Wir entwickelten ein Lumbar-Bandscheibendegeneration Maus-Modell durch Resektion von L3–L5 Spinnprozesse zusammen mit supra- und inter-spinous Bänder und Ablösung von paraspinous Muskeln.
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Methodenartikel
Ein Mausmodell der Lumbar Spine Instability
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Die Bandscheibendegeneration (IDD) ist eine häufige pathologische Veränderung, die zu Schmerzen im unteren Rückenbereich führt. Für das Verständnis der pathologischen Prozesse und die Bewertung neuer Medikamente sind geeignete Tiermodelle erwünscht. Hier haben wir ein chirurgisch induziertes Lumbale-Spine-Instabilitätsmodell (LSI) eingeführt, das IDD ab 1 Woche nach der Operation entwickelt. Im Detail wurde die Maus unter Anästhesie durch tiefen Rückenhautschnitt,L3–L5 Spinnprozesse Exposition, Ablösung der paraspinösen Muskeln, Resektion von Prozessen und Bändern, und Hautverschluss operiert. Für die Beobachtung wurden L4–L5 IVDs ausgewählt. Das LSI-Modell entwickelt Lenden-IDD durch Porosität und Hypertrophie in Endplatten in einem frühen Stadium, Abnahme des Bandscheibenvolumens, Schrumpfung des Zellkerns pulposus im Zwischenstadium und Knochenverlust bei Lendenwirbeln (L5) in einem späteren Stadium. Das LSI-Mausmodell hat die Vorteile einer starken Bedienbarkeit, keine Anforderung an spezielle Ausrüstung, Reproduzierbarkeit, kostengünstig und relativ kurze Zeit der IDD-Entwicklung. Allerdings ist die LSI-Operation immer noch ein Trauma, das Entzündungen innerhalb der ersten Woche nach der Operation verursacht. Somit eignet sich dieses Tiermodell für die Untersuchung von Lenden-IDD.
Einleitung
Bandscheibendegeneration (IDD) wird häufig bei alternden und sogar jungen Menschen durch viele Faktoren verursacht1. Die Operation für Patienten, die an IDD leiden, die Schmerzen im unteren Rückenbereich und Bewegungsstörungen verursachen, wird in der Regel zu einem späteren Zeitpunkt oder in schweren Fällen durchgeführt und birgt potenzielle Risiken wie Nicht-Union oder Infektion2. Ideale nicht-operative Behandlung erfordert ein umfassendes Verständnis des IDD-Mechanismus. Das IDD-Tiermodell dient als entscheidendes Werkzeug für Studien des IDD-Mechanismus und die Bewertung der IDD-Behandlung.
Größere Tiere wurden für IDD-Modelle wie Primaten, Schafe, Ziegen, Hunde und Kaninchen aufgrund ihrer Ähnlichkeit mit der menschlichen anatomischen Struktur in hohem Maße und der starken Funktionsfähigkeit in Bezug auf die Größe von Bandscheiben (IVDs)3,4,5,6,7,8gewählt. Diese Tiermodelle sind jedoch zeitaufwändig und kostenintensiv9. Maus IVD ist eine schlechte Darstellung des menschlichen IVD basierend auf geometrischen Messungen des Seitenverhältnisses, Desnukle pulposus zu Bandscheibenflächenverhältnis und normalisierter Höhe10. Trotz des Größenunterschieds weist das Mauslen-IVD-Segment mechanische Eigenschaften auf, die dem menschlichen IVD ähneln, wie Kompression s.11. Darüber hinaus hat Maus-IDD-Modell den Vorteil von niedrigen Kosten, relativ kurze IDD-Entwicklung, und mehr Optionen für genetisch veränderte Tiere und Antikörper in weiteren mechanistischen Studien verwendet12,13,14,15.
