RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
يقدم هذا البروتوكول استخدام حقن عقدة الجذر الظهري (DRG) مع ناقل فيروسي وإصابة سحق الجذر الظهري المتزامنة في فأر بالغ كنموذج لدراسة تجديد المحور الحسي. هذا النموذج مناسب للتحقيق في استخدام العلاج الجيني لتعزيز تجديد المحور الحسي.
يعد تحقيق تجديد المحور العصبي بعد إصابة الجهاز العصبي مهمة صعبة. نظرا لأن أجزاء مختلفة من الجهاز العصبي المركزي (CNS) تختلف عن بعضها البعض تشريحيا ، فمن المهم تحديد نموذج مناسب لاستخدامه في دراسة تجديد المحور العصبي. باستخدام نموذج مناسب ، يمكننا صياغة علاج محدد بناء على شدة الإصابة ، ونوع الخلية العصبية ذات الأهمية ، والقناة الشوكية المطلوبة لتقييم التجديد. ضمن المسار الحسي ، تكون الخلايا العصبية DRG مسؤولة عن نقل المعلومات الحسية من المحيط إلى الجهاز العصبي المركزي. نقدم هنا بروتوكولا يستخدم حقن DRG مع ناقل فيروسي وإصابة سحق الجذر الظهري المتزامنة في الحبل الشوكي العنقي السفلي لفأر بالغ كنموذج لدراسة تجديد المحور الحسي. كما هو موضح باستخدام فيروس التحكم ، AAV5-GFP ، نظهر فعالية حقن DRG المباشر في نقل الخلايا العصبية DRG وتتبع المحاور الحسية إلى النخاع الشوكي. نظهر أيضا فعالية إصابة سحق الجذر الظهري في إزالة تعصيب المخلب الأمامي كنموذج إصابة لتقييم تجديد المحور العصبي. على الرغم من الحاجة إلى تدريب متخصص لإجراء هذا الإجراء الجراحي الغازي ، إلا أن البروتوكول مرن ، ويمكن للمستخدمين المحتملين تعديل العديد من الأجزاء لاستيعاب متطلباتهم التجريبية. الأهم من ذلك ، يمكن أن يكون بمثابة أساس لأولئك الذين يبحثون عن نموذج حيواني مناسب لدراساتهم. نعتقد أن هذه المقالة ستساعد المستخدمين الجدد على تعلم الإجراء بطريقة فعالة وفعالة للغاية.
تحقيق تجديد محور عصبي بعد إصابة الجهاز العصبي هو مهمة صعبة 1. لدراسة فشل تجديد محور عصبي في الجهاز العصبي المركزي (CNS)، وقد استخدم الباحثون مجموعة كبيرة من نماذج إصابة العصب. كما تختلف مناطق الجهاز العصبي المركزي، فمن المهم استخدام نموذج مناسب تشريحيا لدراسة تجديد محور عصبي. باستخدام نموذج مناسب، يمكن للباحثين صياغة معاملة محددة بناء على شدة الإصابة، ونوع من الخلايا العصبية في المصالح، والجهاز الشوكي المطلوبة لتقييم تجديد، في مقابل استراتيجية العلاج "واحد للجميع".
في إصابة الحبل الشوكي، على سبيل المثال، أكثر الأعراض المنهكة تنبع من فقدان الإحساس والحركة. ويتسبب فقدان الإحساس الأضرار التي لحقت المسارات الحسية الصاعدة، في حين تسبب في فقدان الحركة الأضرار التي لحقت مسارات السيارات تنازلي. بسبب الاختلافات التشريحية الخلوية وبين هذه TWمسارات س، العديد من الدراسات تجديد محور عصبي المستهدفة تركز فقط على واحد أو الآخر طريقا، مع المنطق القائل الانتعاش الناجح إما أن تكون ذات فائدة كبيرة للمرضى. في هذه المقالة، فإننا نقدم البروتوكول الذي يستخدم الحقن المباشر العقد الجذرية الظهرية (DRG) مع ناقل فيروسي وإصابة سحق الجذرية الظهرية المتزامنة في الحبل الشوكي عنق الرحم أقل من الفئران الكبار كنموذج لدراسة تجديد محور عصبي حسي.
