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Medicine

Un modelo de la contundente unilateral Lesión Medular Cervical Uso del Impactador Infinite Horizon

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

Una manera confiable y repetible para producir una lesión unilateral del cuello uterino de la médula espinal con el impactador horizonte infinito es descrito. El método aprovecha las ventajas de un marco de diseño personalizado y la abrazadera para estabilizar la columna. El procedimiento estandarizado y las lesiones biomecánicas resultado los parámetros de las lesiones suficiente y sostenida.

Abstract

Mientras que la mayoría de los humanos las lesiones de la médula espinal se producen en la médula espinal cervical, la gran mayoría de las investigaciones de laboratorio emplea modelos animales de lesión de la médula espinal (LME) en el que se lesiona la médula espinal torácica. Además, dado que la mayoría de lesiones de la médula humana se producen como resultado de romo, no penetrante traumatismo (accidente por ejemplo, los vehículos de motor, lesiones deportivas) donde se violentamente la médula espinal golpeado por hueso desplazado o tejidos blandos, la mayoría de los investigadores SCI son de la opinión que los modelos de lesión más clínicamente relevantes son aquellos en los que rápidamente la médula espinal contusión. 1 Por lo tanto, un paso importante en la evaluación preclínica de nuevos tratamientos en su camino a la traducción humana es una evaluación de su eficacia en un modelo de contusión en SCI la médula espinal cervical. A continuación, describimos los aspectos técnicos y la consiguiente los resultados anatómicos y de comportamiento de un modelo unilateral de cuello de útero SCI contundente que emplea elHorizonte infinito de la médula espinal impactador lesión.

Ratas Sprague Dawley, se sometió a una laminectomía unilateral del lado izquierdo en C5. Para optimizar la reproducibilidad de los resultados biomecánicos, funcionales e histológicos del modelo de lesión, contusión la médula espinal utilizando una fuerza de impacto de 150 kdyn, una trayectoria de impacto de 22,5 ° (animales girado a 22,5 °), y un lugar de impacto de de la línea media de 1,4 mm. La recuperación funcional se evaluó mediante la prueba de cilindros de cría, la prueba de escalera horizontal, el aseo y la prueba modificada de Montoya escalera para un máximo de 6 semanas, después de lo cual la médula espinal fueron evaluados histológicamente para la preservación de la materia blanca y gris.

El modelo que aquí se presenta una lesión imparte fuerzas biomecánicas consistentes y reproducibles a la médula espinal, una característica importante de cualquier modelo experimental de SCI. Esto provoca una lesión histológica discreta a la mitad lateral de la médula espinal que se contiene en gran parte a la tque lado ipsilateral de la lesión. La lesión es bien tolerado por los animales, pero da lugar a un déficit funcional de la extremidad anterior que son significativos y sostenidos en las semanas posteriores a la lesión. El modelo de cuello de útero lesión unilateral que aquí se presenta puede ser un recurso para los investigadores que deseen evaluar terapias potencialmente prometedores antes de la traducción humana.

Protocol

1. Montaje: Estructura y diseño de pinza para sujetar el animal

  1. El marco y la pinza para sostener el animal ha sido especialmente diseñada para acomodar el horizonte infinito (IH) Impactador Lesión medular.
  2. La base de la estructura es una plataforma de aluminio cortado en las siguientes dimensiones (30,2 cm x 20,3 cm x 1,3 cm) con el fin de encajar en el soporte de guía de la tabla que viene de serie con el dispositivo de IH (Figura 1A).
  3. Cuatro placas Flexaframe pie de apoyo (Fisher Scientific, Toronto, ON) se unen a la plataforma y ocho varillas de soporte Flexaframe (Fisher Scientific, Toronto, ON, 30,5 cm) se reunieron con ocho conectores de apoyo Flexaframe (fig. 1B).
  4. Dos conectores adicionales de apoyo Flexaframe, unidos a las medias de dos barras, la casa tiene por encargo de la abrazadera (fig. 1B).
  5. El ángulo por el cual la médula espinal del animal se hace girar con respecto a la vertical se establece por keeping uno de la barra horizontal en su lugar y variando la altura de la varilla de otro horizontal (figura 2).
  6. La pinza es 35,6 mm de largo, 25,4 mm de alto y con una mandíbula mm 7.6 diseñada para agarrar rígidamente mantenga por debajo de la apófisis transversa de C4 a C6 (fig. 1C). Detalles adicionales sobre el diseño de abrazadera se han descrito anteriormente por Choo y col., 2009.

