Waiting
Login processing...

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

Biology

Een muismodel van lumbale wervelkolominstabiliteit

Published: April 23, 2021 doi: 10.3791/61722
Automatic Translation
1, 1, 2, 2
1Spine Research Institute, Longhua Hospital, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, 2Department of Integrative Medicine, Huashan Hospital, Fudan University

Summary

We ontwikkelden een lumbaal tussenwervelschijfdegeneratiemuismodel door resectie van L3-L5 spineuze processen samen met supra- en inter-spineuze ligamenten en loslating van paraspinous spieren.

Abstract

Tussenwervelschijfdegeneratie (IDD) is een veel voorkomende pathologische verandering die leidt tot lage rugpijn. Geschikte diermodellen zijn gewenst voor het begrijpen van de pathologische processen en het evalueren van nieuwe geneesmiddelen. Hier introduceerden we een chirurgisch geïnduceerd LSI-muismodel (Lumbar Spine Instability) dat IDD ontwikkelt vanaf 1 week na de operatie. In detail werd de muis onder narcose geopereerd door lage rughuidincisie, L3-L5 spineuze processen blootstelling, loslating van paraspinous spieren, resectie van processen en ligamenten, en huidsluiting. L4–L5 IVD's werden gekozen voor de observatie. Het LSI-model ontwikkelt lumbale IDD door porositeit en hypertrofie in eindplaten in een vroeg stadium, afname van het tussenwervelschijfvolume, krimp in nucleus pulposus in een tussenstadium en botverlies in lumbale wervels (L5) in een later stadium. Het LSI-muismodel heeft de voordelen van sterke bedienbaarheid, geen behoefte aan speciale apparatuur, reproduceerbaarheid, goedkoop en relatief korte periode van IDD-ontwikkeling. LSI-operatie is echter nog steeds een trauma dat ontsteking veroorzaakt binnen de eerste week na de operatie. Dit diermodel is dus geschikt voor studie van lumbale IDD.

Introduction

Tussenwervelschijfdegeneratie (IDD) wordt vaak gezien bij veroudering en zelfs jongeren veroorzaakt door vele factoren1. Chirurgie voor patiënten die lijden aan IDD, die lage rugpijn en verminderde beweging veroorzaken, wordt meestal in een later stadium of in ernstige gevallen uitgevoerd en heeft potentiële risico's zoals nonunion of infectie2. Ideale niet-operatieve behandeling vereist een uitgebreid begrip van het IDD-mechanisme. Het IDD-diermodel dient als een cruciaal instrument voor studies van het IDD-mechanisme en de evaluatie van IDD-behandeling.

Grotere dieren zijn gekozen voor IDD-modellen zoals primaten, schapen, geiten, honden en konijnen vanwege hun gelijkenis met de menselijke anatomische structuur in grote mate en de sterke bedienbaarheid in termen van grootte van tussenwervelschijven (IVD's)3,4,5,6,7,8. Deze diermodellen zijn echter tijdrovend en kostenintensief9. Muis IVD is een slechte weergave van de menselijke IVD op basis van geometrische metingen van de beeldverhouding, nucleus pulposus tot schijfgebiedsverhouding en genormaliseerde hoogte10. Ondanks het verschil in grootte vertoont het IVD-segment van de muis lumbale mechanische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met menselijke IVD, zoals compressie en torsiestijfheid11. Bovendien heeft het muis-IDD-model het voordeel van lage kosten, relatief korte IDD-ontwikkeling en meer opties voor genetisch gemodificeerde dieren en antilichamen die worden gebruikt in verdere mechanistische studies12,13,14,15.

Experimenteel geïnduceerde IDD-modellen verschillen van de inductoren en toepassingen. Collageenase-geïnduceerde extracellulaire matrix (ECM) degeneratie is bijvoorbeeld geschikt voor ECM regeneratie onderzoek16. Genetisch gemodificeerd fenotype is geschikt voor het bestuderen van de genfunctie in het IDD-proces en in genetische therapieën17. Annulus fibrosus incisie- en rookmodellen bootsen trauma en niet-ontsteking geïnduceerde IDD12,18na .