DRG الخلايا العصبية الحسية هي المسؤولة عن نقل المعلومات الحسية، مثل إحساس اللمس والألم، من المحيط إلى الجهاز العصبي المركزي. التوقعات محور عصبي طويلة من الخلايا العصبية الحسية في الحبل الشوكي تكون بمثابة نموذج جيد لدراسة مسافات طويلة محور عصبي تجديد. وبالإضافة إلى ذلك، كما القوارض يمكن البقاء على قيد الحياة آفة مسار الحسية مثل الإصابة سحق الجذرية الظهرية مع مضاعفات الرعاية الحد الأدنى، يمكن للباحثين دراسة CNS محوار تجديد دون الحاجة إلى الآفة تماما الحبل الشوكي. A C5 الرباعي - C8 (ل عنق الرحموقد تبين 8) الجذر الظهري إصابة سحق لتكون نموذجا مفيدا للforepaw إزالة التدفعات الواردة 2 - إيفل 5. بالإضافة إلى ذلك، يوفر ظهري إصابة سحق جذور نموذجا "أنظف" لدراسة تجديد محور عصبي من إصابة في النخاع الشوكي مباشرة لأن هو غير معقدة من قبل عوامل أخرى مثل تشكيل ندبة الدبقية.
وقد اعتبر استخدام العلاج الجيني الفيروسي لإعادة برمجة الخلايا العصبية في حالة التجدد بشكل متزايد باعتبارها استراتيجية العلاج واعدة للعديد من الحالات العصبية 3. وقد أظهرت الدراسات أن تطبيق متجه فيروس الغدة المرتبطة (AAV) تحمل التحوير من البروتين تعزيز النمو يمكن تحقيق تجديد محور عصبي قوي مع انتعاش السلوكي 4 و 5 و 6. والمرضية انخفاض واضح من AAV في انتزاع استجابة مناعية والقدرة على تنبيغ الخلايا غير قسمة، مثل الخلايا العصبية، وجعلأنه متجه الأمثل للعلاج بالجينات. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام النموذج AAV المؤتلف للعلاج. في هذا النموذج، فإنه غير قادر على دمج الجينوم الفيروسي في جينوم المضيف 7، والحد من مخاطر الطفرات إقحامي بالمقارنة مع النواقل الفيروسية الأخرى، مثل الفيروسة البطيئة. وهذا يجعل AAV خيار آمن لتطبيقات العلاج الجيني.
كما يحتوي على DRG الهيئات خلية من الخلايا العصبية الحسية، وهذا هو الهدف التشريحية الأنسب لإدارة فيروس للعلاج بالجينات لدراسة و / أو تشجيع تجديد محور عصبي حسي. في دراسة مقارنة الأنماط المصلية AAV مختلفة والفيروسة البطيئة، وقد أظهرت AAV المصلي 5 (AAV5) لتكون أكثر كفاءة في transducing الخلايا العصبية DRG على مدار الساعة من 12 أسبوعا على الأقل عندما تم حقنها مباشرة في DRG 8. بالإضافة إلى ذلك، يمكن AAV تحقيق أكثر من 40٪ من الكفاءة تنبيغ، transducing جميع أنواع فرعية العصبية DRG، مثل ذات القطر الكبير خيط عصبي 200 كيلو دالتون(NF200) الخلايا العصبية -positive والببتيد المتعلقة الجينات ذات القطر الصغير الكالسيتونين (CGRP) - أو B4 isolectin (IB4) الخلايا العصبية -positive 4 و 8.
كما الإجراء الجراحي لحقن DRG وإصابة سحق الجذرية الظهرية غير الغازية للغاية وحساسة، ونحن نعتقد أن هذه المادة سوف تساعد المستخدمين الجدد لمعرفة الإجراء بطريقة فعالة جدا. في هذه المقالة، وتبين لنا نتائج ممثل من الفئران الكبار بعد أربعة أسابيع من حقن فيروس السيطرة AAV5-GFP (الأخضر بروتين فلوري) في C6 - DRGs C7 مع C5 المتزامنة - C8 الجذرية الظهرية إصابة سحق. هذا النموذج هو مناسبة خاصة للباحثين الذين يحققون في استخدام العلاج الجيني الفيروسي لتعزيز تجديد محور عصبي حسي.
أجريت جميع الإجراءات الحيوانية بعد وفقا للالمملكة المتحدة الحيوانات (الإجراءات العلمية) لعام 1986. وإذا لم يعتادوا على هذه الإجراءات، يرجى مراجعة اللوائح المحلية / الوطنية وطلب المشورة البيطرية قبل البدء في البروتوكول.
1. اختيار سلالة مناسبة للحيوانات
ملاحظة: الجذر الظهري النتائج إصابة سحق في فقدان الإحساس ومخلب إزالة التدفعات الواردة. الآثار السلبية المشتركة لإزالة التدفعات الواردة forepaw يمكن أن تشمل الإفراط في الاستمالة، وتشويه الذات، وانشطار ذاتي مخلب.