2. Cirugía

  1. Macho Sprague Dawley (Charles River Laboratories) con un peso de 300-350 g se anestesiaron por isoflurano (4% para la inducción y 2% para el mantenimiento) en oxígeno (1 l / min).
  2. Una vez que los animales están bajo el plano de la anestesia, el animal se coloca en un marco estereotáxico (Kopf, Tujunga, CA).
  3. Para minimizar el sangrado durante el procedimiento quirúrgico 0,4 ml de lidocaína (20 mg / ml; Bimeda - MTC Animal Health Inc., Cambridge, Ontario, Canadá), con la adrenalina se inyecta por vía intramuscular en el área quirúrgica en el dorsol región del cuello.
  4. Una incisión 4-5 cm línea media dorsal se realiza utilizando un escalpelo estéril (# 15), a partir de la base del cráneo y que se extiende caudalmente.
  5. Pinzas de Adson estériles se usan para diseccionar sin rodeos a través de la musculatura dorsal para llegar a la columna vertebral, y un separador estéril Alm (Herramientas de Bellas ciencia, North Vancouver, BC) se introduce para mantener los músculos se separan.
  6. Utilizando el bisturí # 15, los músculos que se superponen las láminas de C4-C7 se raspan, a partir de la línea media y barrer hacia fuera lateralmente.
  7. Se hace una incisión con un bisturí estéril (# 15) se hace a los músculos adheridos a los procesos transversales a ambos lados de la columna vertebral con el fin de ajustar la abrazadera por debajo de las apófisis transversas de C4 a C6.
  8. Con una multa estéril con punta de Friedman y gubia de Pearson (Herramientas de Bellas ciencia, North Vancouver, BC), la izquierda C5 lámina se retira cuidadosamente para visualizar la duramadre y la médula espinal.
  9. Una varilla con un diámetro de 1,5 mm se deslizó debajo de los brazospara sostener al animal, con lo cual la columna vertebral un poco y facilitar la inserción de sujeción.
  10. Montar la mordaza de la pinza estéril en laterales apófisis transversas de C4 a C6 y apriete los tornillos.
  11. Retire el separador Alm.

