Summary
En pålitlig och repeterbar sätt att producera en cervikal ensidigt ryggmärgsskada med oändliga Horizon provkroppen beskrivs. Metoden utnyttjar en färdig konstruerad ram och spänna fast att stabilisera ryggraden. Den standardmetod och biomekaniska parametrar skador i tillräcklig och ihållande skador.
Abstract
Medan majoriteten av humana skador på ryggmärgen förekommer i den cervikala ryggraden, utnyttjar den stora majoriteten av laboratorieforskning djurmodeller av ryggmärgsskada (SCI), i vilken torax-ryggmärgen skadas. Dessutom, eftersom de flesta mänskliga sladd skador uppstår som resultat av trubbiga, icke-penetrerande trauma (t.ex. trafikolycka, sport skada) där ryggmärgen våldsamt träffas av fördrivna ben eller mjukdelar, majoriteten av SCI forskare menar att de mest kliniskt relevanta skada modeller är sådana där ryggmärgen snabbt Krossad 1. Därför är ett viktigt steg i den prekliniska utvärderingen av nya behandlingar på väg till mänsklig översättning en bedömning av deras effektivitet i en modell av kontusion SCI inom det cervikala ryggmärgen. Här beskriver vi de tekniska aspekterna och resulterande anatomiska och beteendemässiga utfall av en ensidig kontusiv modell av livmoderhalscancer SCI som använderOändlig Horizon ryggmärgsskada provkroppen.
Sprague Dawley genomgick en vänstersidig ensidiga laminektomi på C5. Att optimera reproducerbarhet av de biomekaniska, funktionella och histologiska resultaten från skademodell, Krossad vi ryggmärg med användning av en stötkraft på 150 kdyn, en effekt bana 22,5 ° (djur roterades vid 22,5 °), och en effekt läge utanför av mittlinjen av 1,4 mm. Funktionell återhämtning bedömdes med hjälp av cylindern uppfödning testet, horisontell stege test, grooming test och modifierat Montoya trappa test för upp till 6 veckor, varefter ryggmärgen utvärderades histologiskt för vit och grå materia sparsamt.
Skadan Modellen presenteras här ger konsekventa och reproducerbara biomekaniska krafter till ryggmärgen, en viktig egenskap hos alla experimentell SCI modell. Detta resulterar i diskreta histologisk skada på den laterala delen av ryggmärgen som till stor del innesluten med tHan ipsilaterala sidan av skada. Skadan tolereras väl av djuren, men gör resulterar i funktionella brister i frambenet som är betydande och ihållande under veckorna efter skada. Den cervikala ensidiga skademodell presenteras här kan vara en resurs för forskare som vill utvärdera potentiellt lovande behandlingar innan de mänsklig översättning.
Protocol
1. Ställ upp: Frame och klämma design för att hålla djur
- Ramen och klämma för att hålla djuret var anpassade för att rymma det oändliga Horizon (IH) Skador på ryggmärgen Impactor.
- Basen i ramen är av aluminium plattform skuren i följande dimensioner (30,2 cm x 20,3 cm x 1,3 cm) för att passa in i tabellen guiden fäste som levereras som standard med IH enheten (Figur 1A).
- Fyra Flexaframe stöd fotplattor (Fisher Scientific, Toronto, ON) är ansluten till plattformen och åtta Flexaframe stavar support (Fisher Scientific, Toronto, ON, 30,5 cm) är monterade med åtta anslutningar Flexaframe stöd (Figur 1B).
- Två ytterligare Flexaframe stöd kontaktdon, knutna till mitten två stänger, hus anpassade gjorde gäller för klämman (Figur 1B).
- Den vinkel med vilken djurets ryggmärg är roterad i förhållande till vertikal etableras genom keeping en av den horisontella stången på plats och att variera höjden av den andra horisontella stången (figur 2).
- Klämman är 35,6 mm lång, 25,4 mm hög och med en 7,6 mm käken utformad för att fast greppa under tvärgående processen från C4 till C6 (figur 1C). Ytterligare detaljer om klämman konstruktion har beskrivits tidigare av Choo et al., 2009.
2. Kirurgi
- Sprague Dawley hanråttor (Charles River Laboratories) som väger 300-350 g bedövades med isofluran (4% för inducering och 2% för underhåll) i syre (1 liter / min).
