Waiting
Login processing...

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

Medicine

Мышиной модели шейки травмы спинного мозга по изучению пост-поврежденной органов дыхания Нейропластичность

Published: May 28, 2014 doi: 10.3791/51235

Summary

Дыхательная недостаточность является основной причиной смерти после рака шейки травмы спинного мозга. Имея воспроизводимое, количественные и надежную доклинические животную модель дыхательной недостаточности, вызванной частичным травмы шейного поможет понять последующее дыхания и не дыхательные нейропластичность и позволяют тестирования предполагаемых стратегий ремонт.

Abstract

Шейки травмы спинного мозга вызывает постоянный паралич, и часто приводит к дыхательной недостаточности. На сегодняшний день нет эффективных терапевтических средств не были разработаны, чтобы улучшить / улучшить дыхательную недостаточность следующее высокой шейки травмы спинного мозга (SCI). Здесь мы предлагаем мышиный доклинические модель высокой ТСМ в шейном 2 (С2) метамерной уровне изучения разнообразный пост-поврежденной дыхания нейропластичность. Методика состоит из хирургической травмы частичной на уровне C2, который будет индуцировать hemiparalysis диафрагмы из-за деафферентации диафрагмальных мотонейронов из дыхательных центров, расположенных в стволе мозга. Контралатеральной стороне травмы остается неизменным и позволяет извлекать животных. В отличие от других ГЦБИ, которые влияют на функцию опорно-двигательного (на грудной и поясничном уровне), функция дыхания не требует мотивации животных и количественное определение дефицита / восстановления можно легко выполнить (диафрагма и запись диафрагмального нервас, вся вентиляция тела). Это доклинические модель С2 SCI является мощным, полезным и надежным доклинические модель для изучения различных респираторных и не респираторных событий Нейропластичность на различных уровнях (молекулярных физиологии) и протестировать различные предполагаемые терапевтические стратегии, которые могли бы улучшить дыхание в пациенты SCI.

Introduction

Травмы спинного мозга является распространенная травма наблюдается в человеческой популяции с драматическими инцидентов, таких как постоянному параличу. Тем не менее, тяжесть травмы зависит от уровня и степени первоначальной травмы. Дыхательная недостаточность является основной причиной смертности следующей верхних шейных травм спинного мозга (SCI) 1. В настоящее время единственным терапевтическое лечение является размещение пациента при содействии вентиляционной. Поскольку немногие пациенты могут быть отлучить от вентиляционную помощь 2, за счет спонтанного восстановления, которое происходит с пост-поврежденной задержки, необходимость в разработке новых инновационных неинвазивных терапевтических срочно 3. Имея хороший стандартизированный доклинические модель для изучения влияния шейного ТСМ на дыхательной недостаточности и, следовательно, для изучения применения предполагаемых терапевтических стратегий, имеет важное значение.

В этом техническом статье мы опишем конкретный доклинические мышиной модели Oе дыхательной недостаточностью, индуцированный частичной шейки ТСМ на уровне С2. Эта модель в настоящее время используется несколько лабораторий по всему миру (по отзывам: 4-13). Тем не менее, небольшие различия в хирургической процедуры может наблюдаться между различными исследователями для создания этого особое шейки травмы мышиной модели. Эффект С2 ТСМ на дыхательную выход был впервые описан в 1895 году Портер 14. Шейный гемисекция индуцирует деафферентация из диафрагмальных мотонейронов от их центральным приводом (находится в rVRG в стволе мозга, фиг.1А) на ипсилатеральной стороне травмы, что приводит к тихого диафрагмального нерва активности и последующего паралича диафрагмы. Противоположной стороне остается неизменным и позволяет животным выживать. В отличие от другой ТСМ, расположенный в нижней сегмента позвоночника (например contusive травмы на C4 уровне 15), целостность диафрагмального двигательных нейронов ядра на обеих сторонах сохраняется. После CERVческих травмы С2, некоторые спонтанная активность можно наблюдать на той же стороне (диафрагмального и диафрагмы) в связи с активизацией контралатеральных молчаливых синаптических путей, которые пересекли спинной средней линии на уровне сегментная С3-С6 (Скрещенные диафрагмального путей, CPP, рисунке 1b) . Активация CPP, который является, по определению, С2 гемисекция в сочетании с противоположной phrenicotomy которые индуцировать ипсилатеральную частичное диафрагмального восстановление нерва, может произойти от часов до нескольких недель после повреждения 16-18. Реальный положительный эффект этого CPP пути на восстановление дыхания ограничивается 19 и дальнейшего обследования и лечения должны быть разработаны, чтобы улучшить величину спонтанного восстановления 3.