3. Lesión de la Médula Espinal

  1. Después de la pinza está montada sobre el animal, el animal se mueve a la impactador IH.
  2. La pinza se inserta en los titulares de metal en las dos varillas medio del marco que se han protegido con un ángulo de 22,5 ° fuera de la línea horizontal (Figura 2).
  3. El gato de tijera que permite ajustes de altura, estables (VWR, Mississauga, ON) se levanta hasta que el animal quede plana.
  4. Asegurarse de que la pinza es horizontal mediante la colocación de un nivel pequeño cilindro en la parte superior de la abrazadera y apretando los tornillos. Es importante que todos los tornillos están apretados y la puesta en marcha es rígido sin ningún movimiento.
  5. El resto del procedimiento se realiza en un MICRoscope (Leica MZ8).
  6. Baje y dirija la punta del impactador (15 mm de diámetro, con bordes redondeados), utilizando la perilla de ajuste vertical y los dos mandos de ajuste horizontal del impactador IH hasta que el centro de la punta del impactador se cierne sobre el ápice del proceso de C6 espinosa.
  7. Una vez que la punta impactador está centrada, girar el mando de ajuste del eje y una y dos quinto turno (1,4 mm) para mover la punta lateralmente hacia el lado izquierdo y el mando de ajuste horizontal del eje X para mover la punta impactador al centro de C5.
  8. Baje la punta hasta que quede justo por encima de la duramadre para verificar que la punta del impactador tiene como objetivo la mitad lateral de la materia gris.
  9. Gire la perilla de ajuste vertical dos vueltas para elevar la punta de 4 mm por encima de la duramadre.
  10. Asegúrese de que el área de impacto es en seco mediante el uso de un hisopo de algodón o un palillo.
  11. Establecer la fuerza deseada a 150 kdyn sobre el programa y haga clic en "Experimento de Inicio" para activar el impactador.
  12. Después de la lesión, la herida se cierra en LayeRS con puntos de sutura vicryl 5-0. La buprenorfina (0,03 mg / kg SC, Temgesic, Schering-Plough Corporation, de Kenilworth, NJ) y solución salina (10 ml) se administra por vía subcutánea dos veces al día antes y dos días después de la cirugía. Los animales son supervisados ​​de cerca dos veces al día durante 2 semanas y uno a la semana durante 6 semanas después de la lesión.

4. Los resultados representativos

Vigésimo Noveno ratas Sprague Dawley (Charles River Laboratories) con un peso de 300-350 g fueron heridos en un ajuste de la fuerza de 150 kdyn. La punta impactador estaba destinado 1,4 mm lateral a la línea media, en un ángulo de 22,5 ° fuera de la vertical. La fuerza real promedio fue de 155,55 ± 0,73 kdyn. El desplazamiento medio fue de 1512,72 ± 27,86 micras y la velocidad era 120,24 ± 0,52 mm / s (Figura 3).

Las medidas de resultado del comportamiento

La recuperación funcional se evaluó mediante la prueba horizontal de escalera, prueba de la crianza del cilindro, la preparación de prueba,y modificar la prueba Montoya escalera 1. Los animales fueron entrenados y evaluados antes de la lesión en las semanas 2, 4 y 6 después de la lesión. Había deficiencias significativas extremidades anteriores sufridas durante el período experimental.

Prueba de escalera horizontal. Antes de la lesión, los animales sólo hizo 4,75 ± 0,73% los errores en la extremidad anterior ipsilateral al atravesar a través de la escalera horizontal espaciados irregularmente. Después de la lesión, los animales demostraron un marcado incremento en el porcentaje de errores de las extremidades anteriores. Los errores de las extremidades anteriores ipsilaterales por ciento fueron 26,97 ± 2,92%, 26,23 ± 2,84% y 22,06 ± 2,05% a los 2, 4 y 6 semanas después de la lesión, respectivamente (Figura 4). Es importante destacar que el deterioro extremidad anterior en esta prueba se mantuvo durante las 6 semanas.

Prueba de Crianza del cilindro. El porcentaje de miembro superior ipsilateral (izquierda y los dos) el uso durante la exploración se redujo significativamente después de la lesión.Antes de la lesión, los animales utilizan la extremidad anterior ipsilateral 75,12 ± 2,25%. Después de la lesión a los animales utilizado el mismo lado extremidad anterior 8,59 ± 1,80% a 2 semanas, 14,25 ± 2,65% a las 4 semanas y 11,76 ± 2,66% a las 6 semanas (Figura 4B).

Modificado prueba de Montoya Escalera. El número de pellets obtenidos con la extremidad anterior ipsilateral disminuyó drásticamente después de la lesión. Antes de la lesión, los animales recogidos 84,85 ± 2,88% de los beneficios de los alimentos. Sin embargo, en las semanas 2, 4 y 6 después de la lesión, los animales recuperados sólo 30,91 ± 4,03%, 28,94 ± 4,38% y 25,86 ± 3,09% de los gránulos (Figura 4C).