- När väl de djur är under planet för anestesi placerades djuret i en stereotaxisk ram (Kopf, Tujunga, CA).
- För att minimera blödning under det kirurgiska ingreppet 0,4 ml lidokain (20 mg / ml; Bimeda - MTC Animal Health Inc., Cambridge, Ontario, Kanada) med adrenalin injiceras intramuskulärt runt operationsområdet i dorsal halsområdet.
- En 4-5 cm dorsala mittlinjen snitt görs med användning av en steril skalpell (# 15), med start från basen av skallen och som sträcker sig kaudalt.
- Sterila Adson tång används för att rent ut dissekera genom dorsal muskulaturen att nå ryggraden och en steril Alm upprullningsdon (Fine Science Tools, North Vancouver, BC) införs för att hålla musklerna särade.
- Använda # 15 skalpell, musklerna läggs över skivorna av C4-C7 skrapas bort, med början i mittlinjen och sopa dem i sidled.
- Ett snitt med en steril skalpell (# 15) bringas att muskeln fäst tvärutskotten på båda sidor av ryggraden för att passa klämman under tvärutskotten av C4 till C6.
- Med en steril fint tippade Friedman-Pearson rongeur (Fine Science Tools, North Vancouver, BC) är den vänstra C5 lamina försiktigt bort för att visualisera dura och ryggmärgen.
- En stång med en diameter av 1,5 mm skjuts under armarnaatt stötta djuret upp, och därmed höja ryggen en aning och underlätta klämma insättning.
- Montera käken den sterila klämman på laterala tvärgående processer C4 till C6 och dra åt skruvarna.
- Ta bort Alm upprullningsdonet.
3. Ryggmärgsskada
- Efter att klämman är monterad på djuret, är djuret flyttades till den IH provkroppen.
- Klämman är insatta i metallhållare på de två mittersta stavarna av ramen som har ställts i en vinkel av 22,5 ° från horisontalplanet av (Figur 2).
- Den sax domkraft som ger stabila höjd justeringar (VWR, Mississauga, ON) höjs tills djuret ligger plant.
- Säkerställa att klämman är horisontell genom att placera en liten cylinder nivå på toppen av klämman och genom åtdragning av skruvarna. Det är viktigt att alla skruvar är åtdragna och startavgiften är styv utan rörelse.
- Resten av förfarandet genomförs under en MICRoscope (Leica MZ8).
- Sänk och syftar provkroppens spetsen (15 mm i diameter, med avrundade kanter) med vertikal justering ratten och de två horisontella rattar på IH provkroppens tills mitten av provkroppen spetsen svävar ovanför toppen av C6 spinalutskott.
- När väl spetsen provkroppen är centrerad, vrid på y-axeln inställningsratt en och två femtedelar tur (1,4 mm) för att flytta spetsen i sidled till vänster och x-axeln horisontell inställningsratt att förflytta provkroppen spetsen till centrum av C5.
- Sänk spetsen tills den är precis ovanför dura att kontrollera att provkroppen spetsen siktar i sidled halvan av grå substans.
- Vrid den vertikala justeringen ratten två varv för att höja spetsen 4 mm ovanför dura.
- Se till att effekterna området är torrt med hjälp av en bomullspinne eller stick.
- Ställ in önskad kraft till 150 kdyn på programmet och klicka på "Start Experiment" att utlösa provkroppen.
- Efter skadan, är såret stängdes Layers med 5-0 Vicryl suturer. Buprenorfin (0,03 mg / kg SC, Temgesic, Schering-Plough Corporation, Kenilworth, NJ) och saltlösning (10 ml) administreras subkutant före och två gånger dagligen i två dagar efter operation. Djuren övervakas noggrant två gånger dagligen under 2 veckor och en en vecka i 6 veckor efter skadan.
4. Representativa resultat
Tjugonio Sprague Dawley hanråttor (Charles River Laboratories) som väger 300-350 g skadades vid en kraft inställning av 150 kdyn. Provkroppen spetsen riktade 1,4 mm lateralt om mittlinjen, med en vinkel på 22,5 ° off av vertikal. Den genomsnittliga faktiska styrkan var 155,55 ± 0,73 kdyn. Den genomsnittliga förskjutningen var 1512,72 ± 27,86 | im och hastigheten var 120,24 ± 0,52 mm / s (fig 3).
