Establishing a Mouse Contusion Spinal Cord Injury Model Based on a Minimally Invasive Technique

Elham Yilizati-Yilihamu Elzat; Xiangchuang Fan; Zimeng Yang; Zhongze Yuan; Yilin Pang; Shiqing Feng

doi:10.3791/64538

إنشاء نموذج إصابة الحبل الشوكي لكدمة الفأر بناء على تقنية طفيفة التوغل

JoVE Journal
Neuroscience

This content is Free Access.

JoVE Journal Neuroscience

Establishing a Mouse Contusion Spinal Cord Injury Model Based on a Minimally Invasive Technique

إنشاء نموذج إصابة الحبل الشوكي لكدمة الفأر بناء على تقنية طفيفة التوغل

Full Text

6,168 Views

07:17 min

September 7, 2022

DOI: 10.3791/64538-v

Elham Yilizati-Yilihamu Elzat¹, Xiangchuang Fan¹, Zimeng Yang¹, Zhongze Yuan¹, Yilin Pang², Shiqing Feng^1,2

¹Department of Orthopaedics,Qilu Hospital of Shandong University, ²Department of Orthopaedics,Tianjin Medical University General Hospital

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study presents a novel minimally invasive technique for creating a reproducible spinal cord injury model, effectively reducing operative damage and preserving anatomical morphology in experimental animals. The method enhances the reliability of results, thereby facilitating investigations into disease repair mechanisms.

Key Study Components

Area of Science

Neuroscience
Spinal Cord Injury
Experimental Models

Background

Spinal cord injuries often lead to drastic functional impairments.
Current techniques may cause excessive physical damage during procedures.
Minimally invasive methods are essential for maintaining tissue integrity.
Reliable models are crucial for exploring reparative mechanisms post-injury.

Purpose of Study

To establish a reliable and reproducible spinal cord injury model.
To reduce operative trauma while maintaining anatomical details.
To facilitate future research on spinal injury mechanisms and reparative strategies.

Methods Used

The surgical platform includes an operating table, stabilizer, and an impactor tip.
The model utilizes a mouse, targeting spinal cord injury by using different weights for varying injury severity.
Step-by-step procedural details include laminectomy and careful exposure of the spinal cord.
Tissue responses were monitored through microscopic examination post-injury.
This technique allows for controlled observation of the injury process and associated anatomical changes.

Main Results

Different severities of injury exhibited distinct morphological changes in spinal cord tissue.
Observations revealed variations in white matter integrity and the response of surrounding tissues.
Scar formation dynamics were noted, correlating with injury severity.
The model demonstrated effective visualization of injury progression and tissue response.

Conclusions

The study successfully demonstrates a less invasive approach to spinal cord injury modeling.
This technique enables more accurate studies on injury mechanisms, paving the way for better therapeutic strategies.
Enhancements in model reproducibility contribute significantly to neuroscience research and its applications in spinal repair.

Frequently Asked Questions

What are the advantages of this spinal cord injury model?

The model minimizes operative damage while preserving anatomical structures, leading to more reliable experiments.

How is the spinal cord injury implemented in this study?

Injury is induced by dropping calibrated weights from a specified height using an impactor assembly, which allows precise control over injury severity.

What types of data are obtained from using this model?

The model provides data on tissue morphology, degree of injury, and the response of the spinal cord over time, observable under a microscope.

How can this method be adapted for other types of research?

This technique can be modified for other models of spinal injury or adapted for various experimental conditions by changing weight and procedural steps.

What are some key limitations of this model?

While minimally invasive, careful operator skill is needed to avoid unintended damage, and the model may not fully replicate human spinal cord injuries.

What implications does this study have for understanding spinal cord repair?

The findings contribute to a better understanding of spinal cord injury mechanisms, which may inform future therapeutic approaches and interventions.

Who conducted the procedures described in the study?

The procedures were performed by postgraduate and undergraduate students, indicating the method's accessibility for training purposes.

تعمل التقنيات طفيفة التوغل وجهاز مختبري بسيط على تحسين استنساخ نموذج إصابة الحبل الشوكي عن طريق تقليل الأضرار الجراحية لحيوانات التجارب والسماح بصيانة التشكل التشريحي. هذه الطريقة جديرة بالاهتمام لأن النتائج الموثوقة والإجراءات القابلة للتكرار تسهل التحقيقات في آليات تعويض المرض.

تقلل التقنيات طفيفة التوغل من تيارات عدم الاستقرار الناتجة عن الضرر الفيزيائي الزائد. زراعة لتحليل البيئة المكروية للحبل الشوكي بدقة. تجمع هذه التقنية بين مبدأ الانسحاب الكلاسيكي لآلان وإجراءات التشغيل الدقيقة لإنشاء نموذج إصابة الحبل الشوكي القابل للتكرار.

التركيز الرئيسي لهذا البروتوكول هو التعرف على البنية التشريحية. وهو أسهل في المتابعة حتى بالنسبة لطالب السنة الثانية مثلي. سيتم توضيح الإجراء Xiangchuang Fan A للدراسات العليا من مستشفى Qilu و Zhongze Yuan و Zimeng Yang.

كلا الطلاب الجامعيين من كلية الطب بجامعة شاندونغ تشيلو. للبدء في تجميع المنصة بطاولة عمليات جراحية فوق مثبت t-bral ، وطرف صدمي. ضع الطرف ، والذي يسمح بتحديد موقع الحبل الشوكي بدقة في الغلاف.

