Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

En Contusive Model af Unilateral Cervikal Rygmarvsskader Brug af Uendelige Horizon Impactor

Published: July 24, 2012 doi: 10.3791/3313
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,2
1International Collaboration on Repair Discoveries (ICORD), University of British Columbia, 2Department of Orthopaedics, University of British Columbia

Summary

En pålidelig og reproducerbar måde at frembringe en cervikal ensidig rygmarvsskade hjælp af uendelige Horizon slaglegemet beskrevet. Fremgangsmåden drager fordel af et designet ramme og fastspænde at stabilisere rygsøjlen. Den standardiserede procedure og biomekaniske skade parametre resultere i tilstrækkelig og vedvarende skader.

Abstract

Mens størstedelen af ​​humane rygmarvsskadede forekommer i den cervikale rygmarv, at langt størstedelen af ​​laboratorieforskning anvender dyremodeller for rygmarvsskade (SCI), hvor den thorakale rygmarven er skadet. Derudover, fordi de fleste mennesker ledning skader opstår som følge af stump, ikke-penetrerende traumer (f.eks motorkøretøjsulykke, sportslige skade), hvor rygmarven er voldsomt ramt af fordrevne knogle eller blødt væv, de fleste af SCI forskere er af den opfattelse at de fleste klinisk relevante skadesindikatorer modeller er dem, hvor rygmarven hurtigt contused. 1 derfor et vigtigt skridt i den prækliniske evaluering af nye behandlinger på vej til menneskelig oversættelse er en vurdering af deres effekt i en model af kontusion SCI inden Den cervikale rygmarv. Her beskriver vi de tekniske aspekter og deraf følgende anatomiske og adfærdsmæssige resultater af en ensidig contusive model af livmoderhalskræft SCI, der beskæftigerInfinite Horizon rygmarvsskade attrap.

Sprague Dawley-rotter gennemgik en venstre-sidet ensidig laminektomi ved C5. For at optimere reproducerbarheden af ​​de biomekaniske, funktionelle og histologiske resultater af skaden model, vi contused de rygmarve med en slagkraft på 150 kdyn, en indvirkning bane på 22,5 ° (dyr roteret ved 22,5 °), og en effekt placering off af midterlinjen på 1,4 mm. Funktionel opsving blev vurderet ved hjælp af cylinderen opdræt testen, vandret stige test, grooming test og modificeret Montoya har trappe test for op til 6 uger, hvorefter rygmarve blev vurderet histologisk for hvid og grå stof sparsom.

Skaden model præsenteret her bibringer konsekvent og reproducerbar biomekaniske kræfter til rygmarven, et vigtigt træk ved en eksperimentel SCI model. Dette resulterer i diskrete histologisk skade laterale halvdel af rygmarven, der hovedsagelig indeholdt til tHan ipsilaterale side af skade. Skaden tåles godt af dyrene, men ikke resulterer i funktionelle underskud i forben, som er væsentlige og vedvarende i ugerne efter skaden. Den cervikale ensidige skade model præsenteres her, kan være en ressource for forskere, der ønsker at vurdere potentielt lovende behandlinger forud for menneskelig oversættelse.

Protocol

1. Opsætning: Ramme og klemme er konstrueret til at holde dyr

  1. Rammen og klemme til at holde dyret var specialdesignet til at rumme den Uendelige Horizon (IH) Rygmarvsskader Impactor.
  2. Bunden af rammen er en aluminium platform skåret i de følgende dimensioner (30,2 cm x 20,3 cm x 1,3 cm) med henblik på at passe ind i tabel guide beslaget, der kommer standard med IH enheden (figur 1A).
  3. Fire Flexaframe support trædeflader (Fisher Scientific, Toronto, ON) er fastgjort til platformen og otte Flexaframe støttestænger (Fisher Scientific, Toronto, ON, 30,5 cm) er samlet ved hjælp af otte Flexaframe støtte stik (Figur 1B).
  4. To yderligere Flexaframe støtte forbindelsesdele, der er knyttet til de midterste to stænger, huse den fremstillede brugerdefinerede gælder for bøjlen (fig. 1B).
  5. Den vinkel, som dyrets rygmarv drejes i forhold til lodret er fastlagt ved keeping af en af den horisontale stang på plads og at variere højden af den anden vandrette stang (figur 2).
  6. Klemmen er 35,6 mm lang, 25,4 mm og med en 7,6 mm kæbe konstrueret til stift gribe fat under den tværgående processen fra C4 til C6 (figur 1C). Yderligere detaljer om klemmen konstruktion er blevet beskrevet tidligere af Choo et al., 2009.