Behavior utfallsmått
Funktionell återhämtning bedömdes med hjälp av horisontella stegen testet, cylinder uppfödning test, grooming test,och modifierad Montoya trappa test 1. Djuren utbildas före skadan och bedömas vid 2, 4 och 6 veckor efter skada. Det fanns signifikanta forelimb nedskrivningar ådrog hela försöksperioden.
Horisontell Ladder test. Innan skadan gjorde djur endast 4,75 ± 0,73% fel på den ipsilaterala frambenet samtidigt korsar över oregelbundet åtskilda horisontella stege. Efter skadan visade djuren en markant ökning av andelen forelimb fel. Den ipsilaterala frambenet procent felen var 26,97 ± 2,92%, 26,23 ± 2,84% respektive 22,06 ± 2,05% vid 2, 4 och 6 veckor efter skada respektive (Figur 4A). Viktigt var forelimb njurfunktion på detta test upprätthållas under de 6 veckorna.
Cylinder Uppfödning testet. Andelen ipsilaterala frambenet (vänster + båda) användningen under prospektering minskade signifikant efter SCI.Före skadan, använde djuren ipsilaterala frambenet 75,12 ± 2,25%. Efter skadan djuren använde ipsilaterala frambenet 8,59 ± 1,80% vid 2 veckor, 14,25 ± 2,65% vid 4 veckor och 11,76 ± 2,66% vid 6 veckor (Figur 4B).
Ändrad Montoya Staircase testet. Antalet pellets hämtas med den ipsilaterala frambenet minskade dramatiskt efter skadan. Före skadan samlade djuren 84,85 ± 2,88% av de livsmedel belöningar. Men vid 2, 4 och 6 veckor efter skada, hämtat djuren endast 30,91 ± 4,03%, 28,94 ± 4,38% respektive 25,86 ± 3,09% av de pellets (Figur 4C).
Grooming test. Det var dramatiska minskningar i grooming poäng efter skada. Efter SCI var ipsilaterala grooming betygsättning 2 veckor: 2,00 ± 0,17, 4 veckor: 1,83 ± 0,17 och 6 veckor: 1,79 ± 0,11 (FIGURe 4D).
Histologiska Resultat
Vit materia och grå materia sparsamt. Ett exempel på en ryggmärgsskada vid en kraft av 150 kdyn, vinkel av 22,5 ° och laterala Syftet med 1,4 mm visas i fig 5. Skadan ledde till betydande skada på grå och vit substans på den ipsilaterala sidan. Både kortikospinala och rubrospinala skrifter skadades och 23 av 29 djur hade parenkymal skador som finns på den ipsilaterala sidan. Den längsgående omfattningen av de skador den vita och grå materia var 2400 rostrally och 2400 kaudalt (Figur 6). När du lägger till sektionerna för att ge en grov uppskattning av den "kumulativa spridningen" av vit och grå materia sparande (2000 m rostralt och kaudalt om epicentrum) hade ipsilaterala sidan bara 51,8% av skonade vit substans och 39,7% av grå materia Återstående jämfört med den kontralaterala sidan (figur 6).
<img alt = "Bild 1" src = "/ files/ftp_upload/3313/3313fig1.jpg" />
Figur 1. Oändlig Horizon ryggmärgsskada provkroppen. A. Oändligt Horizon provkroppen och övergripande inrättas. B. Ram inrättas. C. Närbild bild av klämman för att hålla livmoderhalscancer tvärgående processer. D. Specifikation (enhet: cm) av klämman. Förslag på tolerans <0,002 i (Choo et al. 2009). Klicka här för att visa en större bild .
Figur 2. A. Illustration och motsvarande ram som inrättats för att nå ryggmärgen rotation av 0 ° (neutral) eller B. 22,5 ° med den laterala syfte 1,4 mm.
