을 수술대에 고정 할 필요는 없습니다. 아래의 단계에서 지정된대로 다리를 고정하는 것이 안정화의 충분한 방법입니다. 참고 : 모든 후속 절차는 마취하에 동물과 함께 수행되어야합니다. 이 연령대의 쥐에게 2 ~ 3 % isoflurane이 마취를 유지하기에 충분해야합니다. 이것은 양 발적 철수 반사를 테스트하여 확인할 수 있습니다. </li><li> 기관에서 승인 한 정책 ( 예 : 0.05 mg / kg의 부 프레 노르 핀 및 5 mg / kg의 카 프로판)에 따라 수술 중 진통제를 투여합니다. </li></ol> 수술을위한 경골의 준비 <ol><li> 전기 면도기로 내 malleolus에서 골반까지 전체 뒷다리를 면도하십시오. </li><li> 캘리퍼스를 사용하여 전 경골 고원에서 내측 전두엽의 하측까지의 경골 길이를 측정하고 기록하십시오. 또는 X 선 또는 microCT 11을 사용하여 전체 경골 길이를 측정하십시오. </<html> 12 , 14 . X 선 또는 microCT를 사용하여 수술 전에 성장 판 치수를 측정 할 수도 있습니다 (선택 사항). </li><li> 술기, 복부 및 생식기를 알코올 면봉으로 닦은 다음 povidone-iodine-soaked gauze로 닦아 수술 부위를 닦으십시오. 참고 : 감염의 위험을 최소화하기 위해 동물을 마취에서 제거하기 전까지 모든 후속 절차 (7.4 단계)는 무균 상태에서 수행해야합니다. 모든 수술 재료는 무균 기술을 사용하여 접근해야합니다. 수술 도중에 불임을 유지하려면 수술 보조원의 사용을 적극 권장합니다. </li><li> 멸균 수술 장갑을 끼고, 창살 중앙 틈을 통해 다리가 노출 된 상태에서 동물 위에 창살이없는 무균 수술 용 드레이프를 놓습니다. </li></ol> 5. 성장판에 접근하기위한 수술 절차 _upload / 55571 / 55571fig1.jpg &quot;/&gt; 그림 1 : 외과 수술 개요. A) 성공적인 성장판 손상을 일으키는 데 사용되는 몇 가지 해부학 적 마커의 위치. 무릎 캡슐은 대퇴골에서 경골을 분리하는 무릎 관절부 (흰색)의 바로 뒤쪽에 있습니다. 경골 판 (짙은 붉은 색)은 무릎 관절보다 열등하여 경골을 우회 할 수 있습니다. 근위 성장판은 대각선 평면을 형성하는 전방 1/4을 제외하고는 대부분 평평한 평면입니다. 이 두 평면의 교차점은 적절한 드릴 가공에 사용되는 성장판 각도를 형성합니다. 반 골반 삽입은 대퇴사 두근이 후 경골에 삽입되는 곳입니다. B) 대뇌 피질의 뼈에 접근하기위한 경골 연조직의 전 안부 측면을 통한 절개. C) 원위 반결위 삽입술을 기준점으로 정렬을 사용하여 피질 창 위치. D) 평가치과 버에 베벨을 대뇌 피질 창과 정렬하여 상해의 깊이. <ol><li> # 3 메스 핸들과 # 15 블레이드를 사용하여 근위 경골의 내측 - 앞면을 따라 피부를 통해 ~ 1cm 절개를하고 대퇴 내과 내과의 말단부에서 시작하십시오 ( 그림 1A ). <ol><li> 피부를 아래 뼈에 단단히 당기고 절개를하는 동안 다리를 단단히 유지합니다. 참고 : 이렇게하면 피부 절개가 원하는 위치에 유지되어 깨끗한 절개를 만들 수 있습니다. 무릎 캡슐에 구멍이 뚫리지 않도록 메스를 너무 세게 누르지 마십시오. 그러면 많은 양의 출혈이 생기고 나머지 단계를 어렵게 만듭니다. </li></ol></li><li> 1) 성장판, 2) 성장판 각도, 3) 무릎 관절낭, 4) 반 골반 삽입 ( 그림 1A ) 등 중요한 해부학 적 마커를 기록하십시오. </li><li> 메스를 사용하여 ~ 0.5cm 절개를 통해e 근막 및 연조직을 성장 절판에서부터 피부 절개의 바닥까지 ( 그림 1B ) 근위 경골의 내측 - 앞면에 배치합니다. </li><li> 메스를 사용하여 경골의 근막과 연조직을 부드럽게 해부하거나 긁어냅니다 ( 그림 1B ). 참고 : 드릴링 단계를 방해하지 않도록 가능한 한 경골에서 연조직을 제거하거나 긁는 것이 중요합니다. </li><li> 10,000RPM (재료 섹션에 명시된 회전 공구의 저속)에서 회전 공구에 부착 된 Steinmann 핀을 사용하여 골밀도에서 경골 피질골을 통해 대뇌 피질의 창을 뚫습니다. 원위 반 중추 삽입술과 정렬되도록 대뇌 피질 창을 만듭니다 ( 그림 1C ). <ol><li> 경골 골간에 직각으로 드릴을 잡고 천천히 천천히 골반의 다른 쪽을 관통하지 않도록 조심하십시오. 대뇌 피질의 창은 깊이가 ~ 2 mm에 불과하며 필요 없을 때 만들어집니다.저항이 느껴진다. </li><li> 위와 같이 다른 손으로 단단히 다리를 잡으십시오. 참고 :이 단계에서는 치과 용 바를 사용할 수 있습니다. 그러나 치과 용 버를 사용하는 경우, 다리는 깨끗한 피질 창을 만들고 버가 원하는 위치에서 뼈를 잡고 잘리는 지 확인하기 위해 단단히 고정시켜야합니다. Steinmann 핀은 탁월한 절단 능력으로이 단계에서 권장됩니다. </li></ol></li><li> 가벼운 출혈이 예상되므로 거즈로 대뇌 피질 창을가립니다. </li></ol> 6. 