Ein Abonnement von JoVE ist erforderlich, um diesen Inhalt anzuzeigen. Melden Sie sich an oder beginnen Sie noch heute mit einer kostenlosen Testphase.

Methodenartikel

Transplantation von Schwann-Zellen im Inneren PVDF-TrFE Conduits, durchtrennten Ratte Rückenmark Stümpfe zur Förderung der Axon Regeneration über die Lücke zu überbrücken

6.7K Aufrufe

⸱

DOI:

10.3791/56077

⸱

3. November 2017

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieser Artikel beschreibt eine Methode zum Einfügen eines hohlen Bindeglied zwischen Rückenmark Stümpfe nach vollständige Durchtrennung und mit Schwann-Zellen (SCs) und injizierbare Basalmembran Matrix zu überbrücken und zur Förderung Axon Regeneration über die Lücke füllen.

Zusammenfassung

Unter verschiedenen Modellen für Rückenmarksverletzungen bei Ratten ist die Prellung Modell am häufigsten verwendet, weil es die häufigste Form der menschlichen Rückenmarksverletzungen ist. Die vollständige Durchtrennung Modell ist zwar nicht als klinisch relevant als Prellung Modell, die strengsten Methode, Axon Regeneration zu bewerten. In der Prellung-Modell ist es schwierig, regenerierte aus gekeimten oder verschont Axone aufgrund des Vorhandenseins der verbleibenden Post Gewebeverletzungen zu unterscheiden. Im kompletten Durchtrennung-Modell ist eine Überbrückung Methode notwendig, um die Lücke zu füllen und schaffen Kontinuität von der Höhlung an der kaudalen Stümpfe für die Beurteilung der Wirksamkeit der Behandlungen. Eine zuverlässige Überbrückung Chirurgie unbedingt Zielparameter durch die Reduzierung der Variabilität durch die chirurgische Methode zu testen. Die hier beschriebenen Protokolle werden verwendet, um Schwann Zellen (SCs) vorbereiten und Leitungen vor der Transplantation, vollständige Durchtrennung des Rückenmarks bei thorakalen Stufe 8 (T8), legen Sie die Leitung und verpflanzen SCs in der Leitung. Dieser Ansatz verwendet auch in Situ gelling eine injizierbare Basalmembran Matrix mit SC-Transplantation, die verbesserte Axon Wachstum über die rostral und kaudalen Schnittstellen mit dem Host-Gewebe ermöglicht.

Einleitung

Rückenmark Verletzungen Reparatur ist eine komplexe und herausfordernde Problem, die erfordern eine kombinatorische Behandlungsstrategie einbeziehen, zum Beispiel, die Verwendung von Zellen und Biomaterial für Funktion der transplantierten Zellen und Axon zu einem günstigen Mikroumgebung Regeneration auf der Website von Verletzungen. Hemisektion1,2,3,4,5,6,7,8,9 und vollständige Durchtrennung10 ,11,12,13,14,15,16,17,18,19 ,20,21,22 Modelle dienen häufig zur Beurteilung der Auswirkungen von bridging Biomaterial-Therapien. Der Vorteil der Verwendung einer Hemisektion-Modell ist, dass es mehr Stabilität für die Überbrückung Konstrukt im Vergleich zum kompletten Durchtrennung bietet. In Hemisektion Modelle ist es jedoch schwer nachzuweisen Axon Regeneration als Ergebnis der angewandten therapeutischen Methode aufgrund des Vorhandenseins von verschont Gewebe. Die vollständige Durchtrennung Modell ist die strengste Methode Axon Regeneration zu demonstrieren.

Verschiedene natürliche und synthetische Materialien sind für den Einsatz als ein injizierbares Gel untersucht worden, eine vorgeformte Gel Prellung oder Hemisektion Modelle oder als strukturierte Kanal in Hemisektion oder komplette Durchtrennung Modelle (siehe Bewertungen23 , 24 , 25). in Situ gelling eine injizierbare Matrix/SC-Mischung schafft eine freizügige Schnittstelle zwischen der Transplantation und die Host-Schnur für Axon Kreuzung26,27 im Vergleich zu vorher gelierte Matrix/SC Implantate 5 , 18 , 19 , 28. in Situ Gelierung die Matrix, um die unregelmäßige Host-Schnittstellen Kontur, während ein strenger und strukturierte Conduit oder weniger formbare vorgeformte Gel nicht konnte erlaubt. Eine strukturierte Conduit bietet oft Kontakt Beratung und Implantat Stabilität im Gegensatz zu einer injizierbaren Matrix. Die hier vorgestellten Protokolle beschreiben einen chirurgischen Eingriff, der nutzt eine injizierbare Basalmembran Matrix (z. B. Matrigel, sehen Sie die Tabelle der Materialien, bezeichnet als injizierbare Matrix hier) und eine strukturierte Conduit Axon Regeneration im strengsten Rückenmark Verletzungen Modell zu bewerten.