Grooming prueba. Hubo una disminución drástica en las puntuaciones de aseo después de la lesión. Después de la LME, los resultados fueron ipsilaterales aseo 2 semanas: 2.00 ± 0.17, 4 semanas: 1,83 ± 0,17 y 6 semanas: 1,79 ± 0,11 (FiguRe 4D).

Los resultados histológicos

La materia blanca y la preservación de la materia gris. Un ejemplo de una lesión de la médula espinal en una fuerza de 150 kdyn, el ángulo de 22,5 ° y el objetivo lateral de 1,4 mm, se presentan en la Figura 5. La lesión resultó en un daño sustancial a la materia gris y blanca en el lado ipsilateral. Tanto corticoespinal y vías rubrospinales resultaron heridas y 23 de los 29 animales tuvieron daño parenquimatoso contenida en el lado ipsilateral. La extensión longitudinal de los daños de la sustancia blanca y gris, era de 2400 rostral y caudalmente 2400 (Figura 6). Al agregar las secciones para proporcionar una estimación bruta de la "propagación acumulativo" de la preservación materia blanca y gris (2000 m rostral y caudal al epicentro), el lado ipsilateral sólo tenía el 51,8% de la sustancia blanca a salvo y el 39,7% de la materia gris en comparación restante hacia el lado contralateral (Figura 6).

<img alt = "Figura 1" src = "/ files/ftp_upload/3313/3313fig1.jpg" />
Figura 1. Horizonte infinito de la médula espinal impactador lesión. A. Impactador horizonte infinito y general establecido. B. Marco de configurar. C. Primer plano de la imagen de la pinza para la celebración de las apófisis transversas cervicales. D. Especificaciones (unidad: pulgadas) de la abrazadera. La tolerancia sugerido <0,002 en (Choo et al. 2009). Haga clic aquí para ver más grande la figura .

Figura 2
Figura 2. A. Marco de la ilustración y el correspondiente creado para lograr la rotación de la médula espinal de 0 ° (neutral) o B. 22,5 °, con el objetivo lateral de 1,4 mm.

Figura 3
Figura 3. Representante de la fuerza y el desplazamiento de los gráficos impactador horizonte infinito. La flecha indica el momento en que la punta ha alcanzado impactador 20 kdyn y el momento en que la grabación de desplazamiento se inicia. La fuerza real se lee desde el pico de la curva de fuerza en función del tiempo y el desplazamiento correspondiente se calcula. Los siguientes gráficos muestran una típica 150 contusión kdyn, A. Desplazamiento vs gráfico de tiempo, B. Fuerza vs gráfico de tiempo. Estos gráficos muestran que la fuerza real alcanzada fue de 152 kdyn, y el desplazamiento del impactador en el cable de medida fue de 1287 m. Haga clic aquí para ver más grande la figura .

Figura 4
Figura 4. Evaluaciones del comportamiento de la fuerza de 150 kdyn, angulación impactador de 22,5 ° y el objetivo de 1,4 mm a la izquierda de la línea media. A. Prueba de escalera horizontal. B. Prueba de cría del cilindro. C. Modificado prueba de escalera Montoya. D. Grooming prueba. El miembro superior ipsilateral resultado significativo y sostene deficiencias en comparación con la extremidad anterior contralateral.

Figura 5
Figura 5. Imágenes representativas de la médula espinal lesionada de 1600 m rostral a caudal de 1600 m.

Figura 6
Figura 6. Evaluaciones histológicas. A. Porcentaje de materia blanca y gris a salvo. Importa alrededor de 2000 m del epicentro de los daños se libró en gran medida. B. acumulado sustancia blanca y gris a salvo dentro de 2000 m del epicentro del daño. El lado ipsilateral había ahorrado mucho menos materia blanca y gris en comparación con el lado contralateral. Haga clic aquí para ver más grande la figura .