Этот протокол обеспечивает мощный тип доклинических мышиной модели для изучения дыхания после поврежденной пластичность на различных уровнях (дыхательная физиология из предварительно и диафрагмальных мотонейронов, интернейронов, молекулярная и CELLULAг, передвижение передней конечности, например), а также образцом для тестирования инвазивных и неинвазивных терапевтических стратегий, направленных на улучшение дыхания и восстановление движений следующий С2 частичной шейки травмы спинного мозга.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Этот протокол был одобрен комитетом по этике в RBUCE-UP кафедры мастерства (Университет Paris Sud, договора грант № 246556) и Университете де Версаль Saint-Quentin-ан-Ивелин.

1. Подготовка стерилизовать хирургические инструменты

  1. Очистите хирургических инструментов с лабораторной моющего средства.
  2. Автоклав инструменты до операции.
  3. В хирургической сессии стерилизации инструментов, поместив подсказки в горячем шарик стерилизатор в течение 10 мин при 180 ° С между 2 хирургических операций.

2. Подготовка наркотикам

  1. Подготовьте 2 х 1 мл шприцы для предварительного анестетика коктейль препараты и послеоперационных препаратов.
  2. Согласно веса крысы, подготовить шприц с предварительно анестезирующих препаратов: Carprofen (5 мг / кг), бупренорфин (50 мкг / кг), Baytril (5 мг / кг) и дексмедетомидин (0,5 мг / кг). Заполните объем до 1 мл лактат Рингера.
  3. Подготовка вдругой шприц разворот для предварительного обезболивающих препаратов: Атипамезол (500 мкг / кг).

3. Анестезия Крысы

  1. Администрирование подкожно в организм животного решение предварительно обезболивающих препаратов, описанных в пункте 2.2. Затем положить животное обратно в клетку и ждать, пока не появится седативный эффект.
  2. Поместите крысу в закрытой камере, заполненной 5% изофлуран в 100% О 2, и подождите, пока ритм дыхания замедляется (около 30 сек). Затем снимите крысу из камеры и поместить его на стол интубации.

4. Оротрахеальная интубации

  1. Ли животное на спину, затем закрепите головку путем размещения ремня, прикрепленного к его передних зубов к столу.
  2. С волоконно-оптической света, загораются грудной пространство. Затем поместите ларингоскоп (или выполненное на заказ один, Jou др.. 20 для получения подробной информации) в рот животного. Визуализация голосовые связки.
  3. Слиде и разместить оротрахеальная руководство в трахею (между голосовыми связками). Вставьте оротрахеальная трубку (16 г размер катетер) на направляющей.
  4. Снимите руководство и проверить с гортани зеркало размещается в конце оротрахеальная трубки на наличие влаги, подтверждающие соответствующую позицию трубки в трахею, а не в пищевод.
  5. Подключите трубку к аппарату искусственной вентиляции легких грызунов (683 грызунов вентилятор, Harvard Apparatus) и отрегулируйте концентрацию изофлураном до 2% (в 100% О 2).
  6. Закрепите оротрахеальная трубку с хирургической лентой.