Spinale instabiliteit (SI) leidt tot een onstabiele wervelkolom die zich niet in een optimale evenwichtstoestand bevindt. Het kan worden veroorzaakt door abnormale beweging van een lumbaal bewegingssegment als gevolg van de zwakte van het omliggende ondersteunende weefsel zoals ligamenten en spieren. Het wordt ook vaak gezien na spinale fusie operatie19. SI wordt beschouwd als de belangrijkste oorzaak van IDD. Daarom streven we ernaar om een SI-muizenmodel te ontwikkelen (gericht op lumbale wervelkolom) dat het menselijke IDD-procesnabootst 20,21.

In het protocol introduceerden we de procedure voor het vaststellen van lumbale spinale instabiliteit (LSI) muismodel door de resectie van lumbale derde (L3) naar lumbale vijfde (L5) spineuze processen samen met de supraspinous en interspinous ligamenten (Figuur 1A,B). Het diermodel ontwikkelt IDD al 1 week na de operatie, zoals blijkt uit hypertrofie en porositeit in eindplaten (EP's). IVD-volume begint 2 weken na de operatie te dalen tot 16 weken, samen met een verhoogde IVD-score, wat de mate van IDD aangeeft. Wij zijn van mening dat de gedetailleerde en gevisualiseerde procedure nuttig is voor onderzoekers om het LSI-muismodel in hun laboratorium vast te stellen en indien nodig toe te passen op IDD-onderzoek.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

De beschreven onderzoeken voldoen aan de richtlijnen voor de verzorging en het gebruik van proefdieren van de National Institutes of Health en zijn goedgekeurd door de Shanghai University of Traditional Chinese Medicine Animal Care and Use Committee. Alle chirurgische manipulaties werden uitgevoerd onder diepe anesthesie en de dieren ondervonden in geen enkel stadium pijn tijdens de procedure.

1. Voorbereiding vóór de operatie

  1. Instrumentsterilisatie: Stoomsteriliseren van chirurgische instrumenten in een autoclaaf (121 °C gedurende 15 minuten) voorafgaand aan de operatie. Verpak instrumenten in een metalen container en onderhoud ze totdat ze tijdens de operatie worden gebruikt.
  2. Instelling operatieplatform: Wijs een bankoppervlak van ten minste 60 cm x 60 cm toe voor de operatie. Reinig het oppervlak met 75% alcohol en bedek met een wegwerp medische handdoek. Plaats een steriele chirurgische instrumentenverpakking, reagentia, chirurgische items op een wegwerp medische handdoek binnen de bovenste 1/3 van het gebied. Laat de resterende 2/3 van het gebied schoon voor chirurgische ingreep. Voeg een hotpad toe onder de chirurgische pad voor thermische ondersteuning.
  3. Dierlijke voorbereiding
    1. Plaats het dier (C57BL/6J muizen, mannetje, 8 weken oud) in de inductiekamer. Zet de vaporizer aan op een inductieniveau van 4% voor isofluraan en 4 L/min voor zuurstof. Nadat het dier volledig is verdoofd, houdt u het verdovingsmiddel met de neuskegel en de verdoving op een niveau van 1,5% voor isofluraan en 0,4 L/min voor zuurstof tijdens de operatie. Controleer het dier op ademhaling.
    2. Breng chloortetracycline hydrochloride oogzalf aan om uitdroging van het hoornvlies tijdens de operatie te voorkomen.
    3. Scheer het operatiegebied op het dorsale oppervlak van het onderste thoracale gebied naar de bovenkant van het sacrale gebied met behulp van een kleine dierentrimmer. Verwijder de geschoren vacht met tissuedoekjes.
    4. Breng ontharingscrème aan op het geschoren gebied en laat het daar niet langer dan 3 minuten staan. Verwijder de crème met gaas en spoel met 2 ml steriele zoutoplossing van 0,9%.
    5. Plaats een op maat gemaakte chirurgische cilindrische pad(figuur 2A)onder de buik van de muis om de lumbale wervelkolom op te tillen en de chirurgische operatie te vergemakkelijken.