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Discussion

En este trabajo se describe un modelo de cuello de útero contusión unilateral con el horizonte infinito (IH) impactador a una fuerza de 150 kdyn, un ángulo de 22.5 ° fuera de la vertical, y un objetivo lateral de 1,4 mm de la línea media. Con estos ajustes, que fueron capaces de producir sostenidos déficits de comportamiento en la extremidad anterior ipsilateral con la interrupción del parénquima contenida en gran parte al lado ipsilateral, donde aparentemente se produjo un daño considerable a las regiones donde las vías rubrospinal, reticuloespinal, vestibuloespinales corticoespinal y se espera que correr. El desarrollo de este modelo se produjo en una serie de tres experimentos que establecieron la fuerza de una lesión óptima, lugar de impacto fuera de la línea media, y el grado de rotación. En primer lugar, hemos encontrado que las fuerzas de lesiones por debajo de 150 kdyn no produjo déficits funcionales suficientes y sostenida. Además, con la punta impactador golpear el cable vertical (es decir, sin rotación), se observa con frecuencia en los picos de la fOrce frente a curvas de tiempo, lo que sugiere que la punta del impactador fue golpear el hueso en la parte ventral del canal vertebral. Muchos de estos animales tampoco tienen déficits funcionales graves o sostenidas. En consonancia con esto, el daño análisis histológico de estos animales con los picos de fuerza repentina, reveló que el daño del parénquima era a la vez suave y muy colocado lateralmente dentro de la médula espinal. Por lo tanto, la rotación de los animales de tal manera que la trayectoria del impactador fue de 22,5 ° fuera de la línea media vertical. Al tener la punta impactador vienen en más perpendicular a la médula espinal, se resolvió el problema de la punta al golpear el suelo ventral del canal vertebral, pero se observó un daño considerable del parénquima en el lado contralateral de la médula espinal. Por último, apuntó el impactador en tres diferentes distancias frente de la línea media, 1,0, 1,2 y 1,4 mm, con una fuerza de 150 kdyn y un ángulo de 22,5 º. Hemos observado que no había diferencias de comportamiento entre la SE 1,0, 1,2 y 1,4 mmttings, pero como el objetivo de que el impacto se mueve lateralmente, que era más probable que el daño del parénquima bruto de utilidad podría ser contenida en el lado ipsilateral. Por lo tanto, llegó a nuestros valores actuales contusión unilaterales de una lesión en la kdyn 150 entregado a 22,5 ° frente de la vertical, con la punta dirigida impactador de 1,4 mm a la izquierda de la línea media.

La razón para hacer modelos de lesiones cervicales para las pruebas de la LIC terapias es clara: la mayoría de las personas sufren lesiones en la médula de la columna cervical, la función de la extremidad superior es de suma importancia para estas personas, y los ensayos clínicos de nuevas intervenciones neuroprotectoras o neuroregenerativas se centran cada vez de cuello uterino en pacientes con DME para poder utilizar la recuperación motora segmentaria como medida de resultado. La lesión de la médula espinal cervical puede ocurrir a través de la laceración, compresión o contusión. Entre estos modelos de lesión, contusión y las lesiones de compresión que mejor representan el OB proceso fisiopatológicoservido en las ciencias humanas. 1,2,3 Según una encuesta reciente de la comunidad de SCI la investigación, el 72% de los 324 encuestados están de acuerdo que la lesión contusión es el modelo de lesión de mayor relevancia clínica de la lesión medular. 1