성장판 손상 생성 <ol><li> 회전 공구에 부착 된 1.8mm 치과 용 바를 사용하여 중앙 성장판을 통해 드릴 홀 손상을 만듭니다. 참고 : 올바른 깊이, 각도 및 방향은 중앙 성장판을 방해하는 데 중요합니다 ( 그림 1C 및 D ). 적절한 깊이, 각도 및 방향을 얻는 방법은 다음과 같습니다. <ol><li> 치과 용 버를 사용하여 적절한 깊이를 측정하려면 begin 치아의 끝을 경골 근위부와 정렬시킴으로써, 반 경첩이 무릎 관절을 가로 지르는 ( 그림 1C ) 경우. </li><li> 무릎 캅셀에 치과 용 바가 끝나면 반 이음 장치를 따라 버 샤프트를 따라 가며 바가 대뇌 피질 창과 정렬되는 위치를 적어 두십시오. 이것은 관절면을 손상시키지 않으면 서 버가 성장판을 완전히 파괴 할 수있는 적절한 깊이입니다 ( 그림 1C ). 참고 : 치과 용 바는 적절한 깊이를 측정하는 데 사용됩니다. bur는 드릴링 중에 깊이를 참조하기 위해 대뇌 피질 창과 정렬되는 위치에 영구 마커로 표시 될 수 있습니다. 그러나 해부학 적 마커와 위의 프로토콜을 면밀히 참조하면 여기에 지정된 치아 burs의 첫 번째 경사 (FG6)가 대뇌 피질창과 적절하게 정렬됩니다 ( 그림 1C 참조 ). </li><li> 적절한 드릴 각도를 얻으려면 회전 공구를 t 각도보다 작게 잡습니다han 30 °로 경골 간을 기준으로합니다. 참고 :이 시각적 인 근사치입니다. </li><li> 적절한 드릴 방향을 얻으려면 성장판 각도를 조준하십시오 ( 그림 1C ). 중심 결함을 만드는 데 도움이되는 성장판 각도에 대한 치과 용 바를 따라 시각적 인 선을 그립니다. </li><li> 대뇌 피질 창에 들어가기 전에 회전 공구를 10,000RPM (재료 섹션에 명시된 회전 공구의 저속)으로 켜십시오. </li><li> 적절한 각도와 방향으로 회전 도구를 사용하여 대뇌 피질 창을 입력하고 bur 마커가 피질 창과 정렬 될 때까지 회전 도구를 누릅니다. 적절한 깊이에 도달하면 회전 공구를 제거하십시오. 참고 : 깨끗한 부상을주기 위해 생장 플레이트에 버를 사용하여 최소한의 시간을 사용하여 빠른 동작으로 성장 플레이트를 중단하십시오. 이것은 데이터 분석에 중요합니다. </li></ol></li><li> 출혈이 예상되는 것처럼 대뇌 피질 창을 ~ 30 초 동안 거즈로 덥습니다. </li><li> 버 길이를 다시 측정하여 적절한 깊이의 손상을 확인하십시오 (6.1.2 단계). <ol><li> bur를 드릴 트랙에 넣고 (회전 도구를 끈 상태에서) 표시된 bur와 대뇌 피질 창을 정렬합니다 ( 그림 1D ). </li></ol></li><li> 깊이가 불충분하면 회전 공구를 켜고 원하는 깊이로 밉니다. 참고 : 드릴링의 두 번째 라운드가 이상적이지는 않지만, 성장판을 완전히 방해하는 것은 뼈 바의 개발에 가장 중요합니다. </li><li> 10mL 주사기와 23 게이지 바늘을 사용하여 ~ 3mL의 멸균 식염수로 드릴 트랙을 헹굽니다. </li><li> 거즈로 상처를 말리십시오. </li></ol> 7. 상해 후 절차 <ol><li> 생체 재료 기반 성장판 치료를 평가하는 경우, 적절한 크기의 바늘 (생체 재료 점도에 따라 18-26 게이지)을 사용하여 드릴 트랙을 통해 생체 재료를 손상 부위에 주사합니다. 참고 : 성장 판 부상의 볼륨 ~ 3 &amp; #181, L이고 드릴 트랙의 부피는 ~ 20 μL입니다. 성장판 손상 및 드릴 트랙에 주입 할 수있는 최대 물 체적은 20 ~ 25 μL입니다. </li><li> 3-0 폴리 글리콜 산 봉합선으로 근막을 봉합하여 상처를 닫습니다. 피질 창 위에 뼈 왁스를 적용하여 밑에있는 뼈를 분리합니다 (선택 사항). </li><li> 묻힌 봉합 또는 상처 클립으로 피부 절개를 닫습니다. 참고 : 부상 부위에서 동물이 긁히고 상처가 생길 수 있으므로 상처 클립을 사용하는 것이 좋습니다. </li><li> isoflurane 마취에서 동물을 제거하고, 온난 담요에 놓고 깨어날 때까지 모니터하십시오. </li><li> 감염의 위험을 줄이려면 건조한 오토 클레이브 침구가 들어있는 새 케이지에 동물을 놓으십시오. </li><li> 수술 후 동물의 체중 감량을 허용하십시오. </li><li> 수술 후 72 시간 동안 매 12 시간마다 동물을 관찰하여 감염된 흔적이 없는지 확인하고 상처가 남아 있는지 확인하고 수술 후 관리하십시오( 예 : buprenorphine 0.05 mg / kg, 12 시간마다 36 시간, carprofen 5 mg / kg, 24 시간마다 72 시간). </li><li> 마취하에 수술 10 ~ 14 일 후 상처 클립을 제거하십시오. </li></ol>