Electrospun Poly-Vinylidenedifluoride-Trifluoroethylene (PVDF-TrFE) ausgerichtete faserige hohle Leitungen in unsere experimentellen Ansatz verwendet werden. PVDF-TrFE ist ein Piezo Polymer, das erzeugt einer vorübergehenden Gebühr wenn mechanisch verformt und hat gezeigt, dass Neuriten Erweiterung und Axon Regeneration zu fördern in-vitro-29,30 und in Vivo 31. Elektrospinnen ist eine gemeinsame Gerüst Herstellungsverfahren, die schnell zuverlässige faserige Gerüste mit einer Vielzahl von Polymeren mit kontrollierbaren Eigenschaften wie Faserausrichtung, Faserdurchmesser und Dicke des Gerüstes für produzieren kann neuronale und andere Anwendungen32,33,34.

Zahlreiche Studien der Ratte SCs in Rückenmark Verletzungen Standorte verpflanzt haben Behandlung Wirksamkeit5,9,18,19,20,21 gezeigt. ,26. Diese Transplantationen sind neuroprotektive für Gewebe um die Läsion, Läsion Hohlraum verkleinern und Axon Regeneration in die Läsion/Transplantation Website und Myelinisierung der regenerierten Axone zu fördern. Menschlichen SCs autologously transplantiert werden können, ein Vorteil im Vergleich zu den meisten anderen im Zusammenhang mit neuronalen Zellen24. Nach einer peripheren Nervenbiopsie SCs isoliert und gereinigt und wird auf den gewünschten Wert für die Transplantation in den Menschen vermehren. Autologe Transplantation der SC bei querschnittgelähmten Patienten nachgewiesen wurde, im Iran35,36,37,38, China39,40, sicher zu sein und die Vereinigten Staaten41,42. SCs sind zahlreiche neurotrophen Faktoren und extrazelluläre Matrixproteine wichtig für das Wachstum der Axon absondern und spielen eine wesentliche Rolle im Axon Regeneration nach periphere Nervenverletzung bekannt. Unser Ziel ist es, Methoden zu beschreiben, die Conduit-Designs, um das Ergebnis der SC-Transplantation in einem kompletten Rückenmark Durchtrennung Rattenmodell zu verbessern untersuchen können.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Protokoll

weiblichen Erwachsene Ratten Fischer (180-200 g Körpergewicht) nach NIH und USDA Richtlinien untergebracht sind. Die institutionellen Animal Care und Nutzung Committee (IACUC) von der University of Miami genehmigt alle tierische Verfahren.