2. إعداد الفيروسات للحقن
تنبيه: التعامل مع جميع الفيروسات وفقا للوائح السلامة البيولوجية والمختبرات.
3. أداء إعداد قبل الجراحة من الحيوان
ملاحظة: نظرا لغزو الشديد من عملية جراحية، وينبغي استخدام تقنيات العقيم في جميع الأوقات.
4. حقن DRG والمسرحية وإصابة سحق الظهرية جذر
ملاحظة: هذا هو عملية جراحية حساسة للغاية. فإنه من المستحسن أن تمارس على عدد قليل من الحيوانات النافقة أول من تعرف مع علم التشريح قبل التقدم للعيش جراحة الحيوان.
5. المسرحية العناية بعد العملية من الحيوان
6. إجراء عملية حقن تقدمي CTB لمحور عصبي للبحث عن المفقودين
ملاحظة: من المستحسن لأداء الكوليرا السم B فرعية (CTB) محواري تتبع أسبوع قبل جمع الأنسجة.
7. جمع الأنسجة
وتمثيل، وقدم قسم الحبل الشوكي عرضية مع DRG المرفقة لإظهار فعالية هذا البروتوكول في transducing الخلايا العصبية DRG وتتبع محاور عصبية حسية في الحبل الشوكي بعد أربعة أسابيع حقن الفيروس السيطرة، AAV5-GFP، مباشرة في C7 DRG دون إصابة سحق الجذرية الظهرية (الشكل 1A). محاور في كل من العمود الظهري والقرن الظهري للحبل الشوكي تعبر عن GFP (الشكل 1B)، فضلا عن أجسام الخلايا والمحاور داخل DRG حقن (الشكل 1C). التحليل التشريحي إضافية من النواة الإسفينية، ومحطة محور عصبي الحسية في الدماغ، ويكشف تقدمي إيجابي CTB تتبع (1D الشكل).
عندما يتم تنفيذ حقن DRG المتزامنة مع C5-C8 إصابة كاملة سحق الجذرية الظهرية، لا محاور GFP إيجابية في الحبل الشوكي أو محطة CTB إيجابيةويلاحظ الصورة في النواة الإسفينية (الشكل 2A). ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن محاور عصبية حسية axotomized لا يزال تجديد تصل إلى منطقة دخول الجذرية الظهرية في جذر ظهري سحقت تماما، وهي بيئة الجهاز العصبي المحيطي، ولكن لا يتجاوزها الى الحبل الشوكي 4 و 5 (الشكل 2A). في حال أن يحتوي على فيروس حقن التحوير من البروتين تعزيز النمو المحتمل، وجود محاور وصفت في الحبل الشوكي قد تمثل إما تجديد أو إصابة سحق الجذرية الظهرية مكتملة (الشكل 2B). للتمييز بين هاتين النتيجتين، ينبغي تحليل CTB تتبع المحاور في النواة الإسفينية. وجود محطات CTB إيجابية في النواة الإسفينية يسلط الضوء على احتمال إصابة غير كاملة (الشكل 2C)، في حين أن غياب محطات CTB إيجابية تشير إلى تجديد جزئي في الحبل الشوكي، والمحاور مجددمن المحتمل غير قادر على النمو المسافة كلها للوصول إلى نواة الإسفينية (الشكل 2D). وحتى الآن، معظمهم تم الإبلاغ عن نجاح تجديد محور عصبي حسي إلى النواة الإسفينية في الحالات مع إصابة عنق الرحم عالية 11، 12 أو مع تطبيق عامل تغذية عصبية 13 و 14. ينبغي استبعاد أي الحيوانات التي تظهر عليها علامات إصابة غير كاملة من الدراسات محور عصبي تجديد.