2. Blootstelling van het lumbale derde aan lumbale vijfde (L3–L5) spineuze processen

  1. Gebruik de wijsvinger om de onderhuidse spineuze processen van de lumbale wervels aan te raken, die meer naar buiten zijn gericht, en vergelijk met thoracale wervels en sacrale wervels om het lumbale gebied te identificeren.
  2. Spoel de huid af met 75% alcohol. Voer een midline huidincisie van 3-4 cm uit over het lumbale gebied van het midden-thoracale gebied tot de heup met behulp van een scalpelblad om de fascia bloot te leggen.
  3. Identificeer de lumbale wervelkolom door de morfologie van de achterste fascia die op de uiteinden van de spineuze processen is ingebracht. In detail onderscheidt de derde lumbale (L3) tot de eerste sacrale (S1) fasciae zich van andere fasciae door hun "V" vormen. De laatste "V"-punt sluit aan op de eerste sacrale (S1) fascia en de eerste "V"-punt komt overeen met het spineuze proces L3 (figuur 2B).
  4. Maak de achterste paraspinous spierincisies langs de spineuze processen van L3 tot L5 aan beide zijden lateraal met een scalpelblad (Figuur 2C). Controleer de incisiediepte naar de facetten om een bloeding te verminderen.
  5. Scheid de spierlagen met behulp van twee oftalmische tangen om L3 tot L5 spineuze processen en supraspinous ligamenten bloot te stellen.

3. Resectie van L3–L5 spineuze processen samen met de ligamenten

  1. Afzonderlijke spineuze processen door interspinous ligamenten af te snijden met behulp van Venusscharen (Figuur 2D).
  2. Resect de L3–L5 spineuze processen samen met de interspinous ligamenten met Venus scharen (Figuur 2E).
  3. Hecht de huidincisie met steriele zijde gevlochten (hechtingsgrootte 5.0) zonder herbevestiging van de paravertebrale spieren.
  4. Breng chloortetracycline hydrochloride oogzalf aan op de chirurgische plaats.
  5. Dien Buprenorfine-SR (25 uL per gram muisgewicht) toe onmiddellijk na een LSI-operatie voor analgesie.
  6. Plaats de dieren in een warme kamer en controleer tijdens het herstel van de anesthesie. Controleer de voedsel- en waterinname voordat u de dieren terugstlaat naar de thuiskooi.
  7. Bewaak het dier eenmaal daags gedurende de eerste 3 dagen na gebruik. Het dier moet een normale eetlust kunnen hebben en moet genezen zonder tekenen van pus, bloeding of zwelling. Ze kunnen een kleine beperking hebben in de voortbeweging.
  8. Voer schijnoperaties alleen uit door de achterste paravertebrale spieren los te maken van deL 3-L5 wervels.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Het LSI-muismodel wordt toegepast in de studies van IDD-mechanisme, IDD-behandeling, endplate (EP) degeneratie zoals sclerose en sensorische innervatie in EP20,21,22,23. De LSI-muis ontwikkelt IDD- en EP-degeneratieve veranderingen, zoals geïdentificeerd, door verminderd IVD-volume en -hoogte, verhoogd EP-volume en verhoogde IVD- en EP-scores.

De ontleedde en vaste onderste thoracale en lumbale wervelkolom werden onderzocht door micro-computertomografie met hoge resolutie (μCT) zoals eerder beschreven20,21. De onderste thoracale lumbale met ribben werden opgenomen voor de identificatie van L3–L5 wervels (Figuur 3A). Röntgenfoto's van de L3–L5-wervelkolom op een zijaanzicht wijzen op het bestaan en het bestaan van spineuze processen in Sham- en LSI-groepen (figuur 3B). De resultaten zijn duidelijker door 3D-reconstructie van L3–L5 wervelkolom op een linker voorste schuine weergave (Figuur 3C) en door dwarsbeeld van een L3–L5 wervels (Figuur 3D).

Coronale beelden van de L4–L5 IVD werden gebruikt om 3D histomorfometrische analyses van IVD20 uit te voeren (Figuur 4A). IVD-volume wordt gedefinieerd als het gebied van belang (ROI) dat de hele onzichtbare ruimte tussen L4 en L5-wervels bestrijkt. Parameter: TV (totaal weefselvolume) werd gebruikt voor 3D-structurele analyse (figuur 4B). Het IVD-volume nam significant toe 1 week na de operatie en begon te dalen van 2 weken tot 16 weken na de operatie, zoals waargenomen in figuur 4C.

De hoogte van de IVD-ruimte varieerde van de voorste tot de achterste (figuur 4E,G). LSI had een significant effect op de achterplaats. Zo werd het achterste coronale vlak van IVD-ruimte gekozen voor IVD-hoogtemeting (figuur 4D,E). De IVD-hoogte daalde van 2 weken tot 16 weken na de operatie (figuur 4F), wat consistent was met de bevindingen in IVD-volume (figuur 4C).