5. Хирургия позвоночника

  1. Поместите животное в вентральной позиции пролежни на хирургическом пластины с подогревом, с носом, указывая на 90 ° углом к ​​хирургу. Поддерживать температуру тела вокруг 37,5 ° С на протяжении операции.
  2. Бритье волос с ножницами между лопатками и удалить волосы марлей.
  3. Протрите кожу бетадином, то с 70% спирта. Повторите этот шаг 3 раза.
  4. Носок пинч выполняется перед началом операции, чтобы обеспечить надлежащую глубину анестезии.   Затем выполните боковой разрез кожи ростро-каудально с ножницами между лопатками.
  5. Разрежьте acromiotrapezius мышц ростро-каудально, следуя сухожилия, чтобы предотвратить любое кровотечение. Тогда отделить ромбовидную мышцы для доступа остистой мышцы (окружающие позвонок).
  6. Уберите остистой мышцы от C1 до C3 позвонка. С2 позвонка является одним с видным апофиза.
  7. Очистите мышцы вокруг спинной части позвонка с помощью стерильных ватных тампонов.
  8. Начните удалить тщательно апофиза С2 с костными кусачками. Тогда, по-прежнему тщательно до спинной спинного мозга не подвергается. Убедитесь, что ламинэктомия является спинной геми ламинэктомия. Обратите особое внимание на твердой мозговой оболочки, который охватывает спинной мозг и артерии в непосредственной близости от этой области.
  9. За # 55 щипцов, препарировать ROSтро-каудально твердая мозговая оболочка вдоль С2, рядом продолжить сбоку на каждой ростральной и хвостового стороне.
  10. Губка до спинномозговой жидкости.
  11. Сделать боковую секцию под шейки задних корешков № 2 с microscissors. Проверить при помощи микро скальпелем, что степень поражения достаточно близко, чтобы достичь средней линии спинного мозга (см. рисунок 2А для спинной травмы). Если нет, то другой разрез может быть сделан, чтобы завершить травмы. В случае кровотечения, использовать стерильные ватные тампоны. Будьте осторожны, чтобы не пойти в противоположной стороне, в противном случае, животное не восстановится от травмы и будет иметь дыхательной недостаточности.
  12. Шовный мышцы в качестве защитного слоя и шов обратно в кожу. Очистите рану Бетадин насыщенного стерильную марлю.
  13. Выключения изофлуран испаритель и впрыснуть разворота препараты (Атипамезол [500 мкг / кг, внутримышечно]), проверить температуру тела.
  14. Когда животное начинает дышать против вентилятора,отсоедините трахеи трубку от вентилятора, а затем удалить оротрахеальная трубку. Место животное в отапливаемом клетку для восстановления.

6. Послеоперационный уход

После операции животные постоянно контролировать, чтобы обеспечить наилучшее для восстановления окружающей среды. Антибиотики (Baytril, 5 мг / кг), противовоспалительное (Carprofen, 5 мг / кг) и бупренорфин (50 мкг / кг) наркотики даны каждые 12 ч в течение первых 2 дней после операции, чтобы предотвратить инфекции и уменьшить возникновение послеоперационной боли. Крысы имеют доступ к вволю мягкой пищи и воды (или воды застывший на первый послеоперационный день). Подкожные жидкости могут быть использованы, чтобы предотвратить обезвоживание на первых послеоперационных дней. Вес тела и потребление пищи ежедневно контролируется. Их среда обогащается в течение всего эксперимента и времени после травмы (двойной корпус, насосно-компрессорных труб в их клетках).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Протяженность травмы

Успех и воспроизводимость этой конкретной экспериментальной модели зависят от опыта каждого манипулятора / хирурга. Последующее количество дыхательных восстановления (диафрагмального деятельности нервов и деятельности диафрагмы) после травмы С2 коррелирует с остальными вентролатеральной пощадил белое вещество 21. Поскольку травма "ручной" и требует некоторой практики от хирурга, степень каждой травмы должна быть проверена на гистологических методов (фиксации ткани с параформальдегиде 4%, замороженные ткани нарезки, окрашивание фиолетовым крезиловым), чтобы определить точный размер поврежденной ткани (фиг.2В).