Desde la descripción Reginald Allen de la primera experimental peso soltar dispositivo para la generación de lesiones de médula espinal en el entorno de laboratorio 4, un número de dispositivos contusión se han desarrollado en un esfuerzo para optimizar la reproducibilidad y para simular generalmente la patología de la lesión humana. 3 La Nueva York University impactador utiliza componentes electromecánicos para medir el desplazamiento lesión y la velocidad durante gota peso. 5,6 Aquí, gravedad de la lesión está dictada por la altura desde la cual se deja caer el peso. En contraste, en la Universidad Estatal de Ohio (OSU) impactador y el sistema de lesión multimechanism diseñado por Choo y col. (2009), el máximo desplazamiento de la médula espinal se determina, la fuerza y ​​el imparTed en el cable se mide. El impactador IH es distinta en que el usuario determina la fuerza aplicada y, a continuación el desplazamiento se mide. Si bien cada uno de estos sistemas (de peso en comparación con el desplazamiento gota de control frente a la fuerza de control) tiene sus ventajas teóricas, la relativa facilidad de uso, disponibilidad comercial y la disponibilidad de soporte técnico del fabricante del impactador IH han hecho cada vez más popular en los últimos años.

Desde una perspectiva técnica, hay que señalar que las modificaciones importantes se hicieron en el método para la fijación de los animales y asegurar que antes del impacto (Figura 1). Para mejorar la consistencia de nuestras heridas, y para adaptarse a la anatomía única de la columna cervical, que estabilizó a los animales con un sistema hecha a la medida de sujeción que se agarra con firmeza las apófisis transversas de la columna cervical. 7 Como las abrazaderas que se suministran con el IH impactador están destinadas a mantener el spiindígenas en los procesos de la columna torácica, nos pareció que no eran tan adecuados para los procesos mucho más pequeñas espinosas de la columna cervical. El marco y el sistema de sujeción mantiene a los animales de manera muy rígida durante el impacto, prácticamente sin "deslizamiento" entre la pinza y la columna vertebral. 7 El dispositivo de sujeción es relativamente fácil de utilizar y aplicar a la columna vertebral. Un número de aprendices y técnicos en el laboratorio lo han utilizado con éxito constante. La disección adicional de los tejidos blandos más lateralmente fuera de la cara dorsal de la columna cervical obstante, es necesario para comprender los procesos transversales, y el sangrado puede ser encontrado en hacerlo. La hemostasia se logra en general mediante la simple aplicación de presión suave con un pequeño trozo de esponja quirúrgica. Además, la pinza está diseñado específicamente para los animales en el rango de peso 300-350 g, y sería necesario modificar para dar cabida a los animales más pequeños (aunque esto probablemente se podría lograr con los espaciadores presentadas between los dos brazos de la pinza).

Con respecto al objetivo previsto de la lesión, que tuvo como objetivo dañar tanto el corticoespinal (CCT) y rubrospinales (RST) extensiones del lado ipsilateral única, ya que ambos juegan un papel en la función de la extremidad anterior en roedores. 8 En nuestro estudio, funcional déficit fueron evaluados con la prueba horizontal de escalera, prueba de la crianza de cilindros, el aseo y la prueba Montoya escalera. Tanto la prueba de escala horizontal y la crianza en botella son valiosos después de las evaluaciones de los modelos de lesión cervical. 8,9,10,11 La prueba de escalera horizontal obliga a los animales para utilizar sus patas delanteras ambos lesionados y no lesionados para obtener a través de la escalera, y por lo tanto, las medidas de prueba la función compensatoria y de adaptación de la extremidad anterior. Durante el entrenamiento antes de la lesión, los animales por lo general se "agarra", o poner su pata en los bares con sus dedos al cruzar la escalera. Después de severas o moderadas contusiones cervicales unilaterales, la mayor parte de esta función motora es abolished, y los animales ya no son capaces de poner constantemente o agarrar los peldaños. 2,12 La prueba de la crianza de cilindros examina la recuperación de forma natural mediante el análisis de uso de la extremidad anterior voluntaria. Típicamente, el uso de la extremidad anterior lesionado mientras explora se reduce drásticamente después de la lesión. La pérdida de estas funciones están probablemente relacionados con una combinación de ambos interrupción axonal y la erradicación de las neuronas motoras en el epicentro lesión, que inervan los músculos como el deltoides, bíceps, músculo extensor largo radial del carpo y de los músculos extensor cubital radial externo 13. La prueba de preparación, al igual que la prueba de la cría de cilindro, se examina el comportamiento natural bruto de los animales. La modificación escalera de Montoya evalúa las funciones de control de dos dígitos, o bien, de las extremidades anteriores. Sorprendentemente, hasta la fecha, sólo hay un estudio que ha utilizado la prueba de la versión modificada de la escalera de Montoya en la cervical SCI. 14 En conjunto, estas pruebas evalúan tanto los componentes fina y gruesa de la generalfunciones de las extremidades anteriores.