Figur 3. Representativ kraft och diagram förskjutning för oändliga Horizon provkroppens. Pilen indicates den tid som provkroppens spetsen har nått 20 kdyn och den punkt då upptecknings av förskjutning initieras. Den faktiska kraften läses från toppen av den kraft-tid-kurvan och den motsvarande förskjutningen beräknas. Diagrammen nedan visar en typisk 150 kdyn kontusion, A. Displacement mot tiden diagram, B. Force vs Time Graph. Dessa diagram visar att den faktiska kraften som uppnåddes var 152 kdyn och provkroppen förskjutningen i sladden uppmättes till 1287 nm. Klicka här för att visa en större bild .
Figur 4. Behavioral bedömningar av kraft 150 kdyn, provkroppen vinkling på 22,5 ° och syfte 1,4 mm kvar av mittlinjen. A. Horisontell stege test. B. Cylinder uppfödning test. C. Modifierad Montoya trappa test. D. Grooming testet. Den ipsilaterala frambenet resulterade i betydande och hållbarhetsnieras försämringar jämfört med den kontralaterala frambenet.
Figur 5. Representativa bilder av den skadade ryggmärgen från rostrala 1600 m till stjärtfenan 1600 nm.
Figur 6. Histologiska bedömningar. A. Procent vit och grå massa skonas. Matter omkring 2000 m från epicentrum för skador i stort sett skonades. B. Kumulativ vit och grå massa skonade inom 2000 m från epicentrum för skador. Den ipsilaterala sidan hade betydligt mindre sparat vit och grå substans i förhållande till den kontralaterala sidan. Klicka här för att visa en större bild .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I detta dokument beskriver vi en cervikal ensidig kontusion modell med användning av oändliga Horizon (IH) provkroppen vid en kraft av 150 kdyn, en vinkel av 22,5 ° från den vertikala, och en lateral syfte 1,4 mm från mittlinjen. Med dessa inställningar, kunde vi producera ådrog beteendestörningar i ipsilaterala frambenet med parenkymal störningar som finns till stor del på ipsilaterala sidan, där det visade sig att stora skador uppstod på regioner där rubrospinala, reticulospinal, vestibulospinala och kortikospinala skrifter kan förväntas köra. Utvecklingen av denna modell skedde i en serie av tre experiment som etablerade den optimala skadan kraft islagspunkten bort av mittlinjen, och graden av rotation. För det första fann vi att skada krafter under 150 kdyn inte gav tillräckliga och ihållande funktionella brister. Dessutom, med provkroppen spetsen träffar sladden vertikalt (dvs. utan rotation), observerade vi ofta spikar i FOrce vs tid kurvor, vilket tyder på att provkroppen Tipset har slog benet på den ventrala sidan av ryggmärgskanalen. Många av dessa djur inte heller hade svåra eller ihållande funktionella brister. I överensstämmelse med detta avslöjade histologisk analys skada dessa djur med plötsliga kraft spikes, parenkymal skador som var både mild och mycket i sidled placeras i ryggmärgen. Vi roterade därför de djuren så att banan för provkroppens var 22,5 ° från det vertikala mittlinjen. Genom att ha provkroppen spets kommer i mer vinkelrätt mot ryggmärgen, beslutade vi att problemet med spetsen träffar den ventrala golvet av den spinala kanalen, men vi har observerat avsevärd parenkymal skada på den kontralaterala sidan av ryggraden. Slutligen syftar vi på provkroppen vid tre olika avstånd bort av mittlinjen, 1,0, 1,2 och 1,4 mm, med användning av en 150 kdyn kraft och en vinkel av 22,5 °. Vi konstaterade att det inte fanns några beteendemässiga skillnader mellan 1,0, 1,2 och 1,4 mm settings, men eftersom målet var effekten flyttas i sidled, var det mer sannolikt att grov parenkymala skadan skulle kunna finnas på den ipsilaterala sidan. Vi kom därför på våra nuvarande ensidiga kontusion inställningar för en 150 kdyn skador levereras till 22,5 ° från av vertikal, med provkroppen spetsen syftade 1,4 mm till vänster om mittlinjen.