2. Kirurgi

  1. Sprague Dawley-hanrotter (Charles River Laboratories), der vejer 300-350 g blev bedøvet ved isofluran (4% til induktion og 2% vedligeholdelse) i oxygen (1 L / min).
  2. Når dyrene er under planet af anæstesi, er dyret anbringes i en stereotaktisk ramme (Kopf, Tujunga, CA).
  3. At minimere blødning under den kirurgiske procedure 0,4 ml af lidocain (20 mg / ml; Bimeda - MTC Animal Health Inc., Cambridge, Ontario, Canada) med epinephrin injiceres intramuskulært omkring operationsstedet i dorsal halsområde.
  4. En 4-5 cm dorsale midtlinieincision er lavet ved hjælp af en steril skalpel (# 15), startende fra bunden af ​​kraniet og strækker sig caudalt.
  5. Sterile Adson pincet anvendes til ligeud dissekere gennem dorsale muskulatur at nå rygsøjlen, og en steril Alm retraktor (fine Science Tools, North Vancouver, BC) er indsat for at holde musklerne spredt fra hinanden.
  6. Brug af # 15 skalpel, musklerne overlejrer lagene af C4-C7 er skrabet væk, starter i midtlinjen og fejede dem ud til siden.
  7. Et snit med en steril skalpel (# 15) til musklen fastgjort til de tværgående tappe på begge sider af ryggen for at passe klemmen under de tværgående tappe C4 til C6.
  8. Med en steril fin tippet Friedman-Pearson Rongeur (fine Science Tools, North Vancouver, BC), er den venstre C5 lamina forsigtigt at visualisere dura og rygmarv.
  9. En stang med en diameter på 1,5 mm glider under armenetil at understøtte dyret op og derved øge rygsøjlen let og lette klemme insertion.
  10. Monter kæben af ​​den sterile klemme på laterale tværgående processer C4 til C6 og stram skruerne.
  11. Fjern Alm retraktor.

3. Rygmarvsskader

  1. Efter at klemmen er monteret på dyret, er dyret bevæges til den IH slaglegemet.
  2. Klemmen indsættes i metal holdere på de to midterste stativets stænger, der er sikret i en vinkel på 22,5 ° ud af vandrette (figur 2).
  3. Den saks Jack, der giver stabile højdejusteringer (VWR, Mississauga, ON) hæves indtil dyret ligger fladt.
  4. Sikre, at klemmen er vandret ved at anbringe en lille cylinder niveau oven på klemmen, og ved at stramme skruerne. Det er vigtigt, at alle skruer er strammet, og opsætningen er stiv uden bevægelse.
  5. Den resterende del af proceduren udføres under en MICRoscope (Leica MZ8).
  6. Sænk og sigter slaglegemets spidsen (15 mm i diameter, med afrundede kanter) ved hjælp af den lodrette justeringsknappen og de to vandrette justeringsgrebene på IH attrappen indtil midten af ​​slaglegemet spids svæver over toppen af ​​C6 spinosus proces.
  7. Når slaglegemet spidsen er centreret, dreje y-aksen justeringsknappen en og to femte gang (1,4 mm) for at flytte spidsen lateralt i venstre side og x-aksen vandret justeringsknappen til at flytte slaglegemet spidsen til midten af ​​C5.
  8. Sænk spidsen, indtil det er lige over dura at kontrollere, at attrappen spidsen sigter den laterale halvdel af grå materie.
  9. Drej den lodrette justeringsknappen to bliver at hæve spidsen 4 mm over dura.
  10. Sørg for, at virkningen området er tørt ved hjælp af en vatpind eller en pind.
  11. Indstil den ønskede kraft til 150 kdyn på programmet og klikke på "Start eksperiment" for at udløse attrappen.
  12. Efter skaden, er såret lukket Layers med 5-0 Vicryl suturer. Buprenorphin (0,03 mg / kg SC, Temgesic; Schering-Plough Corporation, Kenilworth, NJ) og saltvand (10 ml) subkutant før og to gange dagligt i to dage efter indgrebet. Dyrene tæt overvåget to gange om dagen i 2 uger og et en uge i 6 uger efter skaden.