Coronale beelden van de L4–L5 IVD-ruimte werden toegepast op 3D histomorfometrische analyses van zowel craniale als caudale eindplaten (Eps) (Figuur 5A). Het volume van de eindplaat (EP) wordt gedefinieerd om zichtbare benige plaat dicht bij de wervels te bedekken (figuur 5A,B)21. Het voorste een vierde coronale vlak van vijf opeenvolgende beelden van craniale EP werd gebruikt voor 3D-reconstructie (Figuur 5C), die verhoogde holtes in craniale EP bij LSI-muizen liet zien (Figuur 5D). De resultaten werden ook aangegeven door een verhoogd percentage trabeculaire scheidingswaarden dat groter was of gelijk was aan 0,089 (figuur 5E). Ondertussen namen de EP-volumes na de operatie aanzienlijk toe (figuur 5F). Caudale EP's vertonen een vergelijkbaar fenotype door LSI(figuur 5G,H),wat aangeeft dat LSI leidt tot EP-hypertrofie en een toename van holtes.

L5 wervellichamen werden gereconstrueerd door de omtrek van alle dwarssecties van elk L5-wervellichaam zonder accessoires te tekenen en alle 2D-afbeeldingen om te zetten in een 3D-model. De constructie en analyse werden uitgevoerd met commerciële software (bijvoorbeeld NRecon v1.6 en CTAn v1.9). De volumes L5-wervels nemen na de operatie licht toe, maar hebben alleen een statistisch verschil tussen de schijngroep en de 16-weekse LSI-groep (figuur 6B). Een significante afname van BV/TV was ook 16 weken na de operatie aanwezig, wat aangeeft dat LSI in een later stadium wervelbotverlies veroorzaakt (figuur 6A,C).

LSI induceert IVD-degeneratie en EP-degeneratie zoals aangegeven door verhoogde IVD- en EP-scores24 (figuur 7A,C). Een vermindering van intracellulaire vacuolen van nucleus pulposuscellen werd versneld in LSI-groepen (Figuur 7B). Cavities nemen toe in LSI EP 's (Figuur 7D) samen met een verhoogd aantal osteoclasten zoals aangegeven door Trapkleuring (Figuur 7E,F).

De gegevens werden weergegeven als gemiddelde ± s.d. Statistische significantie werd bepaald door de t-test vaneen student . Het significantieniveau werd gedefinieerd als p < 0,05. Alle data-analyses zijn uitgevoerd met SPSS 15.0.