Grunden för att livmoderhalscancer skada modeller tillgängliga för testning av SCI terapier är tydlig: de flesta individer lider sladd skador i halsryggen är övre extremiteten funktion av yttersta vikt att dessa individer, och kliniska prövningar av nya nervskyddande eller neuroregenerative interventioner alltmer fokuserar den cervikala SCI patienter i att kunna använda segmentell motorn återvinning som ett resultat åtgärd. Skada på cervikala ryggmärgen kan ske via rivsår, komprimering eller kontusion. Bland dessa skador modeller, kontusion och skador komprimering representerar bäst patofysiologiska processen OBserveras i människans SCI. 1,2,3 Enligt en nyligen genomförd undersökning av SCI forskarvärlden, 72% av de 324 respondenterna är överens om att kontusion skadan är den mest kliniskt relevanta skadan modell av SCI. 1
Eftersom Reginald Allen beskrivning av den första experimentella vikt drop anordning för att generera ryggmärgsskador i laboratoriemiljö 4, har ett antal kontusion enheter har utvecklats i ett försök att optimera reproducerbarhet och att generellt simulera patologi personskador. 3 Den nya York University provkroppen använder elektromekaniska komponenter för att mäta skador förskjutning och hastighet under vikten droppe. 5,6 Här är skadornas svårighetsgrad bestäms av den höjd från vilken vikten släpps. Däremot i Ohio State University (OSU) provkroppen och multimechanism skadan system som utarbetats av Choo et al. (2009), är den maximala förskjutningen av ryggmärgen bestämdes, och den kraft imparTed till sladden mäts sedan. Den IH provkroppen är distinkt i det att användaren bestämmer den kraft som anbringas, och därefter förskjutning mäts. Även om alla dessa system (vikt-drop mot förskjutning-kontroll kontra force-kontroll) har sina teoretiska fördelar, den relativa användarvänlighet, kommersiell tillgänglighet och tillgång till teknisk support från tillverkaren av IH provkroppen har gjort det allt populärt i senare år.
Ur ett tekniskt perspektiv, bör vi notera att betydande förändringar gjordes i metoden för fastspänning djuren och säkra dem före påverkan (figur 1). Att förbättra konsistensen hos våra skador och för att rymma den unika anatomi av den cervikala ryggraden, stabiliserad vi djuren med en skräddarsydd klämsystem som stadigt griper de tvärgående utsprången hos den cervikala ryggraden. 7 Såsom de klämmor som är anordnade med IH provkroppen är avsedda att hålla spinous processer inom bröstryggraden ansåg vi att de inte var så väl lämpade för de mycket mindre processus spinosus i den cervikala ryggraden. Ramen och fastspänningssystem håller djuren väldigt stelt vid islaget med praktiskt taget ingen "glidning" mellan klämman och ryggraden. 7 Klämanordningen är relativt lätt att använda och tillämpas på ryggraden. Ett antal praktikanter och tekniker i laboratoriet har använt det med konsekvent framgång. Ytterligare dissektion av de mjuka vävnaderna mer i sidled utanför rygg aspekten av halsryggen är dock behövs för att förstå de tvärgående processer och blödningar kan uppstå med detta. Hemostas uppnås normalt genom att helt enkelt ett lätt tryck med en liten bit av kirurgisk svamp. Dessutom är klämman utformad speciellt för djur i 300-350 GM viktområde, och skulle behöva ändras för att rymma mindre djur (även om detta skulle sannolikt uppnås med spacers lämnats in mellan två grenar klämman).
När det gäller det avsedda målet av skadan, i syfte vi skada både kortikospinala (CST) och rubrospinala (RST) områden av den ipsilaterala sidan endast då dessa både spela en roll i forelimb funktion i gnagare. 8 I vår studie, funktionell underskott bedömdes med den horisontella stegen testet, cylinder uppfödning test, grooming test och Montoya trappa test. Både det horisontella stegen testet och cylindern uppfödning är värdefulla bedömningar efter livmoderhalsen skada modeller. 8,9,10,11 Den horisontella Stegen Testet tvingar djuren att använda både sina skadade och oskadade framben för att komma över stegen, och därmed Testet mäter kompensationsstöd och adaptiv funktion forelimb. Under pre-skadan utbildning djuren typiskt "ta tag" eller placera sin framtass på barer med sina siffror, medan korsar stegen. Efter svåra eller måttliga livmoderhalscancer ensidiga blåmärken, är större delen av motorisk funktion abolished, och djur inte längre kan konsekvent placera eller förstå stegpinnarna. 2,12 Cylindern uppfödning test undersöker återvinning naturligt genom att analysera frivilliga forelimb användning. Normalt är användningen av den skadade frambenet och samtidigt undersöka dramatiskt efter skada. Förlusten av dessa funktioner är sannolikt relaterade till en kombination av både axonal störningar och till utrotning av motoriska nervceller vid lesionen epicentrum, som innerverar dessa muskler som deltoideus, biceps, extensor carpi radialis longus och extensor Carpi radialis brevis muskler 13. Den grooming test, liksom cylindern uppfödning testet undersöker brutto naturliga beteende hos djuren. Den modifierade Montoya trappan utvärderar siffran funktioner, eller fint kontroll av frambenen. Överraskande hittills finns det bara en studie som har använt den modifierade Montoya trappa test i cervix SCI 14. Tillsammans dessa tester utvärdera både de fina och grova delar av den övergripandeforelimb funktioner.