4. Repræsentative resultater

Tyve Ni Sprague Dawley-hanrotter (Charles River Laboratories), der vejer 300-350 g, blev såret ved en kraft indstilling af 150 kdyn. Slaglegemet spids var rettet 1,4 mm lateralt til midterlinjen i en vinkel på 22,5 ° ud af lodret. Den gennemsnitlige faktiske kraft, var 155,55 ± 0,73 kdyn. Den gennemsnitlige forskydning var 1512,72 ± 27,86 um og hastigheden var 120,24 ± 0,52 mm / s (figur 3).

Behavior Effektmål

Funktionel opsving blev vurderet ved hjælp af horisontale stigen testen, cylinder opdræt test, grooming test,og modificeret Montoya trappe test 1. Dyrene blev trænet før skaden og vurderes på 2, 4 og 6 uger efter skaden. Der var betydelige forben forringelser vedvarende i hele forsøgsperioden.

Vandret Ladder test. Før skaden, der dyr kun 4,75 ± 0,73% fejl på den ipsilaterale forlem, medens gennemløber over uregelmæssigt fordelte vandrette stige. Efter skaden, viste dyr, der er markeret stigning i procentdelen af ​​forlem fejl. De ipsilaterale forlem procentvise fejl var 26,97 ± 2,92%, 26,23 ± 2,84% og 22,06 ± 2,05% ved 2, 4 og 6 uger efter skaden, henholdsvis (fig. 4A). Vigtigt er det, blev forben værdiforringelse på denne test opretholdes i de 6 uger.

Cylinder Opdræt test. Den procentdel af ipsilateral forben (venstre + begge) brug i løbet af efterforskningen faldet betydeligt efter SCI.Forud for skaden, dyrene brugt ipsilaterale forben 75,12 ± 2,25%. Efter skaden dyrene anvendt i ipsilaterale forlem 8,59 ± 1,80% ved 2 uger, 14,25 ± 2,65% ved 4 uger og 11,76 ± 2,66% ved 6 uger (figur 4B).

Modificeret Montoya trappe test. Antallet af pellets hentede med den ipsilaterale forlem faldt drastisk efter skaden. Forud for skaden, dyrene indsamlet 84,85 ± 2,88% af de fødevarer belønninger. Dog på 2, 4 og 6 uger efter skaden, hentes dyrene kun 30,91 ± 4,03%, 28,94 ± 4,38% og 25,86 ± 3,09% af pellets (fig. 4C).

Soignering test. Der var dramatiske fald i plejeprodukter scorer efter skade. Efter SCI, var de ipsilaterale grooming scorer 2 uger: 2,00 ± 0,17, 4 uger: 1,83 ± 0,17 og 6 uger: 1,79 ± 0,11 (Figure 4D).

Histologiske Resultater

White stof og grå stof sparsom. Et eksempel på en rygmarvsskade ved en kraft på 150 kdyn, vinkel på 22,5 ° og laterale Formålet med 1,4 mm er vist i figur 5. Skaden medført betydelig skade på grå og hvid substans på den ipsilaterale side. Både corticospinal og rubrospinal skrifter blev såret og 23 ud af 29 dyr havde parenkymalt skader, der er indeholdt på den ipsilaterale side. Den langsgående skadernes omfang af den hvide og grå stof var 2400 rostrally og 2400 kaudalt (figur 6). Ved tilsætning af afsnit for at tilvejebringe en grov vurdering af "kumulativ spredning" af hvide og grå substans besparende (2000 um rostralt og caudalt til centrum), den ipsilaterale side havde kun 51,8% af det hvide skånet stof og 39,7% af grå substans resterende sammenlignet med den kontralaterale side (fig. 6).

<img alt = "Figur 1" src = "/ files/ftp_upload/3313/3313fig1.jpg" />
Figur 1. Infinite Horizon rygmarvsskade attrap. A. Infinite Horizon slaglegemet og overordnet sat op. B. Ramme oprettet. C. Close-up billede af klemmen for at holde livmoderhalskræft tværgående processer. D. Specifikation (enhed: inch) af klemmen. Foreslået tolerance <0,002 i (Choo et al. 2009). Klik her for at se større figur .

Figur 2
Figur 2. A. Illustration og tilsvarende ramme indstillet til at opnå rygmarv rotation 0 ° (neutral) eller B. 22,5 ° med den laterale formål 1,4 mm.

Figur 3
Figur 3. Repræsentant kraft og forskydning grafer for Infinite Horizon attrap. Pilen indicates den tid, attrappen spids har nået 20 kdyn og det punkt, hvor optagelsen af ​​forskydning initieres. Den faktiske kraft læses fra toppen af ​​den kraft vs tid-kurven, og den tilsvarende forskydning beregnes. Graferne nedenfor viser en typisk 150 kdyn kontusion, A. Displacement vs tid grafen, B. Kraft vs tid grafen. Disse grafer viser, at den faktiske opnåede kraft var 152 kdyn, og attrappen forskydning i ledningen blev målt til at være 1287 um. Klik her for at se større figur .