Электрофизиологические Записи

После C2 ТСМ, ипсилатеральная диафрагмального нервная активность упраздняется (рис. 3А, см. Vinit др. 17.для методологии). Контралатеральной диафрагмального нервная активность не влияет на травмы и позволяет выживание животных (рис. 3б). 7 дней после травмы, небольшое активность может быть записан на ипсилатеральной стороне некоторых животных, в основном за счет СРР, который пересекает среднюю линию от контралатеральной стороне (фиг.3А и 3В). Аналогичные результаты можно наблюдать на активность мембраны (фиг.3С и 3D), с небольшим активности на 7 дней после травмы на ипсилатеральной стороне (фиг. 3C). Эта активность усилена течение периода времени после травмы и может наблюдаться у всех животных после нескольких месяцев (не показан).

Рисунок 1
Рисунок 1. Схематическое изображение дыхательных анатомии крысы.А) Боковой вид главной организации вдоха, с диафрагмального предварительных мотонейронов, расположенных в rVRG (ствола мозга) и диафрагмальных мотонейронов, расположенных в диафрагмального ядра (С3-С6), которые проецируют свои аксоны к диафрагме. Б) Схематическое спинной вид эффекта частичного травмы С2 по дыхательных путей нисходящих. Обратите внимание на наличие скрещенных диафрагмального путей от противоположной стороне, которые пересекают среднюю линию на диафрагмального уровне ядра сегментной. Кликните здесь, чтобы посмотреть увеличенное изображение.

Рисунок 2
Рисунок 2. Снимки частичной травмы С2 у крыс. А) Спинной картина хирургии сайте. Стрелка показывает сайт о инъекциюУри. Обратите внимание на отсутствие С2 позвонка (спинной части). Б) Реконструкция степени повреждения С2 (правая картинка, степени серым цветом) от поперечного сечения спинного мозга (слева картинки). Шкала бар:. 1,000 мкм Кликните здесь, чтобы посмотреть увеличенное изображение.

Рисунок 3
Рисунок 3. Физиологические эффекты травмы С2 на дыхательный выхода. А) частичное повреждение С2 отменяет диафрагмального нервной активности на той же стороне. Примечание частичное восстановление ипсилатеральном диафрагмального деятельности нерва на 7 дней после травмы вследствие перечеркнутого диафрагмального пути (CPP). B) травмы С2 не сразу влияет на контралатеральной диафрагмального нервной активностии на 7 дней после травмы. C) частичное повреждение С2 отменяет ипсилатеральную деятельность диафрагмы. Небольшое активность проявляется через 7 дней после травмы, в основном за счет деятельности СРР. Ритмичные отклонение сигнала, наблюдаемого на той же стороне связано с артефактом записи электрокардиограммы. D) После травмы С2, контралатеральной деятельность диафрагма остается таким же, как до травмы, и позволяет животному выжить. Кликните здесь, чтобы посмотреть увеличенное изображение.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Технические Трудности Создание C2 травмы Модель

С2 травмы мышиной модели является интересным инструментом для изучения дыхания после поврежденной нейропластичность. Тем не менее, шаги, необходимые для получения воспроизводимых и надежную модель многочисленны и каждый из них может повлиять на исход исследования. Например, во время процесса интубации, особую осторожность должно быть принято с оротрахеальная трубка может произвести воспаление трахеи, что может привести к различным осложнениям, таким как обструктивной дыхательной недостаточности, в дополнение к начальной дыхательной недостаточности из-за самой травмы . Более того, доступ к спинному мозгу во время процедуры хирургии может иметь решающее значение для восстановления животного. Все шаги (мышцы рассечение / отвод, спинной Ламинэктомия, durotomy, сам травмы) должны быть выполнены с особой осторожностью в связи с наличием разнообразных артерий вокруг хирургии сайте и в спиннойшнур. Обширные кровотечения следует избегать, так как послеоперационный восстановление может быть затруднено потери крови, и спинной ишемии могут произойти в дополнение к травме.