<ol>
	<li>Mann, D. C., Rajmaira, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+of+physeal+and+nonphyseal+fractures+in+2,650+long-bone+fractures+in+children+aged+0-16+years.">Distribution of physeal and nonphyseal fractures in 2,650 long-bone fractures in children aged 0-16 years.</a> J Pediatr Orthop. 10 (6), 713-716 (1990).</li><li>Browne, L. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Community-acquired+staphylococcal+musculoskeletal+infection+in+infants+and+young+children:+necessity+of+contrast-enhanced+MRI+for+the+diagnosis+of+growth+cartilage+involvement.">Community-acquired staphylococcal musculoskeletal infection in infants and young children: necessity of contrast-enhanced MRI for the diagnosis of growth cartilage involvement.</a> AJR Am J Roentgenol. 198 (1), 194-199 (2012).</li><li>Weitao, Y., Qiqing, C., Songtao, G., Jiaqiang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epiphysis+preserving+operations+for+the+treatment+of+lower+limb+malignant+bone+tumors.">Epiphysis preserving operations for the treatment of lower limb malignant bone tumors.</a> Eur J Surg Oncol. 38 (12), 1165-1170 (2012).</li><li>Butler, M. S., Robertson, W. W., Rate, W., D'Angio, G. J., Drummond, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skeletal+sequelae+of+radiation+therapy+for+malignant+childhood+tumors.">Skeletal sequelae of radiation therapy for malignant childhood tumors.</a> Clin Orthop Relat Res. (251), 235-240 (1990).</li><li>Shapiro, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Longitudinal+growth+of+the+femur+and+tibia+after+diaphyseal+lengthening.">Longitudinal growth of the femur and tibia after diaphyseal lengthening.</a> J Bone Joint Surg Am. 69 (5), 684-690 (1987).</li><li>Kronenberg, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+regulation+of+the+growth+plate.">Developmental regulation of the growth plate.</a> Nature. 423 (6937), 332-336 (2003).</li><li>Dodwell, E. R., Kelley, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physeal+fractures:+basic+science,+assessment+and+acute+management.">Physeal fractures: basic science, assessment and acute management.</a> Orthopaedics and Trauma. 25 (5), 377-391 (2011).</li><li>Khoshhal, K. I., Kiefer, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physeal+bridge+resection.">Physeal bridge resection.</a> J Am Acad Orthop Surg. 13 (1), 47-58 (2005).</li><li>Hasler, C. C., Foster, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Secondary+tethers+after+physeal+bar+resection:+a+common+source+of+failure.">Secondary tethers after physeal bar resection: a common source of failure.</a> Clin Orthop Relat Res. (405), 242-249 (2002).</li><li>Xian, C. J., Zhou, F. H., McCarty, R. C., Foster, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intramembranous+ossification+mechanism+for+bone+bridge+formation+at+the+growth+plate+cartilage+injury+site.">Intramembranous ossification mechanism for bone bridge formation at the growth plate cartilage injury site.</a> J Orthop Res. 22 (2), 417-426 (2004).</li><li>Chen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+tethers+linking+the+epiphysis+and+metaphysis+is+regulated+by+vitamin+d+receptor-mediated+signaling.">Formation of tethers linking the epiphysis and metaphysis is regulated by vitamin d receptor-mediated signaling.</a> Calcif Tissue Int. 85 (2), 134-145 (2009).</li><li>Coleman, R. M., Schwartz, Z., Boyan, B. D., Guldberg, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+therapeutic+effect+of+bone+marrow-derived+stem+cell+implantation+after+epiphyseal+plate+injury+is+abrogated+by+chondrogenic+predifferentiation.">The therapeutic effect of bone marrow-derived stem cell implantation after epiphyseal plate injury is abrogated by chondrogenic predifferentiation.</a> Tissue Eng Part A. 19 (3-4), 475-483 (2013).</li><li>Chung, R., Foster, B. K., Xian, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+potential+role+of+VEGF-induced+vascularisation+in+the+bony+repair+of+injured+growth+plate+cartilage.">The potential role of VEGF-induced vascularisation in the bony repair of injured growth plate cartilage.</a> J Endocrinol. 221 (1), 63-75 (2014).</li><li>Coleman, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+small+animal+growth+plate+injury+model+using+microcomputed+tomography.">Characterization of a small animal growth plate injury model using microcomputed tomography.</a> Bone. 46 (6), 1555-1563 (2010).</li><li>Macsai, C. E., Hopwood, B., Chung, R., Foster, B. K., Xian, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+molecular+analyses+of+bone+bridge+formation+within+the+growth+plate+injury+site+and+cartilage+degeneration+at+the+adjacent+uninjured+area.">Structural and molecular analyses of bone bridge formation within the growth plate injury site and cartilage degeneration at the adjacent uninjured area.</a> Bone. 49 (4), 904-912 (2011).</li><li>Su, Y. W., 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=Neurotrophin-3+Induces+BMP-2+and+VEGF+Activities+and+Promotes+the+Bony+Repair+of+Injured+Growth+Plate+Cartilage+and+Bone+in+Rats.">Neurotrophin-3 Induces BMP-2 and VEGF Activities and Promotes the Bony Repair of Injured Growth Plate Cartilage and Bone in Rats.</a> J Bone Miner Res. , (2016).</li><li>Zhou, F. H., Foster, B. K., Sander, G., Xian, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+of+proinflammatory+cytokines+and+growth+factors+at+the+injured+growth+plate+cartilage+in+young+rats.">Expression of proinflammatory cytokines and growth factors at the injured growth plate cartilage in young rats.</a> Bone. 35 (6), 1307-1315 (2004).</li><li>Sayers, D., Volpin, G., Bentley, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+demonstration+of+bone+and+cartilage+remodelling+using+alcian+blue+and+hematoxylin.">The demonstration of bone and cartilage remodelling using alcian blue and hematoxylin.</a> Biotechnic &amp; Histochemistry. 63 (1), 59-63 (1988).</li><li>Riederer, M. S., Requist, B. D., Payne, K. A., Way, J. D., Krebs, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injectable+and+microporous+scaffold+of+densely-packed,+growth+factor-encapsulating+chitosan+microgels.">Injectable and microporous scaffold of densely-packed, growth factor-encapsulating chitosan microgels.</a> Carbohydrate Polymers. 152, 792-801 (2016).</li><li>Lee, M. A., Nissen, T. P., Otsuka, N. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utilization+of+a+murine+model+to+investigate+the+molecular+process+of+transphyseal+bone+formation.">Utilization of a murine model to investigate the molecular process of transphyseal bone formation.</a> J Pediatr Orthop. 20 (6), 802-806 (2000).</li><li>Coleman, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+small+animal+growth+plate+injury+model+using+microcomputed+tomography.">Characterization of a small animal growth plate injury model using microcomputed tomography.</a> Bone. 46 (6), 1555-1563 (2010).</li><li>Lee, S. U., Lee, J. Y., Joo, S. Y., Lee, Y. S., Jeong, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transplantation+of+a+Scaffold-Free+Cartilage+Tissue+Analogue+for+the+Treatment+of+Physeal+Cartilage+Injury+of+the+Proximal+Tibia+in+Rabbits.">Transplantation of a Scaffold-Free Cartilage Tissue Analogue for the Treatment of Physeal Cartilage Injury of the Proximal Tibia in Rabbits.</a> Yonsei Med J. 57 (2), 441-448 (2016).</li><li>Planka, L., 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=Nanotechnology+and+mesenchymal+stem+cells+with+chondrocytes+in+prevention+of+partial+growth+plate+arrest+in+pigs.">Nanotechnology and mesenchymal stem cells with chondrocytes in prevention of partial growth plate arrest in pigs.</a> Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub. 156 (2), 128-134 (2012).</li><li>Hansen, A. L., 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=Growth-plate+chondrocyte+cultures+for+reimplantation+into+growth-plate+defects+in+sheep.+Characterization+of+cultures.">Growth-plate chondrocyte cultures for reimplantation into growth-plate defects in sheep. Characterization of cultures.</a> Clin Orthop Relat Res. (256), 286-298 (1990).</li><li>Cepela, D. J., Tartaglione, J. P., Dooley, T. P., Patel, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classifications+In+Brief:+Salter-Harris+Classification+of+Pediatric+Physeal+Fractures.">Classifications In Brief: Salter-Harris Classification of Pediatric Physeal Fractures.</a> Clin Orthop Relat Res. , (2016).</li><li>Salter, R. B., Harris, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injuries+Involving+the+Epiphyseal+Plate.">Injuries Involving the Epiphyseal Plate.</a> The Journal of Bone &amp; Joint Surgery. 83 (11), 1753 (2001).</li><li>Chung, R., Foster, B. K., Zannettino, A. C., Xian, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+roles+of+growth+factor+PDGF-BB+in+the+bony+repair+of+injured+growth+plate.">Potential roles of growth factor PDGF-BB in the bony repair of injured growth plate.</a> Bone. 44 (5), 878-885 (2009).</li><li>Fischerauer, E., Heidari, N., Neumayer, B., Deutsch, A., Weinberg, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+spatial+and+temporal+expression+of+VEGF+and+its+receptors+1+and+2+in+post-traumatic+bone+bridge+formation+of+the+growth+plate.">The spatial and temporal expression of VEGF and its receptors 1 and 2 in post-traumatic bone bridge formation of the growth plate.</a> J Mol Histol. 42 (6), 513-522 (2011).</li><li>Chung, R., Cool, J. C., Scherer, M. A., Foster, B. K., Xian, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roles+of+neutrophil-mediated+inflammatory+response+in+the+bony+repair+of+injured+growth+plate+cartilage+in+young+rats.">Roles of neutrophil-mediated inflammatory response in the bony repair of injured growth plate cartilage in young rats.</a> J Leukoc Biol. 80 (6), 1272-1280 (2006).</li><li>Chung, 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=Roles+of+Wnt/beta-catenin+signalling+pathway+in+the+bony+repair+of+injured+growth+plate+cartilage+in+young+rats.">Roles of Wnt/beta-catenin signalling pathway in the bony repair of injured growth plate cartilage in young rats.</a> Bone. 52 (2), 651-658 (2013).</li><li>Zhou, F. H., Foster, B. K., Zhou, X. F., Cowin, A. J., Xian, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TNF-alpha+mediates+p38+MAP+kinase+activation+and+negatively+regulates+bone+formation+at+the+injured+growth+plate+in+rats.">TNF-alpha mediates p38 MAP kinase activation and negatively regulates bone formation at the injured growth plate in rats.</a> J Bone Miner Res. 21 (7), 1075-1088 (2006).</li><li>Arasapam, G., Scherer, M., Cool, J. C., Foster, B. K., Xian, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roles+of+COX-2+and+iNOS+in+the+bony+repair+of+the+injured+growth+plate+cartilage.">Roles of COX-2 and iNOS in the bony repair of the injured growth plate cartilage.</a> J Cell Biochem. 99 (2), 450-461 (2006).</li></ol>