Figur 4
Figur 4. Adfærdsmæssige vurderinger af kraft 150 kdyn, slaglegeme vinkling på 22,5 ° og målet med 1,4 mm tilbage af midterlinjen. A. Vandret stige test. B. Cylinder opdræt test. C. Modificeret Montoya trappe test. D. Grooming test. Den ipsilaterale forlem resulterede i signifikant og bæredygNed svækkelser i forhold til den kontralaterale forlem.

Figur 5
Figur 5. Repræsentative billeder af den forurettede rygmarven fra rostralt 1600 um til caudale 1600 um.

Figur 6
Figur 6. Histologiske vurderinger. A. Procent hvid og grå stof skånet. Matter omkring 2000 um af epicentret for skaden var stort set skånet. B. Kumulativ hvid og grå materie sparet inden 2000 um fra epicentret for skader. Den ipsilaterale side var betydeligt mindre skånet hvid og grå stof i forhold til den kontralaterale side. Klik her for at se større figur .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I dette papir, beskriver vi en cervikal ensidig kontusion model under anvendelse af Infinite Horizon (IH) slaglegeme ved en kraft på 150 kdyn, en vinkel på 22,5 ° fra vertikal, og en lateral formål 1,4 mm fra midterlinien. Med disse indstillinger, var vi i stand til at producere vedvarende adfærdsmæssige underskud i ipsilaterale forben med parenkymale forstyrrelser indeholdt stort set til den ipsilaterale side, hvor det fremgik, at betydelig skade sket på de regioner, hvor de rubrospinal, reticulospinal, vestibulospinal og corticospinal skrifter ville forventes at løbe. Udviklingen af ​​denne model fandt sted i en serie af tre forsøg, som etablerede den optimale skade kraft, virkning beliggenhed ud af midterlinjen, og graden af ​​rotation. For det første fandt vi, at skade kræfter under 150 kdyn ikke producerer tilstrækkelige og vedvarende funktionelle mangler. Derudover, med attrappen spidsen rammer snoren lodret (dvs. uden rotation), vi ofte observeret spidser i fOrce vs tidskurver, hvilket tyder på, at attrappen spidsen blev ramte benet på den ventrale side af rygmarvskanalen. Mange af disse dyr heller ikke har alvorlige eller vedvarende funktionelle mangler. I overensstemmelse med dette, histologisk analyse tab i disse dyr med pludselige kræfter pigge, viste parenchymale skade, var både mild og meget sideværts placeret i rygmarven. Vi har derfor roteret de dyr, således at bane af slaglegemet var 22,5 ° ud af den lodrette midterlinjen. Ved at have slaglegemet spids kommer i mere vinkelret på rygmarv, besluttede vi problemet med spidsen rammer ventrale gulv spinalkanalen, men vi har observeret betydelig parenkymale skade på den kontralaterale side af rygmarven. Endelig har vi formål slaglegemet ved tre forskellige afstande væk fra midterlinjen 1,0, 1,2 og 1,4 mm, under anvendelse af en 150 kdyn kraft og en vinkel på 22,5 °. Vi bemærkede, at der ikke var nogen adfærdsmæssige forskelle mellem 1,0, 1,2 og 1,4 mm SEttings, men som mål for virkningen blev flyttet lateralt, det var mere sandsynligt, at brutto-parenkymale skaden kunne være indeholdt i den ipsilaterale side. Vi har derfor ankom til vores nuværende ensidige kontusion indstillinger for en 150 kdyn skade leveret på 22,5 ° ud af lodret, med attrappen spidsen sigte 1,4 mm til venstre for midterlinjen.