Figure 1
Figuur 1: Schematisch van LSI muismodel. (A) Anatomie van L3–L5 wervels in het onderste ruggebied van de muis. (B) Resectie van spineuze processen samen met interspinous ligamenten en supraspinous ligamenten (gemarkeerd bleek). Een rode stippellijn geeft een doorsnedevlak aan. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figure 2
Figuur 2: Blootstelling van L3–L5 spineuze processen en LSI-werking. (A) Een op maat gemaakte cilindrische pad wordt onder de buik van de muis geplaatst. (B) Blootstelling van de lumbale fasciae en identificatie van L3 tot S1 spineuze processen door "V"-vormen. (C) Laterale paraspinous spierincisies aan beide zijden van L3 tot L5 spineuze processen. (D) Blootstelling van individuele spineuze processen door het afsnijden van interspinous ligamenten. (E) Resectie van L3–L5 spineuze processen met inter- en supra-spineuze ligamenten. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: LSI-identificatie door μCT. (A) Lokalisatie van L3–L5 wervels door ribben met thoracale wervels in röntgenfoto's. (B) Röntgenfoto's op een zijaanzicht en (C) 3D-reconstructie op een linker voorste schuine weergave van L3–L5 wervels in Sham- en LSI-groepen. (D) Dwarsvlak van lendenwervel met de resectie van het spineuze proces. (D) is gewijzigd van Bian c.s.21. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: LSI vermindert het IVD-volume. (A) Opeenvolgende beelden van de onzichtbare ruimte (Rood) tussen L4 en L5 EP's worden gebruikt voor 3D-reconstructie. (B) IVD-volume wordt gedefinieerd door de tv van (A). (C) Kwantificering van het IVD-volume L4–L5 op vijf tijdstippen na de ingebruikname. N = 8 per groep. Gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± s.d. *p < 0,05, **p < 0,01 versus Sham. (D) Dwarsvlak en (E) midden-sagittale vlak van lumbale wervellichamen. Blauwe dubbele pijlen geven de diameter van de anteroposterior aan. Gele lijn geeft achterste 1/3 vlak aan. (F) Reconstructie van craniale en caudale EP 's aan de hand van vijf opeenvolgende afbeeldingen van achterste 1/3 coronale vlak van L4–L5. Rood geeft ivd-ruimte aan. (G) Midden-sagittale vlak van L4–L5. (C) is gewijzigd van Bian c.s.20. (F,G) zijn gewijzigd van Bian et al.21. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figure 5
Figuur 5: LSI induceert EP hypertrofie en porositeit. (A) Coronaal vlak van L4–L5. Rode stippellijn geeft afbeelding van caudale EP gebruikt voor 3D-constructie. (B) Reconstructie van staart L4 en schedel L5. Blauwe cartoon duidt op caudale EP van L4–L5. (C) Midden-sagittale vlak van L4–L5. Blauwe dubbele pijlen geven de diameter van de anteroposterior aan. Gele lijn geeft voorste 1/4 vlak aan. (D) Reconstructie van craniale EP 's door vijf opeenvolgende beelden van het voorste 1/4 vlak van L4–L5. (E,G) Percentage trabeculaire scheidingsverdeling van craniale (E) en caudale (G) EP's verkregen uit μCT-analyses. (F,H) Kwantificering van schedel (F) en caudaal (H). L4–L5 EP volume in aangegeven tijdspunten. N = 8 per groep. Gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± s.d.* p < 0,05 versus. Sham. (D–H) zijn gewijzigd van Bian et al.21. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figure 6
Figuur 6: LSI veroorzaakt wervelbotverlies in een laat stadium. (A) Reconstructie van L5 wervellichamen in 16 weken Sham en LSI groepen. (B,C) Kwantificering van L5 wervel TV (B) en BV/TV (C). N = 8 per groep. Gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± s.d.* p < 0,05, ** p < 0,01 versus. Sham. (B) is gewijzigd van Bian c.s.21. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figure 7
Figuur 7: LSI leidt tot IVD- en EP-degeneratie. (A) IVD-score bij LSI of schijnmuizen als indicatie van IVD-degeneratie. (B) Representatieve afbeeldingen van Safranin O-kleuring voor NPs in L4–L5 IVD. Wit duidt op vacuolen. Rood duidt op proteoglycan. (C) EP-score in LSI of schijngroep als indicatie van EP-degeneratie. (D) Representatieve afbeeldingen van Safranin O-Fast groene kleuring voor caudale L4–L5 EP's. Groen/blauwe vlekken verkalkte holtes. (E) Representatieve afbeeldingen van valkleuring voor caudale L4–L5 EP's. Paars geeft trap+ aan. N = 6 per groep. Gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± s.d.* p < 0,05, ** p < 0,01 versus. Sham. (F) Kwantificering van Val+ osteoclasten in (E). (A,B) zijn gewijzigd van Bian c.s.20. (C–F) zijn gewijzigd van Bian et al.21. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

We ontwikkelden het lumbale wervelkolominstabiliteitsmuismodel op basis van het cervicale spondylosemuismodel waarbij de achterste paravertebrale spieren van de wervels werden losgemaakt en de spineuze processen samen met de supraspinous en interspinous ligamenten werden gereseceerd25. We voerden een vergelijkbare operatie uit op de lumbale wervelkolom, die meer prominente spineuze processen heeft. Het LSI-muismodel ontwikkelde vergelijkbare IDD in de lumbale wervelkolom.

De voordelen van het LSI-model zijn onder meer een sterke bedienbaarheid, geen behoefte aan een speciale apparatuur, reproduceerbaarheid en een relatief korte periode van IDD-ontwikkeling.

Enkele belangrijke punten worden hier gepresenteerd om het slagingspercentage tijdens de operatie te helpen verbeteren. Dit zijn ook de kritische stappen. Verwijder eerst het haar op het onderste ruggedeelte, zo duidelijk mogelijk, omdat geschoren haar in de wond een anafylactische reactie kan veroorzaken. Ten tweede wordt een cilindrische pad of een andere pad aanbevolen om de lendenwervels op te tillen. Gebruik ten derde een microschaar om de incisiediepte en bloeding te regelen. Wanneer hematocoelia wordt opgemerkt tijdens de operatie, stop dan de operatie en offer de muis op, omdat de muis niet zal overleven tijdens of na de operatie. Ten vierde wordt herbevestiging van paraspinous spier niet aanbevolen omdat de reattachment de instabiliteit kan vormen. Ten vijfde vermindert een volledige resectie van de hele spineuze processen L3–L5 de variabiliteit in het individuele model. Ten zesde, vermijd het verwonden van omliggende zenuwen en bloedvaten, anders kan de muis niet-canonische pathologische veranderingen ontwikkelen. Als de modellen niet het typische fenotype vertonen zoals weergegeven in de resultaten, controleer dan de bovenstaande zes punten.