저자는 공개 할 것이 없습니다.

성장판 손상 동물 모델은이 부상의 생물학적 기작에 대한 우리의 이해를 크게 증가시켜 잠재적으로 성장판 손상으로 고통받는 어린이에게보다 효과적인 치료 적 개입을 유도합니다. 성공적으로 뼈 바를 만들고이 작업에서 제시된 모델을 사용하여 생체 내에서 그 형성을 연구하기 위해서는 관절 연골을 파괴하지 않고 충분한 깊이로 천공하여 성장판을 파괴하는 것이 중요합니다. 동물 간의 외과 적 시행의 차이 및 해부학 적 마커의 변화는 문제가되는 결과를 초래할 수 있습니다. 살아있는 동물 연구를위한 절차를 수행하기 전에 성장 판 손상을 성공적으로 예방하기 위해 사체 동물에 대해 위에서 설명한 절차를 수행하는 것이 좋습니다. 사체 동물은 조직의가요 성이없고 피가 나지 않지만,이 동물의 성장판 손상 과정과 해부학 적 특징은 살아있는 동물의 것과 유사합니다. Furt그녀의 경우, 시체 가벼운 힘을 가하여 골단을 분리하고 시추 구멍의 위치를 ​​관찰 할 수 있기 때문에 사체 경골 성장판을 쉽게 해부 할 수 있습니다. 이 신속한 분석을 통해 기술 수정없이 시체를 필요로하지 않고 사체 동물에 대한 적절한 드릴 깊이와 각을 학습 할 수 있습니다. 성장판 손상의 다른 동물 모델이 존재한다는 점에 유의해야합니다. 비슷한 transphyseal 결손이 마우스에서 수행되었고 bony bar formation으로 이어진다. 크기가 작더라도 뼈 형성에 관련된 메커니즘을 연구하는 데에도 사용할 수 있습니다. Coleman et al . 관절 연골을 관통하여 말초 대퇴골에 중심 대퇴 골 결손이 생기는 성장판 손상의 또 다른 유효한 쥐 모델을보고했다. 이 접근법은 또한 골반과 사지 길이 불평등의 형성을 가져왔다.모델은 여기에 제시했다. 성장판 손상 및 치료의 다른 동물 모델에는 토끼 22 마리, 돼지 23 마리, 양 24 마리가 포함되어 있습니다. 큰 동물 손상 모델이 임상 적 상해를 더 가깝게 나타낼 수 있지만, 쥐 모델은 인두 부상의 생물학적 기작에 대한 연구에 유용합니다. 예를 들어, 여기에 제시된 쥐 모델은 골편 손상 및 뼈 형성 과정의 분자 메커니즘을 조사하기 위해 광범위하게 사용되었습니다. 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 . 또한, 쥐 모델은 더 큰 동물 모델로 이동하기 전에 다양한 physeal 치료법을 테스트하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 성장 판 손상의이 쥐 모델에 대한 도전은 시추가 뼈 내부에서 이루어 지는데,드릴링 구멍이 성장판 내에있는 곳을 관찰하는 것은 불가능합니다. 따라서 살아있는 동물에 대한 성장판의 성공적인 파괴는 수술시 영상 기술을 사용하거나 수술 후 7-28 일 사이의 골 형성을 평가하여 확인할 수 있습니다. 실습을 통해 뼈 형성을 성공적으로 달성 할 수는 있지만 조기 연구는 손상되지 않은 성장판 또는 성장 장애의 불균형으로 뼈 바가 결여 된 다수의 동물을 유발할 수 있습니다 플레이트. 이 모델의 또 다른 한계는 드릴 홀 손상이 보통 골절로 인해 발생하는 어린이의 정상 성장 플레이트 손상을 나타내지 않는다는 것입니다 25 . 성장판 내의 골절은 Salter-Harris 분류 시스템 26을 사용하여 분류 할 수 있습니다. 유형 III 및 유형 IV 성장 판 균열은 가장 일반적으로 납뼈 형성에. 여기에 제시된 성장판 손상 유형은 외상 또는 펑크 상처로 피하가 제거되는 드문 종류의 손상 인 6 형 성장판 손상과 가장 밀접하게 관련됩니다. 그러나 성장 판 손상 후 뼈 형성의 원인이되는 병태 생리 학적 메커니즘은 아직 파악하기 어려우므로 모든 유형의 성장판 손상으로 고통받는 어린이에게 새로운 치료법을 개발하기 위해서는 쥐 모델이이 과정을 밝히는 데 중요합니다. 여기에 설명 된 방법은 안정적으로 뼈 막대를 만들고 생체 내 성장 판 손상 치료 과정의 여러 측면을 연구하는 데 사용할 수 있습니다 17 , 27 , 28 , 29 , 30 , 31 , 32 . 이 랫트 모델은 성장 플레이트 이후의 경골 성장을 감소시키는 것으로 나타났다.배심원 13 은 성장판 재생과 뼈 신장의 잠재적 복구로 이끄는 새로운 치료 옵션을 시험하는 훨씬 더 흥미로운 동물 모델이됩니다. 결론적으로,이 논문 은 생체 내에서 생체 판 손상 에 대한 뼈 형성 및 잠재적 치료법을 조사 할 수있는 성장판 손상 모델을 만드는 방법에 대해 자세히 설명합니다 . 이 랫 모델은 성장판 손상 후 28 일이 지나면 뼈가 완전히 성숙되어 비교적 저렴하고 빠른 연구가 가능합니다. 생체 내 bony bar 형성의 분자 메커니즘에 대한 이해를 발전시키는 것 외에도,이 모델은 bony bar 형성을 억제하고 성장판 연골 재생을 촉진시키는 생체 물질을 시험하는데 사용될 수있다.