Begrundelsen for at gøre livmoderhalskræft skade modeller til rådighed for afprøvning af SCI behandlinger er klar: størstedelen af ​​individer lider ledning skader i halshvirvelsøjlen, øvre ekstremitet funktion er altafgørende for disse personer, og kliniske forsøg med nye neuroprotektive eller neuroregenerative interventioner fokuserer i stigende grad om livmoderhalskræft SCI patienter med henblik på at bruge segmenter motor nyttiggørelse som et resultat foranstaltning. Skade til livmoderhalskræft rygmarven kan ske via laceration, komprimering eller kontusion. Blandt disse skade modeller bedst kontusion og komprimering skader repræsenterer den patofysiologiske proces observeret i den menneskelige SCI. 1,2,3 Ifølge en nylig undersøgelse af SCI forskningsverdenen, 72% af de 324 adspurgte enige om, at kontusion skade, er den mest klinisk relevante skade model af SCI. 1

Idet Reginald Allen beskrivelse af det første eksperimentelle vægt-drop indretning til generering rygmarvsskader i laboratoriet indstilling 4, er en række kontusion indretninger er blevet udviklet i et forsøg på at optimere reproducerbarhed og generelt simulere patologien af human skade. 3. Nye York University attrappen bruger elektromekaniske komponenter til at måle skade fordrivelse og hastighed under vægttabet. 5,6 Her er kvæstelsernes omfang dikteret af den højde, hvorfra vægten tabes. I modsætning hertil. I Ohio State University (OSU) slaglegemet og multimechanism skade, der er konstrueret af Choo et al (2009), er den maksimale forskydning af rygmarven bestemmes, og den kraft upartiskTED til ledningen måles derefter. Den IH slaglegeme er forskellig ved, at brugeren dikterer den påførte kraft, og derefter forskydning måles. Selv om hver af disse systemer (vægt-drop-forskydningskurven-kontrol versus force-kontrol) har sine teoretiske fordele, den relative brugervenlighed, kommerciel tilgængelighed og tilgængeligheden af ​​teknisk support fra producenten af ​​IH attrappen har gjort det stadig mere populære i de seneste år.

Fra et teknisk perspektiv, må vi konstatere, at væsentlige ændringer blev foretaget i metoden til fastspænding af dyrene og sikre dem før effekt (Figur 1). For at forbedre på sammenhængen i vores skader og for at imødekomme den unikke anatomi halshvirvelsøjlen, vi stabiliseret dyrene med en specialbygget spænde system, der fast griber de tværgående processer i nakken. 7 Da klemmer, der leveres med IH slaglegemet er beregnet til at holde spiNous processer i brysthvirvelsøjle, vi følte, at de ikke var så velegnet til de meget mindre torntappene af halshvirvelsøjlen. Rammen og spænde system holder dyrene meget stift under anslaget, med næsten ingen "glidning" mellem klemmen og rygsøjlen. 7 Spærringsanordningen er forholdsvis let at bruge og anvende til rygsøjlen. En række praktikanter og teknikere i laboratoriet har anvendt det med konsekvent succes. Yderligere dissektion af det bløde væv mere lateralt ud for dorsale aspekt af halshvirvelsøjlen er dog nødvendig for at forstå de tværgående processer, og blødning kan opstå derved. Hæmostase opnås typisk ved simpelthen at anvende et let tryk med en lille stykke kirurgisk svamp. Endvidere er spændebåndet designet specielt til dyr i 300-350 g vægtområde og ville skulle modifikation rumme mindre dyr (skønt dette vil kunne opnås med afstandsstykker indgivet between af de to grene af klemme).

Med hensyn til det tilsigtede mål for skade formål vi at skade både corticospinal (CST) og rubrospinal (RST) skrifter i den ipsilaterale side, idet disse begge spiller en rolle i forlem funktion hos gnavere. 8 I vores undersøgelse funktionelle underskud blev vurderet med den vandrette stigen testen, cylinder opdræt test, grooming test og Montoya trappe test. Både den horisontale stigen test og cylinder opdræt er værdifulde vurderinger efter livmoderhalsen skade modeller. 8,9,10,11 Den vandrette stigen Testen tvinger dyrene til at bruge både deres sårede og skadede forbens at komme på tværs af stigen, og dermed Testen måler den kompenserende og adaptive funktion af forben. Under den skade uddannelse, typisk dyr vil "gribe" eller placere deres forpote på stængerne med deres tal, mens krydser stigen. Efter svære eller moderate cervikale ensidige blodudtrædninger, er det meste af denne motor funktion abolished, og dyr er ikke længere i stand til konsekvent at placere eller forstå de trin. 2,12 Cylinderen opdræt Testen undersøger genopretning naturligt ved at analysere frivillig forben brug. Typisk, er brugen af ​​de sårede forben, mens du udforsker dramatisk reduceret efter en skade. Tabet af disse funktioner er sandsynligvis relateret til en kombination af både axon forstyrrelser og til udryddelse af motoriske neuroner på læsion epicentret, som innerverer disse muskler som deltoid, biceps, extensor carpi radialis longus og extensor carpi radialis brevis muskler. 13 grooming test, som cylinderen opdræt test undersøger grov naturlige adfærd af dyrene. Den modificerede Montoya Trappen evaluerer ciffer funktioner, eller finkontrol, af forbenene. Overraskende til dato, er der kun en undersøgelse, der har udnyttet den ændrede Montoya har trappe test i cervikal SCI. 14 Sammen disse tests evaluere både de fine og grove komponenter i den samledeforlem funktioner.

