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重度の骨癒合障害の解析のためのマウス大腿骨閉鎖骨折モデルのセグメント欠陥適応
A segmental defect adaptation of the mouse closed femur fracture model for the analysis of severely impaired bone healing.
PMID: 32613172 PMCID: PMC7323699. DOI: 10.1002/ame2.12114.
抄録
目的:
非結節性軟骨内膜骨癒合の特徴をより明確にし、臨床的に困難な骨修復における臨界サイズの欠損部の癒合のための新規治療法を評価するために、マウス大腿骨の三点曲げ閉鎖骨折の技術を応用した骨損傷のセグメント欠損モデルを作成した。
Objective: To better characterize nonunion endochondral bone healing and evaluate novel therapeutic approaches for critical size defect healing in clinically challenging bone repair, a segmental defect model of bone injury was adapted from the three-point bending closed fracture technique in the murine femur.
方法:
マウス大腿骨は、プラスチック製スペーサーを用いた髄内ねじ棒で外科的に安定化され、欠損部は異なるサイズに調整された。異なる欠陥の治癒は、8weeks posturgeryまでの放射線学と組織学によって分析された。このモデルが分子治療の効果を評価するのに有効かどうかを判断するために、BMP-2を欠損部に適用し、治癒の有無を調べた。
Methods: The mouse femur was surgically stabilized with an intramedullary threaded rod with plastic spacers and the defect adjusted to different sizes. Healing of the different defects was analyzed by radiology and histology to 8 weeks postsurgery. To determine whether this model was effective for evaluating the benefits of molecular therapy, BMP-2 was applied to the defect and healing then examined.
結果:
髄内スペーサーは欠損部の維持に有効であった。カルス骨形成は開始されたが、2.5mm以上の欠損サイズでは停止し、8週間の治癒までカルス骨形成の進展は見られなかった。致命的な大きさの欠損部では、軟骨の発達は治癒の非常に早い段階で減衰したが、骨の発達は見られなかった。BMP-2治療は欠損部の常駐細胞の骨形成を促進したが、術前の骨構造への治癒が成功していることを示すために、それ以上のカルスの発達は見られなかった。
Results: Intramedullary spacers were effective in maintaining the defect. Callus bone formation was initiated but was arrested at defect sizes of 2.5 mm and above, with no more progress in callus bone development evident to 8 weeks healing. Cartilage development in a critical size defect attenuated very early in healing without bone development, in contrast to the closed femur fracture healing, where callus cartilage was replaced by bone. BMP-2 therapy promoted osteogenesis of the resident cells of the defect, but there was no further callus development to indicate that healing to pre-surgery bone structure was successful.
結論:
閉鎖骨折モデルに適応したこのセグメント欠損は、マウス骨修復モデルの大腿骨の治癒を著しく阻害し、難度の高い骨損傷を反映しています。これは調整可能であり、治癒不全や治療アプローチの有効性を確認するために閉鎖骨折モデルと比較することができる。
Conclusions: This segmental defect adaptation of the closed femur fracture model of murine bone repair severely impairs callus development and bone healing, reflecting a challenging bone injury. It is adjustable and can be compared to the closed fracture model to ascertain healing deficiencies and the efficacy of therapeutic approaches.
Published 2020. This article is a U.S. Government work and is in the public domain in the USA. Animal Models and Experimental Medicine published by John Wiley & Sons Australia, Ltd on behalf of The Chinese Association for Laboratory Animal Sciences.