성장 판 손상은 모든 소아 골절의 30 %를 차지하며 뼈 성장 장애를 초래할 수 있습니다 1 . 골절 외에도 성장 골판지 부상은 골수염 2 , 원발성 골 종양 3 , 방사선 및 화학 요법 4 , 의원 성 손상 5 와 같은 다른 원인으로 인해 발생할 수 있습니다. 성장판 (또는 피스)은 길이가 긴 뼈의 성장을 담당하는 긴 뼈의 끝에있는 연골 부위입니다. 그것은 endochondral 골화를 통해 뼈 신장을 몰고; 연골 세포는 증식과 비대증을 일으키고 들어오는 골아 세포에 의해 개조되어 섬유 골 6 을 형성합니다. 성장판은 발달중인 골격의 약한 부위이기 때문에 부상을 입을 수 있습니다. 성장판 골절 또는 손상에 대한 주요 관심사는 성장판 내의 손상된 연골 조직이 be는 &quot;뼈 바 (bony bar)&quot;라고도하는 원치 않는 뼈 복구 조직으로 대체되었습니다. 성장판의 크기와 위치에 따라 뼈 바는 각형 기형이나 완전한 성장 체포로 이어질 수 있습니다. 이는 아직 전체 신장에 도달하지 못한 어린 아동을위한 치명적인 후유증입니다. 현재 부상당한 성장판을 완전히 치료할 수있는 치료법은 없습니다. 일단 뼈 바가 형성되면 임상의는 수술 적 제거 여부를 결정해야합니다 8 . 최소 2 년 또는 2 cm의 골격 성장이 남아 있고 성장판 면적의 50 % 미만에 걸쳐있는 뼈 막대가있는 환자는 일반적으로 골극 절제술 8의 후보가됩니다. 뼈 바의 외과 적 제거는 종종 뼈 조직의 개질을 방지하고 주위의 손상되지 않은 성장판이 성장을 회복 할 수 있도록자가 지방 이식편을 삽입함으로써 이어진다. 그러나 이러한 기술은 probl입니다.정서적이며 종종 실패하여 뼈 재발 및 성장에 계속 부정적인 영향을 미친다. 뼈 형성을 막을뿐만 아니라 성장판 연골을 재생하여 정상적인 뼈 신도를 회복시키는 효과적인 치료 방법을 개발해야하는 비판적 필요성이 있습니다. 뼈 형성의 기초가되는 분자 메커니즘은 아직 완전히 밝혀지지 않았다. 이러한 생물학적 기작을 더 잘 이해하면 성장판 손상으로 고통받는 어린이에게보다 효과적인 치료 적 개입이 될 수 있습니다. 인간에서 이러한 기작을 연구하는 것이 어렵 기 때문에 동물 모델, 특히 성장 판 손상 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 의 쥐 모델이 사용되었습니다. 이 방법은종이는 쥐 경골 성장판의 드릴 홀 결함이 손상 후 7 일째에 골화를 시작하고 상해 후 28 일에 개조 된 완전히 성숙 된 뼈 바를 형성하는 예측 가능하고 재현 가능한 복구 조직을 유도하는 방법을 설명합니다 10 . 이것은 뼈 형성을 방지하고 성장 판 연골을 재생할 수있는 새로운 치료법을 평가할뿐만 아니라 뼈 형성의 생물학적 기작을 연구하는 작은 동물 생체 모델을 제공합니다. 예를 들어이 모델은 성장판 연골을 재생할 수 있고 성장판 손상으로 고통받는 어린이에게 소중한 치료를 제공 할 수있는 연골 생체 재료를 테스트하는 데 사용할 수 있습니다. 이 논문에서 제시된 기술은 성장판 손상을 일으키기 위해 사용 된 외과 적 방법과 부상 부위에 생체 물질의 후속적인 전달을 기술 할 것이다. 또한 뼈 바 형성 및 조직 복구를 평가하는 방법에 대해서도 논의 할 것입니다.

<table><tbody><tr><td>Scalpel handle</td><td>McKesson</td><td>MCK42332500</td><td></td></tr><tr><td>Needle holder</td><td>Stoelting</td><td>RS-7824</td><td></td></tr><tr><td>Adson tissue forceps</td><td>Sklar</td><td>50-3048</td><td></td></tr><tr><td>Iris Scissors</td><td>Sklar</td><td>47-1246</td><td></td></tr><tr><td>Rotary Tool</td><td>Dremel</td><td>7700</td><td>Variable speed rotary tool&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Keyless Rotary Tool Chuck</td><td>Dremel</td><td>4486</td><td></td></tr><tr><td>Dental Burs</td><td>Dental Burs USA</td><td>FG6</td><td>Round carbide bur, &amp;le;2mm</td></tr><tr><td>Steinmann pins</td><td>Simpex Medical</td><td>T-078</td><td></td></tr><tr><td>Hair clippers</td><td>Wahl&amp;nbsp;</td><td>5537N</td><td></td></tr><tr><td>3-0 PGA surutes</td><td>Oasis</td><td>MV-J398-V</td><td></td></tr><tr><td>Sterile gauze 2 x 2&quot;</td><td>Covidien</td><td>441211</td><td></td></tr><tr><td>Povidone Iodine</td><td>McKesson</td><td>922-00801</td><td></td></tr><tr><td>Sterile saline</td><td>Vetone</td><td>510224</td><td></td></tr><tr><td>10 mL luer lock syringe</td><td>Becton Dickinson</td><td>309604</td><td></td></tr><tr><td>23 gauge needle</td><td>Becton Dickinson</td><td>305145</td><td></td></tr><tr><td>Isopropyl alcohol pads</td><td>Dynarex</td><td>1113</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>IsoFlo</td><td>30125-2</td><td></td></tr><tr><td>Caliper</td><td>Mitutoyo</td><td>500-196-30</td><td></td></tr><tr><td>Carprofen</td><td>Rimadyl</td><td>27180</td><td></td></tr><tr><td>Buprenorphine</td><td>Par Pharmaceuticals Inc</td><td>NDC 42023-179</td><td></td></tr><tr><td>Fenestrated Surgical Drape</td><td>McKesson</td><td>25-517</td><td></td></tr><tr><td>Surgical Gloves</td><td>Uline</td><td>S-20204</td><td></td></tr><tr><td>#15 Scalpel Blade</td><td>Aven</td><td>44044</td><td></td></tr><tr><td>9 mm wound clips</td><td>Fine Science Tools</td><td>12032-09</td><td></td></tr><tr><td>Reflex clip applier</td><td>World Precision Instruments</td><td>500345</td><td></td></tr><tr><td>Absorbant underpads</td><td>McKesson</td><td>MON 43723110</td><td></td></tr><tr><td>Tec 3 Iso Vaporizer&amp;nbsp;</td><td>VetEquip</td><td>911103&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Germinator 500</td><td>Braintree Scientific</td><td>GER&amp;nbsp;5287-120V</td><td></td></tr><tr><td>Warm water recirculator</td><td>Kent Scientific</td><td>TP-700</td><td></td></tr><tr><td>Absorbent Underpads</td><td>Medline Industries</td><td>MSC281230</td><td></td></tr></tbody></table>

a rat tibial growth plate injury model to characterize repair mechanisms and evaluate growth plate regeneration strategies

모든 소아 골절 중 3 분의 1은 성장판을 포함하며 뼈 성장 장애를 초래할 수 있습니다. 성장판 (또는 피스)은 세로 뼈의 성장을 담당하는 모든 긴 뼈의 끝에서 발견되는 연골 조직입니다. 일단 손상되면, 성장판 내의 연골 조직이 조기 골화를 일으켜 &quot;뼈 바 (bony bar)&quot;를 형성하는 불필요한 골 수복 조직으로 이어질 수 있습니다. 어떤 경우에는이 뼈 바가 각형 변형과 같은 뼈 성장 변형을 일으킬 수 있으며, 또는 세로 뼈 성장을 완전히 멈출 수 있습니다. 현재 부상당한 성장판을 완전히 치료할 수있는 임상 적 치료는 없습니다. 뼈 형성의 기초가되는 메커니즘을 더 잘 이해하고이를 억제 할 수있는 방법을 확인하기 위해 성장 플레이트 손상의 동물 모델을 사용하면 성장 플레이트 손상에 대한 더 나은 치료법을 개발할 수있는 좋은 기회입니다. 이 프로토콜은 드릴 홀 결함을 사용하여 쥐 근위 경골 성장 플레이트를 방해하는 방법을 설명합니다. 이 SMA11 동물 모델은 뼈 막대를 안정적으로 생산하고 어린이에게서 보이는 것과 유사한 성장 기형을 초래할 수 있습니다. 이 모델은 뼈 형성의 분자 메커니즘에 대한 조사를 허용하고 성장판 손상에 대한 잠재적 치료 옵션을 테스트하는 수단으로 사용됩니다.