Andre undersøgelser har også beskrevet cervikale kontusion modeller, som er typisk blevet udformet med en vis modifikation af en eksisterende thorax kontusion indretningen. 2,12,15,16,17 Dunham et al. (2011), Popovich et al. (2010) og Sandrow et al. (2008) alle udnyttede IH attrappen. Dunham et al. (2011) kendetegnet skaden model under anvendelse af 100, 200 og 300 kdyn ved at vurdere cylinderen opdræt test Catwalk ganganalyse, vermicelli håndtering test og vandret stige test. Popovich et al. (2010) skadet cervikale rygmarv ved en kraft på 175 kdyn og observerede funktionelle resultater under anvendelse af skråplan testen cylinder opdræt test og BBB test. Sandrow et al. (2008) brugte en kraft på 200 kdyn og deraf følgende forskydninger på 1,6 til 1,8 mm og derefter vurderet adfærdsmæssige resultater med tvungen bevægelse testen, forben åben mark bevægelse, gribestyrke test og gitter walk test. Tidligere arbejde fra vores laboratorium brugt Ohio State University attrappen på 1.5mm forskydning for at teste ensidige cervicale blodudtrædninger (med en maksimal maksimal kraft på 200 kdyn). 18 Gensel et al. (2006) brugte en MASCIS / New York University Slaglegemets anvendelse af 10 g på 6,5 mm og 12,5 mm højde og vurderes adfærdsmæssige resultat med grooming test, vandret stige test, cylinder opdræt test og semi-automatisk Walkway test (Catwalk ganganalyse). Soblosky et al. (2001) anvendte en modificeret Allen vægt dråbe indretning (10,5 g) at skade dyr ved 5,00, 2,50 eller 1,25 mm højde på 25,0 ° vinkel og undersøgt den horisontale stigen testen og cylinderen opdræt test til at vurdere adfærdsmæssige genvinding. Er det vanskeligt at sammenligne vores skade model til undersøgelse af Sandrow et al. (2008), da ingen af ​​funktionelle tests overlapper med vores aktuelle undersøgelse. Når man sammenligner de funktionelle resultater til andre undersøgelser vores nuværende IH injury modeleksperimentet er generelt mindre alvorlig til 300kdyn gruppe fra Dunham et al. (2011), men mere alvorlige end andre cervikale ensidige kontusion rapporter. Dyrene i vores skade modellen ikke var i stand til at udføre de funktionelle tests indtil to uger efter skaden, mens andre skade modeller begynde funktionelle tests startende 1 uge efter skaden. Den vandrette stigen testen. Soblosky et al (2001) rapporterede det samlede antal kiler uden det samlede antal af trin. Den ipsilaterale procent fejl i 6 uger efter skaden for vores nuværende model var omkring 25%, sammenlignet med at studere af Lee et al. (2010) og Gensel et al. (2006), som rapporterede fejl i området 10 - 15% og Dunham et al. (2011), der rapporterede 40% fejl for 300 kdyn gruppen og 20% ​​for de 100 og 200 kdyn grupper. For cylinderen opdræt testen. Popovich et al (2010) rapporterede varigheden af ​​opdræt. Vores 15-20% af ipsilateral forlem anvendelse til 22,5 ° vinkel var sammenlignelig med den beskrevet med en 5.0 mm Vægt drop. 12 Sammenligning af de adfærdsmæssige mangler, der førte fra NYU slaglegemets, Gensel et al. (2006) rapporterer en fuldstændig afskaffelse af ipsilateral forpote brug for 12,5 mm højde. Dunham et al. (2011) rapporteret om 5, 10 og 20% ​​ipsilaterale forben brug for 100, 200 og 300 kdyn dyr. Til grooming testen, scorede vores dyr er mindre end skade grupper rapporteret af Gensel et al. (2006).