Другая важная часть, чтобы быть в курсе, чистота инструментов и номер, где выполняется операция. Несмотря на то, что антибиотики вводят в животных и крайней осторожностью о использовались "псевдо-стерильные" условия во время операции, бактериальная инфекция может произойти и повлиять все исследование планируется проводить на этой модели. Например, системное воспаление, вызванной липополисахаридом инъекции отменит дыхательных нейропластичности 22, и может повлиять и / или скрыть последующим спонтанным нейропластичности или эффект предполагаемых восстановительных стратегий. Контроль за температурой тела по всей этой процедуры может также участвовать в успех делает этот экспериментальной модели. Действительно, переохлаждение может выступать в качествеeuroprotectant для острой травмы спинного мозга и может вызвать некоторый положительный эффект (см. Ахмад и др.. 23 для рассмотрения).

Шейный 2 раздел на мышиной модели является резкое модель в срок гандикапа (передвижения). Она является общей для наблюдения потерю веса за неделю после травмы в связи с тем, что животное является гемиплегическая и испытывает некоторые трудности, чтобы достичь пищу и воду. Соответствующее помощи выполняется оператором послеоперационной чтобы гарантировать, что потеря веса составляет примерно 20% от первоначального веса (ручной подачи). Таким образом, конечная точка модели является снижение веса на 30% от исходной массы тела в неделю. Примерно неделю после операции, животные медленно восстанавливаться частичное передвижение, позволяющий им возможность прокормить себя и вернуть вес (см. Ловетт-Бар и др. 24. Для изучения восстановления опорно-двигательного аппарата).

В конце исследования, так как травма С2 "гаndmade "хирургом, ради воспроизводимости и надежности модели, степень каждой травмы должен быть реконструирован гистологических методов. Особенно, когда респираторный нейропластичности изучается, Fuller и др.. 21 показали, что количество восстановления дыхательной после травмы C2 коррелирует с оставшейся сэкономленного брюшной белого вещества.

Преимущества использования крысиной модели C2 травмы по изучению дыхания после поврежденной Нейропластичность

С2 мышиной модели для изучения пост-поврежденной физиологией дыхания и / или предполагаемых стратегий для улучшения / восстановления дыхательной недостаточности имеет много преимуществ, так как: 1) крысы легко доступны из коммерческих заводчиков по всему миру; 2) из-за их небольшого размера и короткой продолжительности жизни, условия окружающей среды могут быть тщательно проверены и строго контролируется от рождения до зрелого возраста; 3) крысы стал главным модель ое дыхательных нейробиологии, заменив более традиционную модель, кошек. Соответственно, обширные данные доступны в литературе, касающейся крыса нейроанатомии, нейрохимии, нейрофизиологии и рефлекторных реакций вентиляционной, обеспечивая контекст, в котором для выполнения и интерпретации экспериментальных результатов; 4) (относительно) низкая генетическая гетерогенность среди коммерчески доступных линий крыс позволяет сокращение числа животных, необходимых для достижения статистической мощности и облегчает сравнение результатов между различными лабораториями; 5) крысы имеют скорость очень низкую смертность следующую шейки травмы спинного мозга, который уменьшает количество животных, необходимых для статистической мощности; 6) у крыс есть очень быстрые темпы восстановления двигателя следующем шейки травмы спинного мозга (например, против кошек, собак или приматов). Соответственно, использование крыс уменьшает длину времени животное требует послеоперационной интенсивной терапии (например, выражение мочевого пузыря, введение жидкости и т.д.), и минimizes животному страдания; 7) в отличие от функции опорно-двигательного аппарата, дыхательной функции не требует мотивации животного и легко поддаются количественной оценке (диафрагма ЭМГ, диафрагмального нерва ENG, дыхательный объем и частота); 8) один из ключевых аспектов является "пересек диафрагмального явление" (CPP). Данный тему есть обширная изданную литературу, используя крыс в качестве модели (см. Goshgarian др. 5,16 для отзывов.); 9) Крысы и люди имеют много общих черт в их системе дыхательных управления, которые делают крыса хороший доклинические моделью для изучения дыхательную недостаточность следующий шейки SCI12. Более того, одна лаборатория начал успешно развиваться С2 гемисекции на мышиной модели 25. Такой подход обеспечивает большой энтузиазм по поводу будущего использования трансгенных животных.