이 방법을 사용한 성공적인 성장판 손상은 관절 연골 표면을 손상시키지 않으면 서 경골 성장판의 중심을 붕괴시키는 것을 포함합니다. 뼈의 수복 조직은 부상 후 약 7 일에 시작된 것으로보고되었으며 마이크로 CT (micro computed tomography)로 시각화 한 것처럼 부상 후 28 일까지 완전히 발전합니다 ( 그림 2 ). 이 시점은 이전에 발표 된 데이터를 기반으로 뼈 형성의 시작과 성숙을 표시하기 위해 여기에서 선택되었지만 다른 시점은 수술 후 1 일에서 6 개월 사이의 여러 단계의 수선 과정을 조사하는 데 사용될 수 있습니다. 표 1 은 (1) 전체 성장 플레이트 내에서의 골 부피 비율 및 (2) 보 성장률을 제공하여 3 일 독립적 인 실행으로부터 수술 후 28 일 동안 외과 적으로 손상된 랫트 성장판 내에서의 뼈 부피 형성의 개요를 제공한다.수복물 조직 내 부피 분획 만 15 . 데이터는 평균 백분율 ± 표준 편차로보고되며 유사한 결과가 독립 실행간에 얻어 졌음을 나타냅니다. 다른 실행 들간의 분산은 편도 분산 분석 (ANOVA)에 의해 분석되었으며, 실행 들간의 통계적으로 유의 한 차이를 나타내지 않아 모델의 재현성을 시사했다. 오렌지 G / Eosin counterstain 18 과 함께 Alcian blue hematoxylin (ABH)은 bony bar 형성의 다른 단계에서 다양한 복구 조직을 조직 학적으로 보여 주었다 ( 그림 2 ). 이 histological 얼룩을 사용하여 mesenchymal, cartilaginous, 골질 trabeculae 및 골수를 포함한 수리 조직의 다른 유형은 식별하고 계량 16 수 있습니다. 위의 절차를 잘못 수행하면 몇 가지 문제가 발생할 수 있습니다. 불충분 한 사람<html> nt 드릴 깊이가 성장판을 방해하지 않아 뼈 형성을 거의 또는 전혀 일으키지 않습니다. 관절 연골 표면의 파괴는 치유 과정을 복잡하게하는 성장 판 손상 부위에 관절 연골을 도입 할 수있는 큰 손상을 유발합니다 ( 그림 3A ). 부적절한 각도 또는 방향으로 성장판을 방해하면 비 중심 상해가 발생합니다 ( 그림 3B ). 이 경우, 원하는 위치에 측부 또는 내측에있을지라도 뼈 형성은 여전히 ​​발생합니다. 전반적으로, 성장 플레이트 손상 후 형성된 복구 조직은 microCT, 정량적 PCR, 조직학 염색 및 면역 조직 화학을 포함한 다양한 방법으로 분석 될 수 있습니다. 조직 학적 및 분자 적 측정 이외에도 사지 길이와 성장판 측정은 전체 뼈 성장의 중요한 척도를 제공합니다. 영향을받는 사지는 손상되지 않은 대조 사지에 비해 성장 감소를 경험 한 것으로보고되었습니다.&gt; 13. 사지 길이 불일치를 조사하기 위해 microCT 이미지를 사용하여 연구의 과정을 통해 다른 시점에서 측정 할 수 있습니다 14 . 이전에 사용 된 시간의 예에는 상해 후 28 일과 56 일이 포함됩니다. 전체 높이, 구역 높이 및 밧줄 형성을 포함한 성장판 측정은 조직 수리 과정 13 , 14 , 15 에 대한 중요한 정보를 제공 할 수도 있습니다. 이상적으로 수술 전에 기본 사슬 값을 가지기 위해 사지 길이와 성장판을 측정해야합니다. 생물학적 기전을 더 밝히거나 치료의 효능을 시험하기 위해서는 적절한 대조군을 설계하고 수술을받지 않은 상태에서 치료를받지 않은 팔다리와 팔다리를 포함시켜야한다. 생체 재료는 또한이 성장판 손상 모델에서 시험 될 수 있습니다. 예를 들어, chitosan microgel 19 를 단계 7.1에서 설명한대로 성장 판 손상 부위에 주입하였고, 그림 4 의 손상 부위에서 분명하게 나타납니다. 후속 분석은 앞에서 논의한 바와 같이 생체 재료가 수복 조직 구성, 사지 길이 및 성장판 측정에 미치는 영향을 결정하는 것을 포함 할 수 있습니다. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/55571/55571fig2.jpg" /> 그림 2. 성공적인 성장 판 파괴 및 골질 형성. 철근 형성은 microCT로 손상 후 7 일째에 보이며 Alcian blue hematoxylin (ABH) 염색을 통해 확인됩니다. 뼈 바는 microCT 및 ABH 염색에서 보이는 것처럼 부상 후 28 일까지 완전히 성숙합니다. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55571/55571fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 그림 3. 잘못된 드릴링의 잠재적 인 결과. A) 경골을 지나치게 멀리 두 드릴 경우 관절 표면이 손상되어 치유 과정이 복잡해지며 결론적이지 않은 결과가 발생할 수 있습니다. B) 드릴의 부정확 한 만곡은 비 중심 성장판 손상을 초래할 수 있습니다. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55571/55571fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/55571/55571fig4.jpg" /> 그림 4. 생체 재료로 성장 판 손상. ABH 염색은 부상 된 성장판에서 키토산 마이크로 겔을 보여줍니다. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> 미터법 </strong&gt; </td><td> 실행 1 </td><td> 실행 2 </td><td> 실행 3 </td><td> P 값 </td></tr><tr><td> 전체 성장판 내에서의 뼈 체적 분율 </td><td> 9.76 ± 3.81 % </td><td> 10.52 +/- 4.06 % </td><td> 11.93 ± 2.04 % </td><td> 0.5493 </td></tr><tr><td> 복구 조직 영역 내의 골 부피 비율 </td><td> 41.5 ± 8.33 % </td><td> 46.08 ± 10.12 % </td><td> 46.77 ± 8.14 % </td><td> 0.5128 </td></tr></tbody></table> 표 1. 뼈 볼륨 분율 데이터. 데이터는 세 번의 독립적 인 실험에서 치료받지 않은 랫트에서 손상 후 28 일째의 마이크로 CT 이미지에서 나온 것입니다.

Watch this Scientific Journal Video about A Rat Tibial Growth Plate Injury Model to Characterize Repair Mechanisms and Evaluate Growth Plate Regeneration Strategies at JoVE.com

A Rat Tibial Growth Plate Injury Model to Characterize Repair Mechanisms and Evaluate Growth Plate Regeneration Strategies

성장판은 종아리 성장이 일어나는 어린이의 긴 뼈에서 연골 부분입니다. 부상을 입으면 뼈 조직이 형성되어 성장을 저해 할 수 있습니다. 우리는 뼈 복구 조직으로 이어지는 성장 플레이트 손상의 쥐 모델을 설명하고, 복구 메커니즘 및 성장 플레이트 재생 전략에 대한 연구를 허용합니다.