1. vor Transplantation Vorbereitung

  1. Conduit Vorbereitung.
    1. Schneiden die Leitung bis zu 5 mm in der Länge mit einem #10 Klinge unter dem sezierenden Mikroskop.
      Hinweis: Der Innendurchmesser des Rohres ist zwischen 2,4 bis 2,7 mm; der Außendurchmesser liegt zwischen 2,5-2,8 mm.
    2. Falten Sie das Rohr vorsichtig entlang der Längsseite ( Abbildung 1A). Schneiden Sie vier kleine Einschnitte über 0,4 mm lang und mindestens 1 mm aus den Öffnungen des Rohres und ca. 1 mm auseinander mit straight-Edge Vannas Schere ( Abbildung 1 b).
      1. Entfalten die Conduit ( Abbildung 1) und Schnitt zwischen zwei Einschnitte auf der gleichen Seite erstellen zwei Fenster nebeneinander ( Abbildung 1). Sicherzustellen, dass die Fenster können geöffnet und richtig entlang der ungeschnittenen Seite geschlossen.
    3. Die Conduits in 75 % Ethanol für 25 min in einer 10 cm Petrischale zu sterilisieren. Spülen der Leitungen einmal für 4 min mit 1 x Phosphat gepufferte Kochsalzlösung (PBS) und übertragen die Conduits mit der sterilen Pinzette auf eine neue 10 cm Petrischale. Spülen Sie die Conduits zweimal mit 1 X PBS für 25 min.
    4. Speichern die Conduits mit 1 X PBS-Puffer bis OP.
      Hinweis: Viele Leitungen können auf einmal sterilisiert werden. Speichern Sie die Conduits in separaten sterilen 1,5 mL Zentrifuge Röhren um sie steril zu halten.
  2. Grün fluoreszierenden Proteins (GFP)-Schwann-Zelle (SC) Vorbereitung
    1. gereinigten SC-Kulturen aus der Tibia Nerven der Erwachsenen weiblichen Fischer Ratten als zuvor beschriebenen 43 vorbereiten. Nach Abschluss dieses Schrittes Platte der SCs auf Poly-L-Lysin (PLL)-beschichtet 10 cm Petrischalen und pflegen in D10 / 3M Medium; diese SCs sind definiert als Durchgang 0.
      Hinweis: D10 / 3M Medium besteht aus den folgenden: 10 % fetalen bovine Serum (FBS), 1 % Penicillin-Streptomycin (Pen/Strep), 20 µg/mL Hypophyse extrahieren, 2 µM Forskolin, 2,5 nM Heregulin in Dulbecco ' s geändert Eagle ' s Medium (DMEM).
    2. Auffüllen mit frischem D10 / 3M Medium (7 mL/10 cm Petrischale) alle 3 bis 4 Tage.
    3. Split SC Kultur, sobald es Zusammenfluss von 70-80 % erreicht.
      1. Medium entfernen und spülen zweimal mit Hank ' s ausgewogen Salzlösung (HBSS) ohne Kalzium und Magnesium.
      2. Jeweils 10 cm Petrischale 5 mL 0,25 % Trypsin/EDTA hinzufügen und 5 min bei Raumtemperatur (RT) inkubieren.
      3. Fügen Sie 5 mL D10 Medium (10 % FBS und 1 % Pen/Strep in DMEM) in ein 50 mL Zentrifugenröhrchen, Trypsin neutralisieren.
      4. Sanft Pipettieren Trypsin/EDTA-Lösung in der Petri-Schale mehrmals SCs entfernen lösen die Zellsuspension aus der Schüssel und legen Sie sie in die Zentrifugenröhrchen im vorherigen Schritt vorbereitet. Spülen Sie die Schale mit 5 mL Medium D10 und legen Sie sie in die Zentrifugenröhrchen Zellernte maximieren.
      5. Der Zellen bei 370 X g für 5 min bei 4 o C. Entfernen des Überstands Zentrifugieren und Aufschwemmen der Zellen in 4 mL D10/3 M Medium für jede Petrischale Teilung.
      6. 1 mL der SC Aussetzung und 6 mL D10 / 3M Medium zu verzichten, in einer 10 cm Petrischale; jede Petrischale Teilung führt zu 4 Petrischalen. Diese SCs sind definiert als Durchgang 1.
      7. Nachfüllen mit frischen D10 / 3M Medium am Tag nach der Beschichtung und alle 3-4 Tage nach Beschichtung.
      8. Einmal die SCs erreichen 70-80 % Zusammenfluss, wiederholen Sie die Schritte 1.2.3.1 zu 1.2.3.6. Die SCs sind jetzt in der Passage 2.
    4. Transduzieren die SCs einmal erreichen 50 % Zusammenfluss, mit einem Lentivirale Vektor Codierung GFP in D10 / 3M Medium über Nacht bei einer Vielzahl von Infektionen von 30 wie oben beschrieben 44 , 45 .
    5. Auffüllen mit frischem D10 / 3M Medium am nächsten Tag und alle 3-4 Tage nach Beschichtung.
    6. Angekommen das GFP-SCs 70-80 % Zusammenströmen, wiederholen Sie die Schritte 1.2.3.1 zu 1.2.3.5 aber Aufschwemmen der GFP-SCs in 6 mL D10 Medium statt. In einem 1,5 mL Zentrifugenröhrchen 15 µL der GFP-SC Aussetzung zu verzichten und 15 µL 0,4 % Trypan blau Lösung hinzufügen. Die Zentrifugenröhrchen sanft streichen und 10 µL der Mischung in eine Kammer der Zellzählung Folie zu verzichten.
      1. Legen Sie die Folie in einem automatisierten Zelle Zähler und bestimmen die Zelldichte.
    7. Zentrifugieren der Zellen bei 370 X g für 5 min bei 4 o C. Remove überstand, Aufschwemmen mit 1,5 mL Einfrieren Medium für alle 3 x 10 6 GFP-SCs Dispense 1,5 mL GFP-SC Suspension in einer kryogenen Vial und Einfrieren bei-80 o C für mindestens 24 Stunden vor dem Umzug zu flüssigem Stickstoff für die Lagerung.
      Hinweis: Freezing Medium: 25 % FBS und 8 % Dimethyl Sulfoxid in DMEM.
    8. Auftauen GFP-SCs eine Woche vor der Operation.
      1. Fügen Sie 10 mL D10 Medium in ein 50 mL Zentrifugenröhrchen.
      2. Auftauen Durchstechflaschen mit gefrorenen GFP-SCs im Wasserbad bei 37 o C bis teilweise aufgetaut.
      3. Die GFP-SC-Suspension aus der kryogenen Durchstechflasche zu entfernen und legen Sie sie in die 50 mL Zentrifugenröhrchen in 1.2.8.1 vorbereitet. Pipettieren Sie sanft die Lösung nach oben und unten wiederholt.
      4. Der Zellen bei 370 X g für 5 min bei 4 o C. Entfernen des Überstands Zentrifugieren und Aufschwemmen der Zellen in 4 mL D10/3 M Medium für jedes Fläschchen aufgetaut.
      5. 2 mL GFP-SC Suspension und 5 mL Medium D10 / 3M in einer 10 cm Petrischale verzichten; jedes Fläschchen sollte 2 Petrischalen führen. Die GFP-SCs sind definiert als Passage 3.
        Hinweis: Einer 10 cm Petrischale ergibt in der Regel ca. 8 x 10 6 GFP-SCs nach einwöchiger.
    9. Am Tag der Operation, wiederholen Sie Schritt 1.2.6. Verwendung der Zelldichte in Schritt 1.2.10 berechnet.
    10. Dispense Aliquote 3 x 10 6 GFP-SCs in sterilen 1,5 mL Zentrifuge Röhren basierend auf die Zelldichte aus Schritt 1.2.9 berechnet. Zentrifugieren Sie der GFP-SC Aliquote 370 X g für 5 min bei 4 o C und entfernen Sie den Überstand zu. 1 mL DMEM/F12 Medium hinzufügen jedes aliquoten und Zentrifuge bei 370 X g.
      Hinweis: Jedes Tier erhält 3 x 10 6 GFP-SCs. Medium mit Serum mit GFP-SCs bis zu diesem Schritt verwendet wird.
    11. Halten GFP-SCs auf Eis bis zum Zeitpunkt der Transplantation.