Более клинически значимых животная модель является contusive травмы на шейном уровне 26-28. Однако воспроизводимость травмы Inconsistent, в основном за счет расположения по убыванию дыхательных путей и невозможности сделать обширный ушиб (который будет резко сократить выживаемость животных). Больше работы должно быть сделано по разработке contusive моделей для определения соответствующего путь индуцировать contusive травмы с постоянными дефицитами.

Использует для С2 травматизма мышиной модели

Эта модель С2 SCI особенно актуально для изучения различных типов пластичности. Например, молекулярные и клеточные изменения по сравнению с поврежденных определенных предварительных мотонейронов, расположенных в стволе головного мозга (rVRG ядра) 29, а также деафферентированной диафрагмальных мотонейронов уровень 30-32 были изучены. Последующие воспалительные процессы 33 и cytoarchitectural изменения (перинейронное чистая меняет 10) были исследованы следующие С2 SCI. Спинной структурные изменения (Причастность заместительной годовыхthways 34 и вовлечение спинного интернейронов 8) или ультраструктурных изменений на диафрагму конечного табличке двигателя 4 также активно участвовать в спонтанном восстановлении дыхательной активности следующем С2 SCI. Наиболее изученная тема от модели С2 SCI является физиологические последствия первичной травмы на всей дыхательной системы (дыхательный объем, частота, не связанных с наркозом животных 24) и его последующего спонтанного восстановления (на наркозом препараты т.е. диафрагмального нервной активности 17, диафрагмы Деятельность 16,17 и в последнее время, межреберная деятельность 35). Это мышиной модели С2 SCI также был использован для изучения нарушения задних конечностей и последующее спонтанное восстановление и индуцированного восстановления после неинвазивного стратегии (кратковременный гипоксии 24).

Вывод

С2 SCI мышиной модели является мощнымй полезно доклинические моделью для изучения дыхательной и без дыхания нейропластичность и испытать различные предполагаемые терапевтические стратегии, которые могут улучшить дыхание у больных с повреждением спинного мозга.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют, что они не имеют конкурирующие финансовые интересы.

Acknowledgments

Эта работа поддерживается финансирование из рамочного Евросоюз Седьмой Программы (FP7/2007-2013) по договору грант № 246556 (европейский проект RBUCE-UP), HandiMedEx выделено французским государственных инвестиций Совета. Марсель Bonay была поддержана Chancellerie де университеты де Пари (Ноги Poix), фондах де дотация Recherche ан Санте Respiratoire и Центра d'помощи Respiratoire местожительство d'Иль де Франс (Кардиф)

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Animal
Male Sprague Dawley Rat Janvier 225-250 g
Surgical Instruments
Student Dumont #5 forceps Fine Science Tool 91150-20
Student Standard Pattern Forceps Fine Science Tool 91100-12
Mayo-Stille Scissors Fine Science Tool 14013-15 Curved
Student Vannas Spring Scissors Fine Science Tool 91500-09 Straight
Spring Scissors - 8 mm Blades Fine Science Tool 15025-10 Straight Blunt/Blunt
Friedman Pearson Rongeur Fine Science Tool 16121-14 Curved
Dissecting Knife - Fine Tip Fine Science Tool 10055-12 Straight
Olsen-Hegar Needle Holder Fine Science Tool 12002-14 Serrated
Weitlaner-Locktite Retractor Fine Science Tool 17012-11 2x3 Blunt
Absorbable surgical sutures Centravet BYO001 Suture size 4-0
Equipment
Hot Bead Steriliser Fine Science Tool 18000-45
Catheter  Centravet CAT188 16 G
Laryngoscope
Guide wire
Laryngeal mirror Centravet MIR011
Lactated Ringers Centravet RIN020
Syringe Centravet
Needle Centravet
O2 Air Liquid I1001M20R2A001
683 RodentT Ventilator 115/230V Harvard Apparatus 55-0000
Stand-Alone Vaporizer WPI EZ-155
Thin line heated bed WPI EZ-211
Air canister WPI EZ-258
Drugs
Carprofen Centravet
Rimadyl Centravet RIM011
Buprenorphine Centravet BUP001
Baytril Centravet BAY001
Dexmedetomidine Centravet DEX010
Atipamezole Centravet ANT201
Betadine solution Centravet VET002
Isoflurane Centravet VET066

