A rabbit model of avascular necrosis of femoral head using surgical trauma and systemic steroids

Abstract

Objective: avascular necrosis of the femoral head (ANFH) is a disease caused by the diminished circulation of the femoral head. The incidence of the disease is increasing and it has heavy socioeconomical burden. Animal models are indispensable for the development of new treatments for bone avascular necrosis. There is not any reliable animal model for simulating the early stages of femoral head osteonecrosis. The aim of this study is to present an animal model of femoral head osteonecrosis induced by systemic steroid use combined with surgery. Methods: six New Zealand White rabbits were divided into 3 groups. Each group contained 4 femoral heads. For the induction of osteonecrosis, every hip underwent surgical dislocation followed by cauterization of extraperiosteal vessels around the femoral head and ligamentum teres resection. A single dose intramuscular steroid was administered to each rabbit. Rabbits were sacrificed at 2nd, 4th and 6th weeks and femoral heads were sent to histological evaluation. Results: the femoral heads showed typical signs of avascular necrosis at the end of 2nd week. In addition to osteocyte loss and marrow necrosis, there was also new osteoblast formation at the end of 4th week. At the end of 6th week, epiphyseal new bone formation next to large necrotic areas were visible. Conclusion: these results suggest that the single steroid administration combined with hip luxation and cauterization of neck vessels may create femoral head osteonecrosis in rabbits in a repeatable and reliable manner. This model can be presented as an alternative model for the new studies on the treatment of femoral head avascular necrosis in the early stage. / Amaç: femur başı avasküler nekrozu (FBAN), femur başının kanlanmasındaki azalmadan kaynaklanan, görülme sıklığı giderek artan ve ağır sosyo-ekonomik etkileri olan bir hastalıktır. Hayvan modelleri, kemiklerdeki avasküler nekrozlar için yeni tedavi yöntemlerinin oluşturulmasında vazgeçilmezdir. Halen, erken dönem FBAN’yi simüle edebilen güvenilir bir hayvan modeli yoktur. Bu çalışmanın amacı, cerrahi ve sistemik steroid kombinasyonu ile tavşanda FBAN modeli oluşturmaktır. Yöntemler: altı Yeni Zelanda beyaz tavşanı 3 gruba ayrıldı. Her grup 4 femur başı içermekteydi. FBAN oluşturmak için her kalçaya cerrahi olarak dislokasyon, femur boynu periosteal damarların koterizasyonu ve ligamentum teres eksizyonu yapıldı. Sonrasında her tavşana tek doz intramusküler steroid uygulandı. Gruplardaki hayvanlar sırasıyla 2., 4. ve 6. haftalarda sakrifiye edildi ve tüm femur başları rezeke edildi. Femur başları histolojik olarak avasküler nekroz bulguları açısından değerlendirildi. Bulgular: ikinci haftanın sonunda incelenen femur başlarında tipik histolojik avasküler nekroz bulguları mevcut idi. Dördüncü hafta sonunda alınan örneklerin yapılan histolojik değerlendirmelerinde osteosit kaybı ve kemik iliği nekrozuna ek olarak osteoblast oluşumları görüldü. Altıncı hafta sonunda yapılan incelemelerde epifizyel alanlarda geniş kemik iliği nekrozlarına ek olarak yeni kemik oluşumları görüldü. Sonuç: bu sonuçlar, femur başı luksasyonu ve koterizasyonu ile tek doz steroid uygulamasının tavşanlarda güvenilir ve tekrarlanabilir şekilde femur başı nekrozu oluşturduğunu göstermektedir. Bu model, femur başı osteonekrozlarının erken dönem tedavisi araştırmalarında kullanılabilecek bir seçenek olarak sunulabilir.