2. Komplette Durchtrennung am Thorax Stufe 8 (T8)

  1. Tier Vorbereitungsgespräche
    1. Anesthetize eine weibliche Fischer Ratte (180-200 g) mit einer intraperitonealen Injektion von Ketamin (60 mg/kg Körpergewicht) und Xylazin (5 mg/kg Körpergewicht). Beobachten Sie die Tiefe der Narkose bevor Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren indem Sie suchen Zeh kneifen und Auge blinkende Antworten.
    2. Die Rückseite der Ratte mit einer elektrischen Haarschneidemaschine rasieren und wischen Sie die Haut mit 70 % Ethanol. Ophthalmologische Schmiermittel auf beide Augen anwenden. Übertragen Sie das Tier auf dem OP-Tisch auf ein Heizkissen in Körpertemperatur bei etwa 37 o C. Ort das Tier auf einer Rolle zu halten, so die Wirbel leicht zugänglich sind.
      Hinweis: Die Rolle kann erfolgen, von Papiertuch oder 2 im X2 in Gaze, die sterilisiert werden kann. Größere Rollen werden empfohlen, wenn T7-T9 muss flach auf der Rolle verlegt werden.
  2. T7, T9 Laminektomie
    1. finden Sie das Wahrzeichen für den T9 T11 Dornfortsätzen.
      Hinweis: Die Lücken zwischen T9 und T10, T11 sind klein im Vergleich zu anderen Segmenten ichn der Region. Nach dem Platzieren der Ratte auf den Wurf, T9 T11 Dornfortsätzen fühlen sich wie eine kleine dreieckige Beule durch die Haut.
    2. Einen 4 bis 5 cm Mittellinie Einschnitt der Haut mit einem #10 Klinge von T4, T11 machen. Machen Sie einen kleinen Schnitt in der oberflächlichen Fettschicht mit gebogenen Schere mit stumpfen Enden, das Fett zu zergliedern.
      Hinweis: Andere Arten von Instrumenten können verwendet werden, um das Fett zu trennen, sondern gebogene Schere mit stumpfen Enden ermöglichen die wirksamste und am wenigsten invasive Methode für Fett Trennung.
    3. Suchen die T7, T9 Dornfortsätze durch die Verwendung der Rückseite der #10 Klinge. Halten Sie den Muskel an über T4 mit stumpfen Pinzette und machen Sie einen Einschnitt in der Muskulatur auf jeder Seite der Wirbel aus T6-T10. Den Schnitt möglichst nahe an den Wirbeln wie möglich zu machen eine saubere Öffnung und minimale Verletzungsgefahr für das Tier zu machen.
    4. Isolieren jedes einzelnen Dornfortsatz von T7 T9 durch Schneiden der Muskeln und Bänder zwischen T6 und T7, T7, T8, T8 und T9, und T9 und T10 mit der #10 Klinge.
    5. Verwenden eine Rongeur, um alle Muskeln und Bänder auf die Schichten von T7 zu T9 entfernen. Entfernen der Muskeln und Bänder seitlich möglich, bis die Lücken zwischen der Querfortsätze aus T7, T9 sichtbar sind.
    6. Entfernen die T9-Dornfortsatz mit einem Rongeur. Halten Sie die T8 Dornfortsatz mit stumpfen Pinzette und heben sanft, der T9 Lamina an der kleinen Öffnung zwischen den T9 und T10 Prozessen zu erheben.
    7. Entfernen der Lamina ausgehend von der Eröffnung und mit einer Rongeur an T9 Rostral verschieben. Der Lamina seitlich so weit wie möglich zu entfernen; die dorsalen Wurzeln sichtbar sein soll, nach der Laminektomie.
    8. Sobald der Lamina entfernt wird, wiederholen Sie den Vorgang für T8 und T7.
      Hinweis: Verwenden Sie während der Laminektomie Absorption Speere, um Blut zu entfernen, während Sie weiterhin mit der Laminektomie. Wenn überschüssige Blutung auftritt, die Blutung zu einen komprimierten Schwamm platzieren und fügen Sie Kochsalzlösung, mit der Blutgerinnung zu helfen.
  3. Durchtrennung bei T8
    1. legen die Aufrollvorrichtung um T7, T9. Sobald alle Schichten entfernt werden, stellen Sie sicher, dass die Lücken zwischen der Querfortsätze sichtbar, vor allem bei T8 sind. Auch die Knochen entlang der Länge auf beiden Seiten zwischen T7, T9 zu gewährleisten, gibt es keine Knochenfragmente abstehenden nach außen untersuchen.
      Hinweis: Diese Lücke bei T8 ist wichtig für die Durchführung der kompletten Durchtrennung. Die Wirbel entlang der Länge sollte entfernt werden, leichter Conduit eingefügt.
    2. Schneiden die dorsalen und ventralen Wurzeln oberhalb und unterhalb T8 mit abgewinkelt Feder Schere. Das Rückenmark Kochsalzlösung hinzu und warten, bis das Blut Gerinnsel.
      Hinweis: dieser Schritt ist wichtig für die ordnungsgemäße Leitung einfügen.
    3. Legen die winkligen Feder Schere über das Rückenmark in den Zwischenräumen der Querfortsätze an T8 und ein Schnitt komplett zu durchtrennen des Rückenmarks. Legen Sie ein kleines Stück von komprimierten Schaum in die entstandene Lücke von 2-2,5 mm und sofort den Bereich Kochsalzlösung hinzu.