Andra studier har också beskrivit livmoderhalsen kontusion modeller, som vanligtvis har utarbetats med viss modifiering en redan existerande bröst kontusion enhet. 2,12,15,16,17 Dunham et al. (2011), Popovic et al. (2010) och Sandrow et al. (2008) hela utnyttjat IH provkroppen. Dunham et al. (2011) kännetecknas av skada modellen med 100, 200 och 300 kdyn genom att utvärdera cylindern uppfödning testet Catwalk gånganalys, spån hantering av test-och horisontell stege test. Popovic et al. (2010) skadades hals ryggmärgen vid en kraft av 175 kdyn och observerade de funktionella resultaten med hjälp av lutningen planet testet, cylinder uppfödning test och BBB testet. Sandrow et al. (2008) använde en kraft på 200 kdyn och resulterande förskjutningar på 1,6 till 1,8 mm och sedan utvärderas beteendemässiga utfall med den påtvingade rörelse testet forelimb öppet fält rörelseförmåga, greppstyrka test och galler Walk-test. Tidigare arbete från vår laboratorium som används Ohio State University provkroppen vid 1,5 mm förskjutning för att testa ensidiga cervikala blåmärken (med en maximal kraft på 200 kdyn) 18. Gensel et al. (2006) använde en Mascis / New York University provkroppen med 10 g vid 6,5 mm och 12,5 mm höjd och bedömdes beteendemässiga resultatet med trimning testet, horisontell stege test cylindern uppfödning test och halvautomatiska Gångavsnitt testet (Catwalk gånganalys). Soblosky et al. (2001) används en modifierad Allen enhet vikt nedgång (10,5 g) skada djur vid 5,00, 2,50 eller 1,25 mm höjder på 25,0 ° vinkel, och utvärderas den horisontella stegen testet och cylindern uppfödning test för att bedöma beteendemässiga återhämtning. Det är svårt att jämföra vår skademodell för studien av Sandrow et al. (2008), eftersom ingen av funktionella tester överlappar vår nuvarande studie. När vi jämför de funktionella resultaten till andra studier, är vår nuvarande IH skademodell i allmänhet mindre allvarliga till 300kdyn grupp från Dunham et al. (2011), men mer allvarliga än andra cervikala ensidiga kontusion rapporter. Djuren i vår skademodell kunde inte utföra de funktionella tester förrän två veckor efter skadan medan andra skador modeller påbörjas funktionstester efter 1 vecka efter skada. För den horisontella stegen testet Soblosky et al. (2001) rapporterade det totala antalet glider utan det totala antalet steg. Den ipsilaterala procent fel på 6 veckor efter skadan för vår nuvarande modellen var ca 25%, jämfört med att studera av Lee et al. (2010) och Gensel et al. (2006), rapporterade som fel i intervallet 10 - 15% och Dunham et al. (2011) rapporterade att 40% fel för 300 kdyn gruppen och 20% för de 100 och 200 kdyn grupper. För cylindern uppfödning testet Popovic et al. (2010) rapporterade längd uppfödning. Vår 15-20% av ipsilateral frambenet användning för 22,5 ° vinkel var jämförbar med den som rapporterats för en 5.0 mm vikt droppe 12. Jämföra beteendestörningar som ledde från NYU provkroppens Gensel et al. (2006) rapporterar en komplett avskaffande av ipsilaterala framtass användning för 12,5 mm höjd. Dunham et al. (2011) rapporterade om 5, 10 och 20% ipsilaterala frambenet användning för 100, 200 och 300 kdyn djur. För grooming testet gjorde våra djur mindre än de skador grupper som rapporterats av Gensel et al. (2006).