Histologisk skaden model præsenteret her generelt fremkalder en større parenkymale beskadigelse i forhold til andre cervikale hemicontusion skade modeller, men mindre end det tab, rapporteret af Popovich et al. (2010). Den rostralt og caudalt forlængelse af vores skade var 4,8 mm, sammenlignet med 8,0 mm i Popovich et al. 4,0 mm i Lee et al. og 3,6 mm i Gensel et al. undersøgelser ved hjælp af IH attrappen, OSU slaglegemet og NYU attrappen, hhv. 2,18 Ved læsion epicenter, fandt vi20% grå sparet i vores skade model, i forhold til Lee et al. (2010) 10%, Gensel et al. (2006) på 20-50%, og Soblosky et al. (2001) ved 31-99%. For hvide substans sparsom, præsenterede skaden model her forlod omkring 20% væv tilbage i centrum i forhold til 30% i Lee et al, (2010), 5 - 10%. I Gensel et al, (2006) og 18 -. 62 % i Soblosky et al., (2001) på læsionen epicentret. I undersøgelsen. Af Lee et al, (2010) rubrospinal tarmkanalen lidt betydelig skade, men corticospinal tarmkanalen ofte forekom intakte. Popovich et al. (2010) rapporterede fuldstændig afskaffelse af de to skrifter. Gensel et al. (2006) rapporteret delvis skade på corticospinal tarmkanalen og fuldstændig destruktion af rubrospinal kanalen for begge højdeindstillinger. Soblosky et al. (2001) rapporterer delvis skade af rubrospinal tarmkanalen, men ingen skade på corticospinal tarmkanalen. Disse rapporter yderligere håndhæve vigtigheden af at skade både faldende kontrakter med henblik på at producere tilstrækkelige funktionelle mangler. 19 Det er også værd at bemærke, at Popovich et al. (2010), Gensel et al. (2006) og Soblosky et al. (2001), skader også udvides til den kontralaterale side. Vigtigheden af ​​dette spørgsmål for forlængelse til den modsatte side i vores model er diskutabel, da der ikke var nogen adfærdsmæssige forskelle mellem de skader, der sigter 1,0, 1,2 og 1,4 mm ud af midterlinjen (upublicerede data), men det ville være ønskeligt indeholde skade ipsilaterale side, da vi brugte den kontralaterale side som 'skadede' kontrol. Mens der var i nogle dyr, nogle crossover af parenchmyal beskadigelse på den kontralaterale side, var minimal. Ved sammenligning af repræsentationen af ​​hvide og grå substans skade enten et forhold mellem ipsilaterale og kontralaterale side, eller den absolutte grad af beskadigelse, var der praktisk talt ingen forskel (upublicerede data).

e_content "> Som konklusion, vi rapporterer udviklingen af ​​en ensidig kontusion skade, og håber at give tilstrækkelig detaljer om dens udvikling og teknik. Andre, der ønsker at studere prækliniske SCI terapier kan anvende en sådan model, ved hjælp af en attrap enhed, der er alment tilgængelig (den Uendelige Horizon slaglegemets). Vi er i øjeblikket at udnytte modellen til at evaluere neuroprotektive interventioner, med håb om at give vigtige prækliniske bevismæssig støtte til specifikke behandlinger, før menneskelig oversættelse.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Ingen interessekonflikter erklæret.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Infinite Horizon Impactor Precision Systems and Instrumentation IH-0400
Aluminum metal sheet Metalsupermarlets.com APT6061/500
Flexaframe support foot plates Fishers Scientific 1466625Q
Flexaframe support rods Fishers Scientific 1466610GQ
Flexaframe Support Connectors Fishers Scientific 1466620Q
Clamp1 Custom made Choo et al., 2009
Metal holders Custom made See above
Impactor tip Custom made Diameter: 1.15 mm
Stereotaxic frame David Kopf Instruments Model 900
Cylinder Level YIJIA TOOLS YJ-SL0620
Microscope Leica Model #: MZ8
Laboratory scissor jack VWR 12620-902