Otros estudios también han descrito modelos de cuello uterino contusión, los cuales han sido diseñadas con algunas modificaciones a un dispositivo ya existente contusión torácica. 2,12,15,16,17 Dunham et al. (2011), Popovich et al. (2010) y Sandrow et al. (2008) todos los utilizó el impactador IH. Dunham et al. (2011) caracteriza el modelo de daños de 100, 200, 300 y kdyn mediante la evaluación de la prueba de la cría de cilindro, la pasarela análisis de la marcha, la prueba de manejo de los fideos y la prueba de escalera horizontal. Popovich y col. (2010) heridas de la médula espinal cervical en una fuerza de 175 kdyn y observó los resultados funcionales mediante la prueba de plano inclinado, la prueba de la cría de cilindro y la prueba de BBB. Sandrow et al. (2008) utilizó una fuerza de 200 kdyn y los desplazamientos resultantes de 1,6 a 1,8 mm y luego se evaluaron los resultados de comportamiento con la prueba de la locomoción forzada, la locomoción extremidad anterior campo abierto, prueba de la fuerza de agarre y Wal redk prueba. Trabajos anteriores de nuestro laboratorio que se utiliza la Ohio State University en impactador 1.5 mm de desplazamiento para poner a prueba unilaterales contusiones cervicales (con una fuerza máxima de 200 kdyn). 18 Gensel et al. (2006) utilizó un Mascis / Universidad de Nueva York impactador con 10 g a 6,5 ​​mm y 12,5 mm de altura, evaluó el resultado del comportamiento con la prueba de preparación, prueba de escalera horizontal, prueba de la cría de cilindro y semi-automatizada de prueba de Pasarela (pasarela análisis de la marcha). Soblosky et al. (2001) utilizaron el dispositivo de Allen modificado peso de caída (10,5 g) a los animales de lesiones en altura 5,00, 2,50 o 1,25 mm en un ángulo de 25,0 °, y se evaluó la prueba de escala horizontal y la prueba de la crianza de cilindros para evaluar la recuperación de comportamiento. Es difícil comparar nuestro modelo de lesión para el estudio de Sandrow et al. (2008), ya que ninguna de las pruebas funcionales se solapan con nuestro estudio. Cuando comparamos los resultados funcionales a otros estudios, nuestro modelo actual de lesiones IH suele ser menos grave a los 300kdyn grupo de Dunham et al. (2011), pero más graves en comparación con otros informes de cuello uterino contusión unilaterales. Los animales en nuestro modelo de lesión no eran capaces de realizar las pruebas funcionales hasta dos semanas después de la lesión, mientras que otros modelos de lesiones comenzará las pruebas de funcionamiento a partir una semana después de la lesión. Para la prueba de escalera horizontal, Soblosky et al. (2001) informaron que el número total de desliza sin el número total de pasos. El porcentaje de error ipsilateral a las 6 semanas posteriores a la lesión de nuestro actual modelo fue un 25%, en comparación con el estudio de Lee et al. (2010) y Gensel et al. (2006), que informó de los errores en el rango de 10 - 15% y Dunham et al. (2011) informó de que 40% de error para el grupo kdyn 300 y el 20% de los 100 y 200 grupos kdyn. Para la prueba de la cría de cilindro, Popovich y col. (2010) informó de la duración de la crianza. Nuestra 15-20% de uso ipsolateral extremidad anterior para el ángulo de 22,5 ° era comparable a la descrita con un 5.0 mm de caída de peso. 12 La comparación de los déficits de comportamiento que resultaron de la Universidad de Nueva York impactador, Gensel et al. (2006) reporta una abolición completa del uso de pata ipsilateral a la altura de 12,5 mm. Dunham et al. (2011) informó sobre 5, 10 y 20% el uso de la extremidad anterior ipsilateral de los animales kdyn 100, 200 y 300. Para la prueba de preparación, nuestros animales una puntuación inferior a los grupos de lesiones reportadas por Gensel et al. (2006).