Het succes van dit LSI-model kan worden beoordeeld aan de hand van twee gouden normen, waaronder een verlaagd IVD-volume gemeten door MRI bij kleine dieren of met μCT, en een IVD-score op basis van de histologische observatie. Het LSI-model ontwikkelt IDD al 2 weken na de LSI-operatie, maar ontwikkelt porositeit in endplate al na 1 week, zoals waargenomen. Het is geschikt voor onderzoek naar nucleus pulpous shrinkage, endplate sclerose, IDD gerelateerd aan osteoclasten-geïnduceerde cytokinen, IDD-geïnduceerde osteoporose (16 weken na LSI) enz.

Er zijn enkele beperkingen in het LSI-model. LSI-operatie is een relatief groot trauma voor de muis. De ontsteking is onvermijdelijk en meestal gezien binnen 7 dagen na de operatie. Dit model is dus niet geschikt voor het observeren van vroege pathologische veranderingen van IDD, vooral binnen 7 dagen veroorzaakt door mechanische belastingsveranderingen.

Het model kan worden gewijzigd door zich te richten op verschillende lendenwervels zoals L5 alleen of van L1 tot L5. Gezonde controle wordt ook aanbevolen naast schijngroepen.

Samengevat hebben we een chirurgisch geïnduceerd lumbaal IDD-muismodel ontwikkeld en de procedure gevisualiseerd om anderen te helpen het diermodel te reproduceren en toe te passen in IDD-studies.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets bekend te maken.

Acknowledgments

Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (81973607) en Essential Drug Research and Development (2019ZX09201004-003-032) van het Ministerie van Wetenschap en Technologie van China.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Chlortetracycline Hydrochloride Eye Ointment Shanghai General Pharmaceutical Co., Ltd. H31021931 Prevent eye dry, Prevent wound infection
C57BL/6J male mice Tian-jiang Pharmaceuticals Company (Jiangsu, CN) SCXK2018-0004 Animal model
Disposable medical towel Henan Huayu Medical Devices Co., Ltd. 20160090 Platform for surgical operation
Inhalant anesthesia equipment MIDMARK Matrx 3000 Anesthesia
Isoflurane Shenzhen RWD Life Technology Co., Ltd. 1903715 Anesthesia
Lidocaine hydrochloride Shandong Hualu Pharmaceutical Co., Ltd. H37022839 Pain relief
Medical suture needle Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. 20S0401J Suture skin
Ophthalmic forceps Shanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Surgical Instruments Factory JD1050 Clip the skin
Ophthalmic scissors(10cm) Shanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Surgical Instruments Factory Y00030 Skin incision
silk braided Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. 11V0820 Suture skin
Small animal trimmer Shanghai Feike Electric Co., Ltd. FC5910 Hair removal
Sterile surgical blades(12#) Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. 35T0707 Muscle incision
Veet hair removal cream RECKITT BENCKISER (India) Ltd NA Hair removal
Venus shears Mingren medical equipment Length:12.5cm Clip the muscle and spinous process