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Frankel, H. L., et al. Long-term survival in spinal cord injury: a fifty year investigation. Spinal Cord. 36, 266-274 (1998).
  2. Ramer, M. S., Harper, G. P., Bradbury, E. J. Progress in spinal cord research - a refined strategy for the International Spinal Research Trust. Spinal Cord. 38, 449-472 (2000).
  3. Zimmer, M. B., Nantwi, K., Goshgarian, H. G. Effect of spinal cord injury on the respiratory system: basic research and current clinical treatment options. J Spinal Cord Med. 30, 319-330 (2007).
  4. Mantilla, C. B., Sieck, G. C. Neuromuscular adaptations to respiratory muscle inactivity. Respir Physiol Neurobiol. 169, 133-140 (2009).
  5. Goshgarian, H. G. The crossed phrenic phenomenon and recovery of function following spinal cord injury. Respir Physiol Neurobiol. 169, 85-93 (2009).
  6. Nantwi, K. D. Recovery of respiratory activity after C2 hemisection (C2HS): involvement of adenosinergic mechanisms. Respir Physiol Neurobiol. 169, 102-114 (2009).
  7. Sandhu, M. S., et al. Respiratory recovery following high cervical hemisection. Respir Physiol Neurobiol. 169, 94-101 (2009).
  8. Lane, M. A., Lee, K. Z., Fuller, D. D., Reier, P. J. Spinal circuitry and respiratory recovery following spinal cord injury. Respir Physiol Neurobiol. 169, 123-132 (2009).
  9. Seeds, N. W., Akison, L., Minor, K. Role of plasminogen activator in spinal cord remodeling after spinal cord injury. Respir Physiol Neurobiol. 169, 141-149 (2009).
  10. Alilain, W. J., Horn, K. P., Hu, H., Dick, T. E., Silver, J. Functional regeneration of respiratory pathways after spinal cord injury. Nature. 475, 196-200 (2011).
  11. Vinit, S. Cervical spinal cord injuries and respiratory insufficiency: a revolutionary treatment. Med Sci (Paris. 28, 33-36 (2012).
  12. Kastner, A., Gauthier, P. Are rodents an appropriate pre-clinical model for treating spinal cord injury? Examples from the respiratory system). Exp Neurol. 213, 249-256 (2008).
  13. Vinit, S., Lovett-Barr, M. R., Mitchell, G. S. Intermittent hypoxia induces functional recovery following cervical spinal injury. Physiol Neurobiol. 169, 210-217 (2009).
  14. Porter, W. T. The Path of the Respiratory Impulse from the Bulb to the Phrenic Nuclei. J Physiol. 17, 455-485 Forthcoming.
  15. Nicaise, C., et al. Phrenic motor neuron degeneration compromises phrenic axonal circuitry and diaphragm activity in a unilateral cervical contusion model of spinal cord injury. Exp Neurol. 235, 539-552 (2012).
  16. Goshgarian, H. G. The crossed phrenic phenomenon: a model for plasticity in the respiratory pathways following spinal cord injury. J Appl Physiol. 94, 795-810 (2003).
  17. Vinit, S., Gauthier, P., Stamegna, J. C., Kastner, A. High cervical lateral spinal cord injury results in long-term ipsilateral hemidiaphragm paralysis. J Neurotrauma. 23, 1137-1146 (2006).
  18. Fuller, D. D., Johnson, S. M., Johnson, R. A., Mitchell, G. S. Chronic cervical spinal sensory denervation reveals ineffective spinal pathways to phrenic motoneurons in the rat. Neurosci Lett. 323, 25-28 (2002).
  19. Dougherty, B. J., Lee, K. Z., Lane, M. A., Reier, P. J., Fuller, D. D. Contribution of the spontaneous crossed-phrenic phenomenon to inspiratory tidal volume in spontaneously breathing rats. J Appl Physiol. 112, 96-105 (2012).