3. Conduit einfügen

  1. während des Wartens auf die abgetrennten Schnur Stümpfe, Blutstillung zu erreichen, nehmen Sie ein Rohr von 1 X PBS. Schneiden Sie die Absorption Dreiecke in dünne lange Stücke und legen Sie sie in das Conduit, überschüssige PBS zu entfernen. Überprüfen Sie, ob die vorgeschnittenen Fenster geöffnet sind.
  2. Kochsalzlösung zu entfernen und das Blut mit dünnen langen Stücken Absorption Dreiecke. Heben Sie die beiden Stümpfe des Rückenmarks, die mit einem Microspatula um gute Trennung sicherzustellen. Heben Sie den rostral stumpf mit der Microspatula und rutschen Sie die Leitung über den Stumpf mit den Fenstern mit Blick auf sich selbst. Sicherzustellen, dass der gesamte stumpf eingefügt wird und es gibt keine übermäßige Blutung in das Conduit.
  3. Den kaudalen stumpf heben und schieben Sie das andere Ende der Leitung über den Stumpf. Stellen Sie sicher, dass der gesamte stumpf eingefügt wird und die Fenster auf der dorsalen Oberfläche ( Abbildung 2A sind).

4. Schwann-Zelle / injizierbare Matrix (siehe Tabelle der Materialien) Vorbereitung und Injektion

  1. während des Wartens auf das abgetrennte Kabel zur Blutstillung zu erreichen, entfernen Sie das Medium über die GFP-SC-Pellet (vorbereitet in Schritt 1.2). Die GFP-SCs in 10 µl des kalten DMEM/F12 aufzuwirbeln. Die Zellsuspension 10 µl des kalten injizierbares Gel hinzu und mischen Sie gut durch wiederholte pipettieren. Halten Sie die GFP-SC/DMEM/F12/injizierbare Matrix Mischung auf Eis, bis Kanal einfügen abgeschlossen ist.
  2. Nachdem Sie sichergestellt haben, dass die Fenster auf der dorsalen Oberfläche sind ( Abbildung 2A) öffnen, injizieren 20 µl der GFP-SC/DMEM/F12/injizierbare Matrix Mischung in die Leitung durch eine vorgeschnittenen Windows 46 verwenden ein western-Blot laden Spitze und einer Mikropipette. Wenn die SC/DMEM/F12/injizierbare Matrix Mischung das Conduit Überfüllsicherung sollte, entfernen Sie das überschüssige mit Absorption Dreiecke. Schließen Sie das Fenster nach der Injektion; Nähen ist nicht erforderlich ( Abb. 2 b).

5. Wunde, Schließung und Postoperative Pflege

  1. Naht der Muskel Schichten und die oberflächliche Fettschichten. Reinigen Sie die Haut mit 70 % Ethanol und dann heften (z. B. mit Wunde Clips) die Haut geschlossen. Halten Sie die Tiere in einem thermisch geregelten Inkubator, bis sie wieder zu Bewusstsein kommen. Übertragen Sie die Tiere zurück in die Käfige. Wasser mit einer langen Magensonde und legen Essen Pellets auf dem Bett bequem.
  2. Verwalten Buprenorphin (0,1 mg/kg Körpergewicht) zweimal täglich für 3 Tage subkutan ab sofort nach der Operation Schmerzen zu reduzieren. Gentamycin (5 mg/kg Körpergewicht) subkutan einmal täglich für 7 Tage unmittelbar nach der Operation zur Vermeidung und Verringerung von Infektion zu injizieren. Spritzen 10 mL gesäugt Ringers Lösung subkutan zweimal täglich für 7 Tage für die Hydratation.
  3. Leere Blase Funktion manuell zweimal täglich, bis Blase Renditen. Wenn Blase Infektion auftritt, dann verwalten Sie 10 mL Kochsalzlösung subkutan, bis Urin klar wird. Wenn es keine Besserung in zwei Tagen, injizieren Gentamycin (5 mg/kg Körpergewicht, einmal täglich) subkutan, bis der Urin klar wird.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Ergebnisse

Das Ziel der Verwendung dieser Operationstechnik ist bewerten die Verwendung eines strukturierten Conduit und injizierbaren Matrix, die nach der Transplantation in abgeschlossenen durchtrennten Rückenmark SC Funktion maximiert. Drei Wochen nach der Transplantation, die Tiere sind mit 4 % Paraformaldehyd durchblutet und die Wirbelsäulen sind grob zerlegt und in der gleichen Fixiermittel für ein weiteres 24 h behoben. Das Rückenmark wird dann durchschnitten und die Proben für Kryostat sagit...