حدد الكتل المناسبة لقطرات الوزن للتجربة ، وهي 1.3 و 2.0 و 2.7 جرام للمجموعات الخفيفة والمتوسطة والشديدة على التوالي. قم بتوصيل دبوس السحب في فتحات انخفاض الوزن. قم بتجميع انخفاض الوزن إلى الجزء العلوي من الكم باستخدام دبوس السحب المثبت في الأخدود الموجود على ذراع XYZ ، بحيث بمجرد اكتمال تحديد الموقع ، يتم تحرير الوزن لضرب طرف الصدمة.

وبالتالي ، يتم ملاحظة مراقبة الحبل الشوكي والتغيرات في الحبل الشوكي تحت المجهر. ضع الماوس في وضع الانبطاح في جزء معين من طاولة العمليات. استكشف الضلع 13 على جانب واحد من الجزء العظمي ، تحت مجهر التشغيل.

استكشف العملية الشائكة في خط الوسط عن طريق لمس منطقة الزاوية الضلعية الفقرية برفق ثم باتجاه المنبر لتحديد المساحة بين الفقرات الصدرية 12 و 13. استكشف الفضاء بين الفقرات الصدرية 9 و 10 من مساحة الفقرات الصدرية 12 و 13 إلى الجانب المنبقي. تشريح العضلات شبه الشوكية على طول العملية الشائكة من T9 إلى المفاصل الأمامية والخلفية من كلا الجانبين مع مقص دقيق.

سحب العضلات المجاورة للعمود الفقري مع المبعدات الدقيقة وتنظيف الأنسجة الرخوة على الصفيحة ، وفي الفضاء الشائك من T8 إلى T9 ، و T9 إلى T10 ، مع مقص صغير. لإجراء استئصال الصفيحة الفقرية T9 ، قم بتثبيت العملية الشائكة ل T9 باستخدام ملقط الجراحة المجهرية. مرفوع قليلا أدخل المقص الصغير بالتوازي ، على طول الجانب الجانبي الظهري الأيمن من الصفيحة.

تجنب تلف الحبل الشوكي ، وقطع الصفيحة بمقص صغير. كرر على الجانب الأيسر ويمكن أن يتعرض الحبل الشوكي. قبل تثبيت الفقرة ، قم بفك الذراع العالمي ، وقم بتثبيت المفاصل الجانبية من 9 إلى 10 ببطء على جانبي الفقرة باستخدام ملقط البعوض الصغير لمثبت العمود الفقري.

تشديد البراغي على ملقط البعوض الصغير ، وبالتالي يتم تثبيت الفقرة. اضبط الحبل الشوكي على المستوى الأفقي. تشديد الذراع العالمي ويتم إصلاح الفقرة.

بمجرد تعرض الحبل الشوكي على مستوى T9 ، وإصلاح الفقرة ، استهدف الحبل الشوكي من الطرف الموجود داخل الكم تحت المجهر التشغيلي. بعد تحديد المساحة المتداخلة من T12 إلى T13 ، قم بخفض الغلاف حتى تتوافق نهاية الصدمة مع العلامة الموجودة على نافذة المراقبة ، ويتم الوصول إلى الارتفاع المحدد البالغ 22 ملم. اسحب دبوس السحب لتحرير الوزن.

قم بإزالة الصدمة عند إجراء الكدمة ولاحظ درجة إصابة الحبل الشوكي تحت مجهر التشغيل. في المجموعة الخفيفة ، يمكن رؤية تغيير اللون الأحمر الفاتح أثناء وجوده في المجموعة المعتدلة. يظهر مشهد الإصابة باللون الأحمر الداكن في ثلاث إلى أربع ثوان ، وربما يمكن ملاحظة البروخ.

في المجموعة الشديدة ، قد تظهر المظاهر الحمراء الداكنة على الفور ، وتتجلى مكانة واضحة في الجافية ، لكن الجافية لا تزال في شكل ثابت. زادت مساحة الآفة تدريجيا بشكل ملحوظ من المجموعات الخفيفة إلى الشديدة في اليوم الأول بعد الإصابة. وفي الوقت نفسه ، كانت استمرارية المادة البيضاء على جانبي الحبل الشوكي أفضل في المجموعة الخفيفة.

مع فجوات دائرية صغيرة يمكن ملاحظتها ، والتي هي خصائص الوذمة الخلالية. في المجموعة المعتدلة ، أظهرت المادة البيضاء استمرارية ضعيفة ، ولم يتم ترتيب بنية المادة البيضاء البطنية. في المجموعة الشديدة ، أظهرت المادة البيضاء البطنية اضطرابا أكثر حدة ، وظهرت مساحة كبيرة من التجويف في وسط الإصابة.

بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت الأنسجة المحيطة امتلاء واضحا لخلايا الدم الحمراء ، وتجمعت خلايا الدم الحمراء بالقرب من القناة المركزية في شرائح. كانت الندبة المتداخلة التي تشكل الخلايا النجمية مرئية في وسط جميع مجموعات الإصابات الثلاث. مع طول منطقة الإصابة ، تزداد مع شدة الإصابة ، بينما ينخفض قطر الندبة.

هذا ، يشير إلى وجود تقلص ندبة ، مما قد يؤدي إلى انخفاض في قطر الحبل الشوكي. إن إزالة الأنسجة الرخوة أمام الصفيحة وخلفها قدر الإمكان يسهل استرخاء الصفيحة ، ويمنع تلف الحبل الشوكي عند القطع المتوازي. توفر التقنية الحالية نموذجا حيوانيا بسيطا وقابلا للتكرار وأقل توغلا.

إصابة الحبل الشوكي بعد الصدمة وخاصة إصابة الكدمة.