  20. Jou, I. M., et al. Simplified rat intubation using a new oropharyngeal intubation wedge. J Appl Physiol. 89, 1766-1770 (2000).
  21. Fuller, D. D., et al. Graded unilateral cervical spinal cord injury and respiratory motor recovery. Respir Physiol Neurobiol. 165, 245-253 (2009).
  22. Vinit, S., Windelborn, J. A., Mitchell, G. S. Lipopolysaccharide attenuates phrenic long-term facilitation following acute intermittent hypoxia. Respir Physiol Neurobiol. 176, 130-135 (2011).
  23. Ahmad, F., Wang, M. Y., Levi, A. D. Hypothermia for Acute Spinal Cord Injury-A Review. World Neurosurg. , (2013).
  24. Lovett-Barr, M. R., et al. Repetitive intermittent hypoxia induces respiratory and somatic motor recovery after chronic cervical spinal injury. J Neurosci. 32, 3591-3600 (2012).
  25. Minor, K. H., Akison, L. K., Goshgarian, H. G., Seeds, N. W. Spinal cord injury-induced plasticity in the mouse--the crossed phrenic phenomenon. Exp Neurol. 200, 486-495 (2006).
  26. Baussart, B., Stamegna, J. C., Polentes, J., Tadie, M., Gauthier, P. A new model of upper cervical spinal contusion inducing a persistent unilateral diaphragmatic deficit in the adult rat. Neurobiol Dis. 22, 562-574 (2006).
  27. Golder, F. J., et al. Breathing patterns after mid-cervical spinal contusion in rats. Exp Neurol. 231, 97-103 (2011).
  28. Lane, M. A., et al. Respiratory function following bilateral mid-cervical contusion injury in the adult rat. Exp Neurol. 235, 197-210 (2012).
  29. Vinit, S., et al. Axotomized bulbospinal neurons express c-Jun after cervical spinal cord injury. Neuroreport. 16, 1535-1539 (2005).
  30. Guenther, C. H., Windelborn, J. A., Tubon, T. C., Yin, J. C., Mitchell, G. S. Increased atypical PKC expression and activity in the phrenic motor nucleus following cervical spinal injury. Exp Neurol. 234, 513-520 (2012).
  31. Mantilla, C. B., Gransee, H. M., Zhan, W. Z., Sieck, G. C. Motoneuron BDNF/TrkB signaling enhances functional recovery after cervical spinal cord injury. Exp Neurol. 247, 101-109 (2013).
  32. Vinit, S., Darlot, F., Aoulaiche, H., Boulenguez, P., Kastner, A. Distinct expression of c-Jun and HSP27 in axotomized and spared bulbospinal neurons after cervical spinal cord injury. J Mol Neurosci. 45, 119-133 (2011).
  33. Windelborn, J. A., Mitchell, G. S. Glial activation in the spinal ventral horn caudal to cervical injury. Respir Physiol Neurobiol. 180, 61-68 (2012).
  34. Vinit, S., Stamegna, J. C., Boulenguez, P., Gauthier, P., Kastner, A. Restorative respiratory pathways after partial cervical spinal cord injury: role of ipsilateral phrenic afferents. Eur J Neurosci. 25, 3551-3560 (2007).
  35. Dougherty, B. J., et al. Recovery of inspiratory intercostal muscle activity following high cervical hemisection. Respir Physiol Neurobiol. 183, 186-192 (2012).

Tags

Физиология выпуск 87 крыса шейки травмы спинного мозга органов дыхания дефицит пересек диафрагмального явление дыхательной Нейропластичность
Мышиной модели шейки травмы спинного мозга по изучению пост-поврежденной органов дыхания Нейропластичность
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Keomani, E., Deramaudt, T. B.,More

Keomani, E., Deramaudt, T. B., Petitjean, M., Bonay, M., Lofaso, F., Vinit, S. A Murine Model of Cervical Spinal Cord Injury to Study Post-lesional Respiratory Neuroplasticity. J. Vis. Exp. (87), e51235, doi:10.3791/51235 (2014).

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