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Diskussion

Der wichtigste Schritt bei der Schaffung einer effektiven Durchtrennung Modells ist das Rückenmark in ein oder zwei Schnitten durchtrennen. Eine 2-2,5 mm Lücke zwischen die Stümpfe rostral und kaudalen Rückenmark sollte am Durchtrennung Standort vorhanden sein. Die drei wahrscheinlichsten Gründe für solch eine Lücke, die nicht angezeigt werden (1) die dorsale/ventrale Wurzeln nicht richtig entfernt wurden, (2) die ventrale Dura wurde nicht ausreichend entfernt und/oder (3) das Tier war nicht richtig positioniert, auf der...

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Offenlegungen

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

Wir möchten der viralen Vektoren und Tier Kerne am Miami-Projekt zur Heilung Lähmung Herstellung von Lenti-GFP-Virus und die Tierpflege, Histologie und Imaging-Kerne für die Nutzung des Kryostaten, confocal Mikroskop danken und Fluoreszenz-Mikroskop mit Stereo-Ermittler. Finanzierung wurde von NINDS (09923), DOD (W81XWH-14-1-0482) und NSF (DMR-1006510) bereitgestellt. M.b. Bunge ist die Christine E Lynn Distinguished Professor of Neuroscience.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Kryo-FläschchenThermoFisher Scientific5000-0020
10 cm PetrischaleVWR25382-428
Dulbecco's modifiziertes Adlermedium: Nährstoffgemisch F-12ThermoFisher Scientific11039-021"DMEM/F12" im Protokoll.
Penicillin-StreptomycinThermoFisher Scientific15140-122"Pen/Strepto" in Protcol.
Fötales RinderserumHycloneSH300-70-03"FBS" im Protokoll.
HypophysenextraktBiomedizinische TechnologienBT-215
ForskolinSigma-AldrichF6886
HeregulinR& D Systems396-HB/CF
Poly L-LysinSigma-AldrichP2636"PLL" im Protokoll.
Dulbeccos modifiziertes Eagle's MediumThermoFisher Scientific11965-092"DMEM" im Protokoll.
Hank's ausgewogene SalzlösungThermoFisher Scientific14170-112"HBSS" im Protokoll.
Tryspin-EDTAThermoFisher Scientific15400-054
Weibliche Fischer-Ratte (160-180 g)Envigo
Vannas Schere, geradeFST15018-10
KetaminVedco Inc5098976106100 mg/ml
XylazinLloyd IncAnaSed20 mg/ml
GentamycinAPP PharmazeutikaNDC 63323-010-02Kann jede Marke der Wahl sein.
MikrospatelFST10089-11Kann jede beliebige Marke sein.
Gebogene Schere mit stumpfem EndeFST14017-18Kann jede gewünschte Marke sein.
Stumpfe PinzetteFST11006-12Kann jede beliebige Marke sein.
rongeurFST16121-14Kann jede beliebige Marke sein.
WinkelfederschereFST15006-09Kann jede beliebige Marke sein.
AbsorptionsdreieckeFST18105-03Kann jede beliebige Marke sein.
GelfoamHenry Schein9083300"Komprimierter Schaum" im Protokoll.
#10 KlingenSklar06-3010Kann jede beliebige Marke sein.
MatrigelCorning354234"Injizierbare Matrix" im Protokoll.
Anti-Grün-fluoreszierender Protein-Antikörper für HuhnMilliporeAB16901
Maus RT97 Hybridom-AntikörperDSHBRT97
Anti-Neurofilament-Antikörper für KaninchenEncor Biotechnology, IncPRCA-NF-H
Polyklonaler Kaninchen-Antikörper gegen Gliafibrilläres saures ProteinDakoZ033401
Alexa Fluor 488 Anti-Hühner-IgG (H+L)ThermoFisher ScientificA-11039
Alexa Fluor 546 Anti-Kaninchen-IgG (H+L)ThermoFisher ScientificA-11035
Alexa Fluor 647 Anti-Kaninchen-IgG (H+L)ThermoFisher ScientificA-21244
Alexa Fluor 647 Anti-Maus-IgG (H+L)ThermoFisher ScientificA-21236
KonfokalmikroskopieNikonclsi