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Lee, J. H., Tigchelaar, S., Liu, J., Stammers, A. M., Streijger, F., Tetzlaff, W., Kwon, B. K. Lack of neuroprotective effects of simvastatin and minocycline in a model of cervical spinal cord injury. Exp. Neurol. 225, 219-230 (2010).
  2. Kwon, B. K., Hillyer, J., Tetzlaff, W. Translational research in spinal cord injury: a survey of opinion from the SCI community. J. Neurotrauma. 27, 21-33 (2010).
  3. Gensel, J. C., Tovar, C. A., Hamers, F. P., Deibert, R. J., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. Behavioral and histological characterization of unilateral cervical spinal cord contusion injury in rats. J. Neurotrauma. 23, 36-54 (2006).
  4. Kwon, B. K., Borisoff, J. F., Tetzlaff, W. Molecular targets for therapeutic intervention after spinal cord injury. Mol. Interv. 2, 244-258 (2002).
  5. Allen, A. R. Surgery of experimental lesions of spinal cord equivalent to crush injury of fracture dislocation. J. Am. Med. Assoc. 57, 878-880 (1911).
  6. Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. Graded histological and locomotor outcomes after spinal cord contusion using the NYU weight-drop device versus transection. Exp Neurol. 139, 244-256 (1996).
  7. Gruner, J. A. A monitored contusion model of spinal cord injury in the rat. J. Neurotrauma. 9, 123-128 (1992).
  8. Choo, A. M., Liu, J., Liu, Z., Dvorak, M., Tetzlaff, W., Oxland, T. R. Modeling spinal cord contusion, dislocation, and distraction: characterization of vertebral clamps, injury severities, and node of Ranvier deformations. J. Neurosci. Methods. 181, 6-17 (2009).
  9. Whishaw, I. Q., Piecharka, D. M., Drever, F. R. Complete and partial lesions of the pyramidal tract in the rat affect qualitative measures of skilled movements: impairment in fixations as a model for clumsy behavior. Neural. Plast. 10, 77-92 (2003).
  10. Jones, T. A., Schallert, T. Overgrowth and pruning of dendrites in adult rats recovering from neocortical damage. Brain Res. 581, 156-160 (1992).
  11. Liu, Y., Kim, D., Himes, B. T., Chow, S. Y., Schallert, T., Murray, M., Tessler, A., Fischer, I. Transplants of fibroblasts genetically modified to express BDNF promote regeneration of adult rat rubrospinal axons and recovery of forelimb function. J. Neurosci. 19, 4370-4387 (1999).
  12. Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury. Neuropharmacology. 39, 777-787 (2000).
  13. Soblosky, J. S., Song, J. H., Dinh, D. H. Graded unilateral cervical spinal cord injury in the rat: evaluation of forelimb recovery and histological effects. Behav. Brain Res. 119, 1-13 (2001).
  14. McKenna, J. E., Prusky, G. T., Whishaw, I. Q. Cervical motoneuron topography reflects the proximodistal organization of muscles and movements of the rat forelimb: a retrograde carbocyanine dye analysis. J. Comp. Neurol. 419, 286-296 (2000).
  15. Sandrow, H. R., Shumsky, J. S., Amin, A., Houle, J. D. Aspiration of a cervical spinal contusion injury in preparation for delayed peripheral nerve grafting does not impair forelimb behavior or axon regeneration. Exp. Neurol. 210, 489-500 (2008).
  16. Popovich, P. G., Lemeshow, S., Gensel, J. C., Tovar, C. A. Independent evaluation of the effects of glibenclamide on reducing progressive hemorrhagic necrosis after cervical spinal cord injury. Exp. Neurol. 233, 615-622 (2012).
  17. Dunham, K. A., Siriphorn, A., Chompoopong, S., Floyd, C. L. Characterization of a graded cervical hemicontusion spinal cord injury model in adult male rats. J. Neurotrauma. 27, 2091-2106 (2010).
  18. Lee, J. H., Roy, J., Sohn, H. M., Cheong, M., Liu, J., Stammers, A. T., Tetzlaff, W., Kwon, B. K. Magnesium in a polyethylene glycol formulation provides neuroprotection after unilateral cervical spinal cord injury. Spine (Phila Pa 1976). 35, 2041-2048 (2010).
  19. Alstermark, B., Isa, T., Lundberg, A., Pettersson, L. G., Tantisira, B. The effect of low pyramidal lesions on forelimb movements in the cat. Neurosci. Res. 7, 71-75 (1989).

Tags

Medicin Neuroscience Fysiologi Infinite Horizon Rygmarvsskader Device SCI livmoderhals- ensidig kontusion forben funktion
En Contusive Model af Unilateral Cervikal Rygmarvsskader Brug af Uendelige Horizon Impactor
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lee, J. H. T., Streijger, F.,… More

Lee, J. H. T., Streijger, F., Tigchelaar, S., Maloon, M., Liu, J., Tetzlaff, W., Kwon, B. K. A Contusive Model of Unilateral Cervical Spinal Cord Injury Using the Infinite Horizon Impactor. J. Vis. Exp. (65), e3313, doi:10.3791/3313 (2012).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter