Rückenmarksverletzungen (SCI) sind mit schweren Störungen der motorischen, sensorischen und autonomen Funktion verbunden. Experimentelle Tiermodelle von SCI sind wertvolle Werkzeuge, um die anatomischen und physiologischen Ereignisse der SCI-Pathologie zu verstehen, die neuronalen Mechanismen bei der Reparatur und Wiederherstellung zu untersuchen und die Wirksamkeit und Sicherheit potenzieller therapeutischer Interventionen. Die Ratte ist die am häufigsten verwendete Art in SCI-Forschung1. Rattenmodelle sind kostengünstig, einfach zu reproduzieren, und eine große Batterie von Verhaltenstests zur Beurteilung der funktionellen Ergebnisse2zur Verfügung. Trotz einiger Unterschiede in den Traktpositionen teilt das Rückenmark der Ratte insgesamt ähnliche sensorimotorische Funktionen mit größeren Säugetieren, einschließlich Primaten3,4. Ratten teilen auch analoge physiologische und Verhaltensfolgen zu SCI, die sich auf den Menschen beziehen5. Nichtmenschliche Primaten- und Großtiermodelle können eine nähere Annäherung an den menschlichen SCI6 ermöglichen und sind für den Nachweis der Behandlungssicherheit und -wirksamkeit vor menschlichen Experimenten unerlässlich, werden aber aufgrund des ethischen und Tierschutzes seltener verwendet. Berücksichtigungen, Aufwendungen und regulatorischen Anforderungen7.
Rattentransektion SCI-Modelle werden durch die gezielte Unterbrechung des Rückenmarks mit einer selektiven Läsion mit einem Seziermesser oder einer Iritektomieschere nach einer Laminektomie durchgeführt. Im Vergleich zu einer vollständigen Transektion führt die partielle Transektion bei der Ratte zu einer weniger schweren Verletzung, einer leichteren postoperativen Tierpflege, einer spontanen Bewegungsregeneration und genauer enden den Modellen SCI beim Menschen, die überwiegend unvollständig ist, wobei die Gewebe, das das Rückenmark und die supraspinalen Strukturen verbindet8. Eine einseitige Halbsektion stört alle aufsteigenden und absteigenden Traktate nur auf einer Seite und erzeugt quantifizierbare und hochreproduzierbare Bewegungsdefizite, wodurch die Erforschung der zugrunde liegenden biologischen Mechanismen verbessert wird. Die prominenteste funktionelle Folge der Hemisektion ist eine anfängliche Gliedmaßenlähmung auf der gleichen Seite und unterhalb des Niveaus der Läsion mit abgestufter spontaner Wiederherstellung der Bewegungsfunktion über mehrere Wochen9,10, 11 , 12. Das Halbschnittmodell ist besonders nützlich, um die neuronale Plastizität beschädigter und Resttrakte und Schaltkreise im Zusammenhang mit der funktionellen Erholung9,11,12, 13,14,15,16,17,18. Insbesondere ist die Aufschnitte, die auf thorakaler Ebene durchgeführt werden, d.h. über den Wirbelsäulenkreisläufen, die die Hinterlimb-Fortbewegung steuern, besonders nützlich für die Untersuchung von Veränderungen in der Bewegungssteuerung. Da eine nichtlineare Beziehung zwischen Läsionsschweregrad und Bewegungsrückgewinnung nach SCI19besteht, sind geeignete Verhaltenstests zur Bewertung der funktionellen Ergebnisse in experimentellen Modellen von größter Bedeutung.
Eine umfassende Batterie von Verhaltenstests zur Verfügung, um spezifische Aspekte der funktionellen Bewegungsrückgewinnung in der Ratte2,20zu bewerten. Viele Bewegungstests bieten keine zuverlässigen Maßnahmen früh nach SCI, da Ratten zu behindert sind, um ihr Körpergewicht zu unterstützen. Ein Maß für die spontane Motorleistung, das früh nach einer Verletzung auf Defizite reagiert und keine präoperative Ausbildung oder spezielle Ausrüstung erfordert, ist von Vorteil, um die Erholung des Bewegungsapparates auf geeignete Zeitpunkte zu überwachen, in denen spezielle Verhaltenstests ergänzen. Der Martinez-Open-Field-Bewertungswert10, der ursprünglich für die Bewertung der Motorikleistung nach zervikalem SCI in der Ratte entwickelt wurde, ist ein 20-Punkte-Ordinal-Score zur Beurteilung der globalen Lokomotor-Leistung während spontaner oberirdischer Fortbewegung in offenes Feld. Die Bewertung erfolgt separat für jedes Glied unter Verwendung einer Rubrik, die bestimmte Parameter einer Reihe von bewegungsförmigen Maßnahmen bewertet, einschließlich Gelenkgelenkbewegung, Gewichtsstütze, Ziffernposition, Schrittfähigkeiten, Vorderglieda-Hinterschritt-Koordination und Schwanz stellung. Der Bewertungswert wird von der offenen Bewertungsskala Basso, Beattie und Bresnahan (BBB) abgeleitet, die zur Bewertung der Motorleistung nach Thoraxkontusion21entwickelt wurde. Es ist an die genaue und zuverlässige Bewertung sowohl der Vorder- als auch der Hinterhaut-Bewegungskraft-Funktion angepasst, ermöglicht eine unabhängige Bewertung der verschiedenen Bewertungsparameter, die mit der hierarchischen Bewertung des BBB nicht zugänglich sind, und bietet eine lineare Wiederherstellung. Profil10. Darüber hinaus ist der Bewertungswert im Vergleich zum BBB bei schwereren Verletzungsmodellen10,11,20,22sensibel und zuverlässig. Die Bewertungsbewertung wurde verwendet, um die motorische Beeinträchtigung der Ratte nach dem Gebärmutterhals10,12 und thorakale9 SCI allein und in Kombination mit traumatischen Hirnverletzungen23zu bewerten.
Wir präsentieren hier ein detailliertes Schritt-für-Schritt-Protokoll zur Durchführung eines Thorax-Hemisektions-SCI auf T8-Wirbelebene in der weiblichen Long-Evans-Ratte und zur Beurteilung der Rückdlimb-Locomotor-Erholung im offenen Feld.