쥐 경골 성장 플레이트 손상 모델 수리 메커니즘을 특성화하고 성장 플레이트 평가 재생 플레이트 전략

A third of all pediatric fractures involve the growth plate and can result in impaired bone growth. The growth plate (or physis) is cartilage tissue found ...

a-rat-tibial-growth-plate-injury-model-to-characterize-repair

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

11.0K 조회수.  University of Colorado Anschutz Medical Campus.  성장판은 종아리 성장이 일어나는 어린이의 긴 뼈에서 연골 부분입니다. 부상을 입으면 뼈 조직이 형성되어 성장을 저해 할 수 있습니다. 우리는 뼈 복구 조직으로 이어지는 성장 플레이트 손상의 쥐 모델을 설명하고, 복구 메커니즘 및 성장 플레이트 재생 전략에 대한 연구를 허용합니다. 

비디오: A Rat Tibial Growth Plate Injury Model to Characterize Repair Mechanisms and Evaluate Growth Plate Regeneration Strategies

Use of Human Perivascular Stem Cells for Bone Regeneration

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

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

뼈 재생을위한 인적 Perivascular 줄기 세포의 이용

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

연구

생체공학

Creating Rigidly Stabilized Fractures for Assessing Intramembranous Ossification, Distraction Osteogenesis, or Healing of Critical Sized Defects

Assessing modes of skeletal repair is essential for developing therapies to be used clinically to treat fractures. Mechanical stability plays a large role in healing of bone injuries. In the worst-case scenario mechanical instability can lead to delayed or non-union in humans. However, motion can also stimulate the healing process. In fractures that have motion cartilage forms to stabilize the fracture bone ends, and this cartilage is gradually replaced by bone through recapitulation of the developmental process of endochondral ossification. In contrast, if a bone fracture is rigidly stabilized bone forms directly via intramembranous ossification. Clinically, both endochondral and intramembranous ossification occur simultaneously. To effectively replicate this process investigators insert a pin into the medullary canal of the fractured bone as described by Bonnarens4. This experimental method provides excellent lateral stability while allowing rotational instability to persist. However, our understanding of the mechanisms that regulate these two distinct processes can also be enhanced by experimentally isolating each of these processes. We have developed a stabilization protocol that provides rotational and lateral stabilization. In this model, intramembranous ossification is the only mode of healing that is observed, and healing parameters can be compared among different strains of genetically modified mice 5-7, after application of bioactive molecules 8,9, after altering physiological parameters of healing 10, after modifying the amount or time of stabilization 11, after distraction osteogenesis 12, after creation of a non-union 13, or after creation of a critical sized defect. Here, we illustrate how to apply the modified Ilizarov fixators for studying tibial fracture healing and distraction osteogenesis in mice.

This article describes a method for stabilizing long bone fractures that is based on the application of modified Ilizarov external fixators 1-3. After application of the fixators and creation of the bone injury, healing can be assessed, distraction osteogenesis can be performed, or non-union or critical sized defect can be created and used to study therapeutic interventions.

산만 Osteogenesis, 또는 임계 크기의 결함의 치유는 Intramembranous 골화을 평가하기위한 Rigidly 안정 골절 만들기

Assessing modes of skeletal repair is essential for developing therapies to be used clinically to treat fractures. Mechanical stability plays a large role ...

의학

Athymic Rat Model for Evaluation of Engineered Anterior Cruciate Ligament Grafts

Anterior cruciate ligament (ACL) rupture is a common ligamentous injury that often requires surgery because the ACL does not heal well without intervention. Current treatment strategies include ligament reconstruction with either autograft or allograft, which each have their associated limitations. Thus, there is interest in designing a tissue-engineered graft for use in ACL reconstruction. We describe the fabrication of an electrospun polymer graft for use in ACL tissue engineering. This polycaprolactone graft is biocompatible, biodegradable, porous, and is comprised of aligned fibers. Because an animal model is necessary to evaluate such a graft, this paper describes an intra-articular athymic rat model of ACL reconstruction that can be used to evaluate engineered grafts, including those seeded with xenogeneic cells. Representative histology and biomechanical testing results at 16 weeks postoperatively are presented, with grafts tested immediately post-implantation and contralateral native ACLs serving as controls. The present study provides a reproducible animal model with which to evaluate tissue engineered ACL grafts, and demonstrates the potential of a regenerative medicine approach to treatment of ACL rupture.

Animal models are important tools for the evaluation of tissue-engineered grafts. This paper presents the protocol for preparing an electrospun biodegradable polymer graft for use in anterior cruciate ligament tissue engineering, as well as a surgical protocol for implantation in a rat model.

엔지니어링 전방 십자 인대 이식의 평가 흉선 쥐 모델

Anterior cruciate ligament (ACL) rupture is a common ligamentous injury that often requires surgery because the ACL does not heal well without ...

Adult Mouse Digit Amputation and Regeneration: A Simple Model to Investigate Mammalian Blastema Formation and Intramembranous Ossification

Here, we present a protocol of adult mouse distal terminal phalanx (P3) amputation, a procedurally simple and reproducible mammalian model of epimorphic regeneration, which involves blastema formation and intramembranous ossification analyzed by fluorescence immunohistochemistry and sequential in-vivo microcomputed tomography (&#956;CT). Mammalian regeneration is restricted to amputations transecting the distal region of the terminal phalanx (P3); digits amputated at more proximal levels fail to regenerate and undergo fibrotic healing and scar formation. The regeneration response is mediated by the formation of a proliferative blastema, followed by bone regeneration via intramembranous ossification to restore the amputated skeletal length. P3 amputation is a preclinical model to investigate epimorphic regeneration in mammals, and is a powerful tool for the design of therapeutic strategies to replace fibrotic healing with a successful regenerative response. Our protocol uses fluorescence immunohistochemistry to 1) identify early-and-late blastema cell populations, 2) study revascularization in the context of regeneration, and 3) investigate intramembranous ossification without the need for complex bone stabilization devices. We also demonstrate the use of sequential in vivo &#956;CT to create high resolution images to examine morphological changes after amputation, as well as quantify volume and length changes in the same digit over the course of regeneration. We believe this protocol offers tremendous utility to investigate both epimorphic and tissue regenerative responses in mammals.

Here, we present a protocol of adult mouse terminal phalanx amputation to investigate mammalian blastema formation and intramembranous ossification, analyzed by fluorescent immunohistochemistry and sequential in-vivo microcomputed tomography.

성인 마우스 숫자 절단 및 재생 : 포유류 블라스터 마 형성 및 intramembranous Ossification을 조사하는 간단한 모델

Here, we present a protocol of adult mouse distal terminal phalanx (P3) amputation, a procedurally simple and reproducible mammalian model of epimorphic ...

발생학

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

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

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

사용자 지정 외부 Fixator를 안정화 하는 쥐에서 안정적이 고 재현 가능한 크기의 중요 한 단편 대 퇴 결함 모델

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

Evaluation of Stem Cell Therapies in a Bilateral Patellar Tendon Injury Model in Rats

Regenerative medicine provides novel alternatives to conditions that challenge traditional treatments. The prevalence and morbidity of tendinopathy across species, combined with the limited healing properties of this tissue, have prompted the search for cellular therapies and propelled the development of experimental models to study their efficacy. Umbilical cord matrix-derived mesenchymal stem cells (UCM-MSC) are appealing candidates because they are abundant, easy to collect, circumvent the ethical concerns and risk of teratoma formation, yet resemble primitive embryonic stem cells more closely than adult tissue-derived MSCs. Significant interest has focused on chitosan as a strategy to enhance the properties of MSCs through spheroid formation. This paper details techniques to isolate UCM-MSCs, prepare spheroids on chitosan film, and analyze the effect of spheroid formation on surface marker expression. Consequently, creation of a bilateral patellar tendon injury model in rats is described for in vivo implantation of UCM-MSC spheroids formed on chitosan film. No complication was observed in the study with respect to morbidity, stress rising effects, or tissue infection. The total functional score of the operated rats at 7 days was lower than that of normal rats, but returned to normal within 28 days after surgery. Histological scores of tissue-healing confirmed the presence of a clot in treated defects evaluated at 7 days, absence of foreign body reaction, and progressing healing at 28 days. This bilateral patella tendon defect model controls inter-individual variation via creation of an internal control in each rat, was associated with acceptable morbidity, and allowed detection of differences between untreated tendons and treatments.