الشكل 1: DRG حقن بدون إصابة سحق الظهرية جذر. (AC) قسم الحبل الشوكي تظهر المحاور GFP إيجابية في الحبل الشوكي (A)، بما في ذلك العمود الظهري والقرن الظهري (B) والهيئات خلية في DRG (C) بعد أربعة أسابيع من حقن AAV5-GFP. <قوية> (D) CTB إيجابية محطات محوار الحسية في النواة الإسفينية أسبوع واحد بعد حقن CTB. شريط المقياس هو 650 ميكرون (AC) و 250 ميكرومتر (D). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: تقييم ظهري الجذر سحق الإصابات وأكسون التجديد. (A) A كاملة الجذرية الظهرية النتائج إصابة سحق في أي محاور وصفت في الحبل الشوكي أو محطات محوار CTB إيجابية في النواة الإسفينية. يمكن محاور عصبية حسية Axotomized تجديد تصل إلى منطقة دخول الجذرية الظهرية، ولكن لا يتجاوزها الى الحبل الشوكي. (BD) وجود محاور وصفت في الحبل الشوكي يمثل أي إصابة غير كاملة أو regeneratiعلى (B). مع تحليل إضافي، فإن وجود محطات CTB إيجابية في النواة الإسفينية تشير إصابة غير كاملة (C)، في حين تشير غيابهم إصابة كاملة وتجديد يحتمل جزئي في الحبل الشوكي (D). شريط المقياس هو 250 ميكرون. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
جيمس فوسيت هو مستشار مدفوع الأجر لشركة Acorda Therapeutics و Novartis.
يقدم هذا البروتوكول استخدام حقن عقدة الجذر الظهري (DRG) مع ناقل فيروسي وإصابة سحق الجذر الظهري المتزامنة في فأر بالغ كنموذج لدراسة تجديد المحور الحسي. هذا النموذج مناسب للتحقيق في استخدام العلاج الجيني لتعزيز تجديد المحور الحسي.
وأيد هذا العمل من المنح المقدمة من مركز البحوث الطبية الحيوية كامبريدج NHMRC كريستوفر ودانا ريف مؤسسة، ومجلس الأبحاث الطبية، ومجلس الأبحاث الأوروبي ECMneuro، و. ونود أن نعرب عن امتناننا العميق لهيلين ميرل فان 'ر Spijker وجوستينا بارات لتقديم المساعدة التقنية أثناء التصوير. ونود أن نشكر الدكتورة إليزابيث مولوني وأستاذ جوست فيرهاجين (المعهد الهولندي للعلم الأعصاب) للمساعدة في إنتاج AAV.
| صبغة FCF خضراء سريعة | Sigma-Aldrich | F7258 | لتصور حل عديم اللون. التركيز الموصى به: 1٪ |
| الوحدات الفرعية لتوكسين الكوليرا B | المختبرات البيولوجية | 104 | للتتبع المحوري الأمامي. التركيز الموصى به: 1٪ |
| IsoFlo | Zoetis | 115095 | مخدر استنشاقي (المكون النشط: إيزوفلوران) |
| بايتريل 2.5٪ مضاد | حيويباير | 05032756093017 | عن طريق الحقن(العنصر النشط: إنروفلوكساسين). الجرعة الموصى بها من الشركة المصنعة: 10 مجم / كجم |
| كاربريف: 5.0٪ وزن / فولت | نوربروك | 02000/4229 | مسكن (المكون النشط: كاربروفين). الجرعة الموصى بها من الشركة المصنعة: 4 مجم / كجم |
| Lacri-Lube | Allergan | PL 00426/0041 | مرهم العين |
| حامل إبرة Olsen-Hegar | أدوات العلوم الدقيقة | FST 12502-12 | |
| Friedman Pearson Rongeur منحني 0.7 مم كوب | أدوات العلوم الدقيقة | FST 16121-14 | |
| Bonn Micro Fallps | أدوات العلوم الدقيقة | FST 11083-07 | لأداء سحق الجذر الظهري |
| الأنسجة | للإصابةأدوات العلوم الدقيقة | FST 14072-10 | |
| مقص ناعم | أدوات العلوم | الدقيقة FST 14058-11 | |
| Micro-Adson ملقط | أدوات العلوم الدقيقة | FST 11018-12 | |
| أدوات العلوم الدقيقة Goldstein Retractor | FST 17003-03 | ||
| Vannas Spring Scissors (مستقيم) | أدوات | العلوم الدقيقةFST 15018-10 | |
| SURGIFOAM اسفنجة جيلاتين قابلة للامتصاص | Ethicon | 1972 | للتحكم في النزيف |
| حقنة ميكرولتر RN701 (10 & mu ؛ L) | هاميلتون | 80330 | |
| إبرة قابلة للإزالة حسب الطلب (لحقن DRG) | هاميلتون | 7803-05 | مقياس 33 ، 38 مم ، نمط النقطة 3 |
| إبرة قابلة للإزالة حسب الطلب (لحقن CTB) | هاميلتون | 7803-05 | مقياس 33 ، 10 مم ، نمط النقطة 3 |
| UltraMicroPump مع وحدة تحكم SYS-Micro4 | World Precision Instruments | UMP3-1 |