Histológicamente, el modelo que aquí se presenta una lesión por lo general provoca un mayor daño del parénquima, en comparación con otros modelos de cuello uterino hemicontusion lesiones, pero menos que los daños reportados por Popovich et al. (2010). La extensión rostral y caudal de nuestra lesión fue de 4,8 mm, en comparación con 8,0 mm de Popovich y col., 4,0 mm de Lee et al. y 3,6 mm de Gensel et al. estudios realizados con el impactador IH, impactador OSU y impactador Universidad de Nueva York, respectivamente. 2,18 En el epicentro lesión, nos encontramossobre la materia gris 20% ahorrado en nuestro modelo de lesión, en comparación con Lee et al. (2010) al 10%, Gensel et al. (2006) en 20-50%, y Soblosky et al. (2001) en el 31-99%. Para ahorrador sustancia blanca, el modelo de lesión que aquí se presenta a la izquierda sobre el tejido 20% restante en el epicentro comparado con el 30% en Lee et al, (2010), 5 -. 10% en Gensel et al, (2006) y 18 -. 62 % en Soblosky et al., (2001) en el epicentro de la lesión. En el estudio, realizado por Lee et al., (2010) en el tracto rubrospinal sufrido un daño significativo, pero el tracto corticoespinal a menudo parecía intacto. Popovich y col. (2010) informó de la abolición completa de las dos vías. Gensel et al. (2006) reportaron daños parciales en el tracto corticoespinal y la destrucción completa de las vías rubrospinal para la configuración de la altura de ambos. Soblosky et al. (2001) reportan daños parciales en el tracto rubrospinal, pero no hay lesiones en el tracto corticoespinal. Estos informes más hacer cumplir la importancia de las heridas a los dos tractos descendentes para producir suficientes déficits funcionales. 19 También vale la pena señalar que en Popovich et al. (2010), Gensel et al. (2006) y Soblosky et al. (2001), las lesiones también se extendió hacia el lado contralateral. La importancia de este número de extensión hacia el lado opuesto en nuestro modelo es discutible, dado que no había diferencias de comportamiento entre las lesiones destinadas 1,0, 1,2 y 1,4 mm fuera de la línea media (datos no publicados), pero sería deseable contener el lesión en el lado ipsilateral, ya que utilizamos el lado contralateral como el "sano" de control. Si bien hubo, en algunos animales, algunos de cruce de los daños parenchmyal hacia el lado contralateral, este fue mínimo. Al comparar la representación de daño de la materia blanca y gris, ya sea como una relación entre los lados ipsilateral y contralateral, o como la medida absoluta de daños, prácticamente no hubo diferencia (datos no publicados).

e_content "> En conclusión, el informe del desarrollo de una contusión unilateral, y la esperanza de proporcionar suficientes detalles sobre su desarrollo y la técnica. Los usuarios que deseen estudiar preclínicos terapias SCI puede emplear este modelo, utilizando un dispositivo impactador que está ampliamente disponible (el impactador horizonte infinito). En estos momentos estamos utilizando el modelo para evaluar las intervenciones neuroprotectoras, con la esperanza de proporcionar un apoyo importante prueba preclínico para tratamientos específicos antes de la traducción humana.

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Disclosures

No hay conflictos de interés declarado.

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

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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).

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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).

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