Histologiskt presenterade skadan modell här i allmänhet framkallar större parenkymal skada jämfört med andra cervikala modeller hemicontusion skada, men mindre än de skador som rapporterats av Popovic et al. (2010). Den rostrala och kaudala förlängning av vår skada var 4,8 mm, jämfört med 8,0 mm i Popovic et al. 4,0 mm i Lee et al. och 3,6 mm i Gensel et al. studier med hjälp av IH provkroppens OSU provkroppen och NYU provkropp, respektive. 2,18 Vid skada epicentrum, fann vica 20% grå substans skonas i vår skademodell, jämfört med Lee et al. (2010) vid 10%, Gensel et al. (2006) vid 20-50%, och Soblosky et al. (2001) vid 31-99%. För vita substansen sparing presenterade skadan modell här till vänster ca 20% vävnad kvar på epicentrum jämfört med 30% i Lee et al, (2010), 5 - 10% i Gensel et al, (2006) och 18 - 62 i % i Soblosky et al. (2001) på lesionens epicentrum. I studien av Lee et al. (2010) det rubrospinala området lidit betydande skada, men kortikospinala tarmkanalen ofta verkade intakt. Popovic et al. (2010) rapporterade upphävs helt av de två skrifter. Gensel et al. (2006) rapporterade partiell skada på kortikospinala tarmkanalen och fullständig destruktion av det rubrospinala området för båda höjder. Soblosky et al. (2001) rapporterar partiell skada på det rubrospinala området, men ingen skada på kortikospinala tarmkanalen. Dessa rapporter genomdriva ytterligare vikten av att skada både fallande skrifter för att producera tillräckligt med funktionella brister. 19 Det är också värt att notera att i Popovic et al. (2010), Gensel et al. (2006) och Soblosky et al. (2001), skador även utvidgas till den kontralaterala sidan. Betydelsen av detta nummer av förlängningen till motsatt sida i vår modell kan diskuteras, med tanke på att det inte fanns några beteendemässiga skillnader mellan de skador som syftar 1,0, 1,2 och 1,4 mm off mittlinjen (opublicerade data), men det skulle vara önskvärt innehålla skador på ipsilaterala sidan, eftersom vi använde kontralaterala sidan som "oskadade" kontroll. Medan det inte var i vissa djur, vissa överkorsning av parenchmyal skada på den kontralaterala sidan, var denna minimala. Vid jämförelse mellan framställning av vit och grå substans skada antingen ett förhållande mellan ipsilaterala och kontralaterala sidorna, eller som den absoluta graden av skada, fanns praktiskt taget ingen skillnad (opublicerade data).
e_content "> Sammanfattningsvis rapporterar vi utvecklingen av en ensidig kontusion skada och hoppas kunna ge tillräckligt detaljerade uppgifter om dess utveckling och teknik. Andra som vill studera prekliniska SCI behandlingar kan använda en sådan modell, med hjälp av en provkropp enhet som är allmänt tillgänglig (den oändliga Horizon provkroppens). Vi håller på att utnyttja modellen för att utvärdera nervskyddande insatser, med hopp om att ge viktiga prekliniska bevismaterial stöd för särskilda behandlingar före mänsklig översättning.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Inga intressekonflikter deklareras.
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 |
References
- 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).
- 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).
- 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).
- Kwon, B. K., Borisoff, J. F., Tetzlaff, W. Molecular targets for therapeutic intervention after spinal cord injury. Mol. Interv. 2, 244-258 (2002).
- 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).
- 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).
- Gruner, J. A. A monitored contusion model of spinal cord injury in the rat. J. Neurotrauma. 9, 123-128 (1992).
- 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).
- 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).
- Jones, T. A., Schallert, T. Overgrowth and pruning of dendrites in adult rats recovering from neocortical damage. Brain Res. 581, 156-160 (1992).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