This paper describes the preparation and evaluation of umbilical cord matrix-derived mesenchymal stem cells spheroids with a bilateral patellar tendon defect model in a rat. This model was associated with an acceptable morbidity and was found to detect differences between untreated and treated tendons, and between the two treatments tested.

쥐에서 양측 슬 개 골 힘 줄 부상 모델에서 줄기 세포 치료의 평가

Regenerative medicine provides novel alternatives to conditions that challenge traditional treatments. The prevalence and morbidity of tendinopathy across ...

The Tibial Fracture-Pin Model: A Clinically Relevant Mouse Model of Orthopedic Injury

The tibial fracture-pin model is a mouse model of orthopedic trauma and surgery that recapitulates the complex muscle, bone, nerve, and connective tissue damage that manifests with this type of injury in humans. This model was developed because previous models of orthopedic trauma did not include simultaneous injury to multiple tissue types (bone, muscle, nerves) and were not truly representative of human complex orthopedic trauma. The authors therefore modified previous models of orthopedic trauma and developed the tibial fracture-pin model. This modified fracture model consists of a unilateral open tibial fracture with intramedullary nail (IMN) internal fixation and simultaneous tibialis anterior (TA) muscle injury, resulting in mechanical allodynia that lasts up to 5 weeks post injury. This series of protocols outlines the detailed steps to perform the clinically relevant orthopedic trauma tibial fracture-pin model, followed by a modified hot plate assay to examine nociceptive changes after orthopedic injury. Taken together, these detailed, reproducible protocols will allow pain researchers to expand their toolkit for studying orthopedic trauma-induced pain.

The tibial fracture-pin model is a clinically relevant model of orthopedic trauma comprising a unilateral open tibial fracture with intramedullary nail internal fixation and simultaneous injury to the tibialis anterior muscle. Thermal sensitivity in this model can be measured using a 45 s hot plate paradigm.

The tibial fracture-pin model is a mouse model of orthopedic trauma and surgery that recapitulates the complex muscle, bone, nerve, and connective tissue ...

신경과학

Development and Evaluation of a Rat Model of Full-Thickness Cartilage Defects

Cartilage defects of the knee joint caused by trauma are a common sports joint injury in the clinic, and these defects result in joint pain, impaired movement, and eventually, knee osteoarthritis (kOA). However, there is little effective treatment for cartilage defects or even kOA. Animal models are important for developing therapeutic drugs, but the existing models for cartilage defects are unsatisfactory. This work established a full-thickness cartilage defects (FTCD) model by drilling holes in the femoral trochlear groove of rats, and the subsequent pain behavior and histopathological changes were used as readout experiments. After surgery, the mechanical withdrawal threshold was decreased, chondrocytes at the injured site were lost, matrix metalloproteinase MMP13 expression was increased, and type II collagen expression decreased, consistent with the pathological changes observed in human cartilage defects. This methodology is easy and simple to perform and enables gross observation immediately after the injury. Furthermore, this model can successfully mimic clinical cartilage defects, thus providing a platform for studying the pathological process of cartilage defects and developing corresponding therapeutic drugs.

This protocol establishes a full-thickness cartilage defects (FTCD) model by drilling holes in the femoral trochlear groove of rats and measuring the subsequent pain behavior and histopathological changes.

전층 연골 결손의 쥐 모델 개발 및 평가

Cartilage defects of the knee joint caused by trauma are a common sports joint injury in the clinic, and these defects result in joint pain, impaired ...

Trilineage Fluorescent Mice를 사용한 정확한 성장판 손상 연구

Tricolor Transgenic Murine Model for Studying Growth Plate Injury

The cartilage growth plates in the bones of children enable limb lengthening but are weak relative to the bone, making them prone to fracturing when bones are overloaded.&#160;Better treatments for severely fractured growth plates are needed because the response to injury is a bony bridge that prematurely fuses the growth plate, leading to stunted and/or crooked limbs. Murine models of growth plate injury are advantageous for mechanistic studies, but&#160;are challenging because it is difficult to visualize and precisely injure the small growth plates in young mice.&#160;We describe here an improved growth plate injury model using transgenic mice with tri-lineage fluorescent reporters for collagen types I, II, and X.
These mice show native fluorescence associated with the three primary substrata of the growth plate. A growth plate injury similar to a Salter-Harris Type II injury is created reproducibly with a bur using the hypertrophic section of the growth plate as a reference during live imaging under fluorescence stereo microscopy guidance. Frozen histology analysis of the native fluorescence simplifies assessing the cellular response to injury. This methodology represents a substantial leap in growth plate injury research, providing a detailed and reproducible method for investigating pathology and evaluating new therapeutic strategies.

저자 스포트라이트: Advancing Growth Plate Injury Model Using Trilineage Fluorescent Reporter in Mice (생쥐에서 Trilineage 형광 리포터를 사용한 성장판 손상 모델 발전)

This protocol describes an improved mouse model for adolescent bone growth plate injuries. Using transgenic mice with tri-lineage fluorescent reporters for collagen types I, II, and X, the primary matrices associated with three different substrata of the growth plate, injury placement is guided by native fluorescence under the microscope.

성장판 손상을 연구하기 위한 Tricolor Transgenic Murine 모델

The cartilage growth plates in the bones of children enable limb lengthening but are weak relative to the bone, making them prone to fracturing when bones ...

쥐 경골 성장 플레이트 손상 모델 수리 메커니즘을 특성화하고 성장 플레이트 평가 재생 플레이트 전략

요약

더 많은 비디오 탐색

이 비디오의 챕터

뼈 재생을위한 인적 Perivascular 줄기 세포의 이용

산만 Osteogenesis, 또는 임계 크기의 결함의 치유는 Intramembranous 골화을 평가하기위한 Rigidly 안정 골절 만들기

엔지니어링 전방 십자 인대 이식의 평가 흉선 쥐 모델

성인 마우스 숫자 절단 및 재생 : 포유류 블라스터 마 형성 및 intramembranous Ossification을 조사하는 간단한 모델

사용자 지정 외부 Fixator를 안정화 하는 쥐에서 안정적이 고 재현 가능한 크기의 중요 한 단편 대 퇴 결함 모델

쥐에서 양측 슬 개 골 힘 줄 부상 모델에서 줄기 세포 치료의 평가

The Tibial Fracture-Pin Model: A Clinically Relevant Mouse Model of Orthopedic Injury

전층 연골 결손의 쥐 모델 개발 및 평가

성장판 손상을 연구하기 위한 Tricolor Transgenic Murine 모델

성장판 손상을 연구하기 위한 Tricolor Transgenic Murine 모델