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Makino, H., et al. Lumbar disc degeneration progression in young women in their 20's: a prospective ten-year follow up. Journal of Orthopaedic Science: Official Journal of the Japanese Orthopaedic Association. 22 (4), 635-640 (2017).
  2. Lee, Y. C., Zotti, M. G. T., Osti, O. L. Operative management of lumbar degenerative disc disease. Asian Spine Journal. 10 (4), 801-819 (2016).
  3. Wei, F., et al. In vivo experimental intervertebral disc degeneration induced by bleomycin in the rhesus monkey. BMC Musculoskeletal Disorders. 15, 340 (2014).
  4. Lim, K. Z., et al. Ovine lumbar intervertebral disc degeneration model utilizing a lateral retroperitoneal drill bit injury. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (123), e55753 (2017).
  5. Zhang, Y., et al. Histological features of the degenerating intervertebral disc in a goat disc-injury model. Spine. 36 (19), 1519-1527 (2011).
  6. Bergknut, N., et al. The dog as an animal model for intervertebral disc degeneration. Spine. 37 (5), 351-358 (2012).
  7. Kong, M. H., et al. Rabbit Model for in vivo Study of Intervertebral Disc Degeneration and Regeneration. Journal of Korean Neurosurgical Society. 44 (5), 327-333 (2008).
  8. Gullbrand, S. E., et al. A large animal model that recapitulates the spectrum of human intervertebral disc degeneration. Osteoarthritis and Cartilage. 25 (1), 146-156 (2017).
  9. Jin, L., Balian, G., Li, X. J. Animal models for disc degeneration-an update. Histology and Histopathology. 33 (6), 543-554 (2018).
  10. O'Connell, G. D., Vresilovic, E. J., Elliott, D. M. Comparative intervertebral disc anatomy across several animal species. 52nd Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society. , (2006).
  11. Elliott, D. M., Sarver, J. J. Young investigator award winner: validation of the mouse and rat disc as mechanical models of the human lumbar disc. Spine. 29 (7), 713-722 (2004).
  12. Ohnishi, T., et al. In vivo mouse intervertebral disc degeneration model based on a new histological classification. Plos One. 11 (8), 0160486 (2016).
  13. Vo, N., et al. Accelerated aging of intervertebral discs in a mouse model of progeria. Journal of Orthopaedic Research. 28 (12), 1600-1607 (2010).
  14. Oichi, T., et al. A mouse intervertebral disc degeneration model by surgically induced instability. Spine. 43 (10), 557-564 (2018).
  15. Ohnishi, T., Sudo, H., Tsujimoto, T., Iwasaki, N. Age-related spontaneous lumbar intervertebral disc degeneration in a mouse model. Journal of Orthopaedic Research. 36 (1), 224-232 (2018).
  16. Stern, W. E., Coulson, W. F. Effects of collagenase upon the intervertebral disc in monkeys. Journal of Neurosurgery. 44 (1), 32-44 (1976).
  17. Silva, M. J., Holguin, N. LRP5-deficiency in OsxCreERT2 mice models intervertebral disc degeneration by aging and compression. bioRxiv. , (2019).
  18. Nemoto, Y., et al. Histological changes in intervertebral discs after smoking and cessation: experimental study using a rat passive smoking model. Journal of Orthopaedic Science: Official Journal of the Japanese Orthopaedic Association. 11 (2), 191-197 (2006).
  19. Mulholland, R. C. The myth of lumbar instability: the importance of abnormal loading as a cause of low back pain. European Spine Journal. 17 (5), 619-625 (2008).
  20. Bian, Q., et al. Mechanosignaling activation of TGFβ maintains intervertebral disc homeostasis. Bone Research. 5, 17008 (2017).
  21. Bian, Q., et al. Excessive activation of tgfβ by spinal instability causes vertebral endplate sclerosis. Scientific Reports. 6, 27093 (2016).
  22. Ni, S., et al. Sensory innervation in porous endplates by Netrin-1 from osteoclasts mediates PGE2-induced spinal hypersensitivity in mice. Nature Communications. 10 (1), 5643 (2019).
  23. Liu, S., Cheng, Y., Tan, Y., Dong, J., Bian, Q. Ligustrazine prevents intervertebral disc degeneration via suppression of aberrant tgfβ activation in nucleus pulposus cells. BioMed Research International. 2019, 5601734 (2019).
  24. Boos, N., et al. Classification of age-related changes in lumbar intervertebral discs: 2002 Volvo Award in basic science. Spine. 27 (23), 2631-2644 (2002).
  25. Miyamoto, S., Yonenobu, K., Ono, K. Experimental cervical spondylosis in the mouse. Spine. 16, 10 Suppl 495-500 (1991).

Tags

Biologie tussenwervelschijf disc degeneratieve ziekte lumbaal wervelkolom spineus proces muismodel in vivo
Een muismodel van lumbale wervelkolominstabiliteit
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Liu, S., Sun, Y., Dong, J., Bian, Q. … More

Liu, S., Sun, Y., Dong, J., Bian, Q. A Mouse Model of Lumbar Spine Instability. J. Vis. Exp. (170), e61722, doi:10.3791/61722 (2021).

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