Referenzen

  1. King, V. R., Alovskaya, A., Wei, D. Y., Brown, R. A., Priestley, J. V. The use of injectable forms of fibrin and fibronectin to support axonal ingrowth after spinal cord injury. Biomaterials. 31 (15), 4447-4456 (2010).
  2. Liu, T., Houle, J. D., Xu, J., Chan, B. P., Chew, S. Y. Nanofibrous collagen nerve conduits for spinal cord repair. Tissue Eng Part A. 18 (9-10), 1057-1066 (2012).
  3. Novikova, L. N., Pettersson, J., Brohlin, M., Wiberg, M., Novikov, L. N. Biodegradable poly-beta-hydroxybutyrate scaffold seeded with Schwann cells to promote spinal cord repair. Biomaterials. 29 (9), 1198-1206 (2008).
  4. Bamber, N. I., Li, H., Aebischer, P., Xu, X. M. Fetal spinal cord tissue in mini-guidance channels promotes longitudinal axonal growth after grafting into hemisected adult rat spinal cords. Neural Plast. 6 (4), 103-121 (1999).
  5. Xu, X. M., Zhang, S. X., Li, H., Aebischer, P., Bunge, M. B. Regrowth of axons into the distal spinal cord through a Schwann-cell-seeded mini-channel implanted into hemisected adult rat spinal cord. Eur J Neurosci. 11 (5), 1723-1740 (1999).
  6. Bamber, N. I., et al. Neurotrophins BDNF and NT-3 promote axonal re-entry into the distal host spinal cord through Schwann cell-seeded mini-channels. European Journal of Neuroscience. 13 (2), 257-268 (2001).
  7. Iannotti, C., et al. Glial cell line-derived neurotrophic factor-enriched bridging transplants promote propriospinal axonal regeneration and enhance myelination after spinal cord injury. Exp Neurol. 183 (2), 379-393 (2003).
  8. Deng, L. X., et al. GDNF modifies reactive astrogliosis allowing robust axonal regeneration through Schwann cell-seeded guidance channels after spinal cord injury. Exp Neurol. 229 (2), 238-250 (2011).
  9. Deng, L. X., et al. A Novel Growth-Promoting Pathway Formed by GDNF-Overexpressing Schwann Cells Promotes Propriospinal Axonal Regeneration, Synapse Formation, and Partial Recovery of Function after Spinal Cord Injury. J Neurosci. 33 (13), 5655-5667 (2013).
  10. Chen, X., et al. Bone marrow stromal cells-loaded chitosan conduits promote repair of complete transection injury in rat spinal cord. J Mater Sci Mater Med. 22 (10), 2347-2356 (2011).
  11. Hurtado, A., et al. Robust CNS regeneration after complete spinal cord transection using aligned poly-L-lactic acid microfibers. Biomaterials. 32 (26), 6068-6079 (2011).
  12. Cheng, H., Huang, Y. C., Chang, P. T., Huang, Y. Y. Laminin-incorporated nerve conduits made by plasma treatment for repairing spinal cord injury. Biochem Biophys Res Commun. 357 (4), 938-944 (2007).
  13. Fan, J., et al. Neural regrowth induced by PLGA nerve conduits and neurotrophin-3 in rats with complete spinal cord transection. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 97 (2), 271-277 (2011).
  14. Lietz, M., et al. Physical and biological performance of a novel block copolymer nerve guide. Biotechnol Bioeng. 93 (1), 99-109 (2006).
  15. Novikova, L. N., Novikov, L. N., Kellerth, J. O. Biopolymers and biodegradable smart implants for tissue regeneration after spinal cord injury. Curr Opin Neurol. 16 (6), 711-715 (2003).
  16. Tang, S., et al. The effects of controlled release of neurotrophin-3 from PCLA Scaffolds on the survival and neuronal differentiation of transplanted neural stem cells in a rat spinal cord injury model. PLoS One. 9 (9), e107517(2014).
  17. Yao, L., et al. Improved axonal regeneration of transected spinal cord mediated by multichannel collagen conduits functionalized with neurotrophin-3 gene. Gene Ther. , (2013).
  18. Xu, X. M., Guénard, V., Kleitman, N., Bunge, M. B. Axonal regeneration into Schwann cell-seeded guidance channels grafted into transected adult rat spinal cord. J Comp Neurol. 351 (1), 145-160 (1995).
  19. Xu, X. M., Chen, A., Guenard, V., Kleitman, N., Bunge, M. B. Bridging Schwann cell transplants promote axonal regeneration from both the rostral and caudal stumps of transected adult rat spinal cord. J Neurocytol. 26 (1), 1-16 (1997).
  20. Takami, T., et al. Schwann cell but not olfactory ensheathing glia transplants improve hindlimb locomotor performance in the moderately contused adult rat thoracic spinal cord. J Neurosci. 22 (15), 6670-6681 (2002).
  21. Bunge, M. B., Wood, P. M. Handbook of Clinical Neurology. 109, 523-540 (2012).
  22. Fortun, J., Hill, C. E., Bunge, M. B. Combinatorial strategies with Schwann cell transplantation to improve repair of the injured spinal cord. Neurosci Lett. 456 (3), 124-132 (2009).
  23. Haggerty, A. E., Oudega, M. Biomaterials for spinal cord repair. Neurosci Bull. , (2013).
  24. Nomura, H., Tator, C. H., Shoichet, M. S. Bioengineered strategies for spinal cord repair. J Neurotrauma. 23 (3-4), 496-507 (2006).
  25. Straley, K. S., Foo, C. W. P., Heilshorn, S. C. Biomaterial Design Strategies for the Treatment of Spinal Cord Injuries. J Neurotrauma. 27 (1), 1-19 (2010).
  26. Williams, R. R., Henao, M., Pearse, D. D., Bunge, M. B. Permissive Schwann cell graft/spinal cord interfaces for axon regeneration. Cell Transplant. 24 (1), 115-131 (2015).
  27. Williams, R. R., Pearse, D. D., Tresco, P. A., Bunge, M. B. The assessment of adeno-associated vectors as potential intrinsic treatments for brainstem axon regeneration. J Gene Med. 14 (1), 20-34 (2012).
  28. Xu, X. M., Guenard, V., Kleitman, N., Aebischer, P., Bunge, M. B. A combination of BDNF and NT-3 promotes supraspinal axonal regeneration into Schwann cell grafts in adult rat thoracic spinal cord. Exp Neurol. 134 (2), 261-272 (1995).
  29. Lee, Y. S., Arinzeh, T. L. The influence of piezoelectric scaffolds on neural differentiation of human neural stem/progenitor cells. Tissue Eng Part A. 18 (19-20), 2063-2072 (2012).
  30. Lee, Y. S., Collins, G., Arinzeh, T. L. Neurite extension of primary neurons on electrospun piezoelectric scaffolds. Acta Biomater. 7 (11), 3877-3886 (2011).
  31. Lee, Y. S., Wu, S., Arinzeh, T. L., Bunge, M. B. Enhanced noradrenergic axon regeneration into schwann cell-filled PVDF-TrFE conduits after complete spinal cord transection. Biotechnol Bioeng. 114 (2), 444-456 (2017).
  32. Haider, A., Haider, S., Kang, I. -K. A comprehensive review summarizing the effect of electrospinning parameters and potential applications of nanofibers in biomedical and biotechnology. Arab J Chem. , (2015).
  33. Hassiba, A. J., et al. Review of recent research on biomedical applications of electrospun polymer nanofibers for improved wound healing. Nanomedicine (Lond). 11 (6), 715-737 (2016).
  34. Lee, Y. -S., Livingston Arinzeh, T. Electrospun Nanofibrous Materials for Neural Tissue Engineering. Polymers. 3 (1), 413-426 (2011).
  35. Oraee-Yazdani, S., et al. Co-transplantation of autologous bone marrow mesenchymal stem cells and Schwann cells through cerebral spinal fluid for the treatment of patients with chronic spinal cord injury: safety and possible outcome. Spinal Cord. 54 (2), 102-109 (2016).
  36. Saberi, H., et al. Safety of intramedullary Schwann cell transplantation for postrehabilitation spinal cord injuries: 2-year follow-up of 33 cases. J Neurosurg Spine. 15 (5), 515-525 (2011).
  37. Saberi, H., et al. Treatment of chronic thoracic spinal cord injury patients with autologous Schwann cell transplantation: an interim report on safety considerations and possible outcomes. Neurosci Lett. 443 (1), 46-50 (2008).
  38. Yazdani, S. O., et al. A comparison between neurally induced bone marrow derived mesenchymal stem cells and olfactory ensheathing glial cells to repair spinal cord injuries in rat. Tissue Cell. 44 (4), 205-213 (2012).
  39. Zhou, X. H., et al. Transplantation of autologous activated Schwann cells in the treatment of spinal cord injury: six cases, more than five years of follow-up. Cell Transplant. 21, Suppl 1. S39-S47 (2012).
  40. Chen, L., et al. A prospective randomized double-blind clinical trial using a combination of olfactory ensheathing cells and Schwann cells for the treatment of chronic complete spinal cord injuries. Cell Transplant. 23, Suppl 1. S35-S44 (2014).
  41. Guest, J., Santamaria, A. J., Benavides, F. D. Clinical translation of autologous Schwann cell transplantation for the treatment of spinal cord injury. Curr Opin Organ Transplant. 18 (6), 682-689 (2013).
  42. Bunge, M. B., Monje, P. V., Khan, A., Wood, P. M. Progress in Brain Research. , Elsevier. (2017).
  43. Meijs, M. F., et al. Basic fibroblast growth factor promotes neuronal survival but not behavioral recovery in the transected and Schwann cell implanted rat thoracic spinal cord. J Neurotrauma. 21 (10), 1415-1430 (2004).
  44. Blits, B., et al. Lentiviral vector-mediated transduction of neural progenitor cells before implantation into injured spinal cord and brain to detect their migration, deliver neurotrophic factors and repair tissue. Restor Neurol Neurosci. 23 (5-6), 313-324 (2005).
  45. Follenzi, A., Naldini, L. HIV-based vectors. Preparation and use. Methods Mol Med. 69, 259-274 (2002).
  46. Fouad, K., et al. Combining Schwann cell bridges and olfactory-ensheathing glia grafts with chondroitinase promotes locomotor recovery after complete transection of the spinal cord. J Neurosci. 25 (2), 1169-1178 (2005).
  47. Bates, M. L., Puzis, R., Bunge, M. B. Animal Models of Movement Disorders: Volume II. Lane, E. L., Dunnett, S. B. , Humana Press. 381-399 (2011).

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Nachdrucke und Genehmigungen

Tags

RückenmarkstransektionSchwann-Zell-TransplantationConduit-Implantationkomplettes TransektionsmodellLaminektomie-Verfahreninjizierbares Matrix-GelGFP-Schwann-ZellenPVDF-TrFE-Conduitkonfokale Fluoreszenzbildgebung