Experimentell-induzierte IDD-Modelle unterscheiden sich von den Induktoren und Anwendungen. Zum Beispiel ist kollagennaseinduzierte extrazelluläre Matrix (ECM) Degeneration für die ECM-Regenerationsforschunggeeignet 16. Genetisch veränderter Phänotyp eignet sich zur Untersuchung der Genfunktion im IDD-Prozess und in genetischen Therapien17. Annulus Faserschnitt und Rauchmodelle imitieren Trauma und nicht-Entzündung induziertE IDD12,18.
Spinale Instabilität (SI) führt zu einer instabilen Wirbelsäule, die sich nicht in einem optimalen Gleichgewichtszustand befindet. Es kann durch abnormale Bewegung eines Lendenbewegungssegments aufgrund der Schwäche des umgebenden unterstützenden Gewebes wie Bänder und Muskeln verursacht werden. Es wird auch häufig nach der Wirbelsäulenfusion19gesehen. SI gilt als Hauptursache für IDD. Daher wollen wir ein SI-Mäusemodell (fokussiert auf die Lendenwirbelsäule) entwickeln, das den menschlichen IDD-Prozess20,21imitiert.
Im Protokoll führten wir das Verfahren zur Etablierung der Lumbale Spinal Instability (LSI) Mausmodell durch die Resektion von Lenden drittel (L3) zu lumbar fünften (L5) spinnösen Prozessen zusammen mit den supraspinösen und interspinösen Bändern (Abbildung 1A,B). Das Tiermodell entwickelt IDD bereits nach einer Woche nach der Operation, wie Hypertrophie und Porosität in Endplatten (EPs) zeigen. IVD Volumen beginnt 2 Wochen nach der Operation durch 16 Wochen zusammen mit erhöhter IVD-Score zu verringern, die den Grad der IDD anzeigt. Wir glauben, dass das detaillierte und visualisierte Verfahren für Forscher nützlich ist, um das LSI-Mausmodell in ihrem Labor zu etablieren und bei Bedarf auf die IDD-Forschung anzuwenden.
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Protokoll
Die beschriebenen Untersuchungen entsprechen den Richtlinien für die Pflege und Verwendung von Labortieren der National Institutes of Health und wurden vom Shanghai University of Traditional Chinese Medicine Animal Care and Use Committee genehmigt. Alle chirurgischen Manipulationen wurden unter tiefer Anästhesie durchgeführt und die Tiere hatten während des Eingriffs zu keinem Zeitpunkt Schmerzen.
1. Vorbereitung vor der Operation
- Instrumentensterilisation: Dampfsterilisieren sie chirurgische Instrumente in einem Autoklaven (121 °C für 15 min) vor der Operation. Packen Sie Instrumente in einen Metallbehälter und halten Sie sie, bis sie in der Chirurgie verwendet werden.
- Einrichtung der Operationsplattform: Weisen Sie für die Operation eine Bankfläche von mindestens 60 cm x 60 cm zu. Reinigen Sie die Oberfläche der Fläche mit 75% Alkohol und decken Sie mit einem Medizinischen Einwegtuch. Legen Sie eine sterile chirurgische Instrumentenpackung, Reagenzien, chirurgische Gegenstände auf ein medizinisches Einwegtuch innerhalb der oberen 1/3 des Bereichs. Lassen Sie die restlichen 2/3 der Fläche für den chirurgischen Eingriff sauber. Fügen Sie ein Hotpad unter chirurgischem Pad für thermische Unterstützung.
- Tierzubereitung
- Legen Sie das Tier (C57BL/6J Mäuse, männlich, 8 Wochen alt) in die Induktionskammer. Schalten Sie den Verdampfer bei einer Induktionsstufe von 4% für Isofluran und 4 L/min für Sauerstoff ein. Nachdem das Tier vollständig anästhesiert ist, halten Sie das Anästhetikum mit dem Nasenkegel und der Anästhesiezufuhr auf einem Niveau von 1,5% für Isofluran und 0,4 L/min für Sauerstoff während der Operation. Überwachen Sie das Tier auf Atmung.
- Chlortetracyclin-Hydrochlorid-Augensalbe auftragen, um Hornhauttrockenheit während der Operation zu verhindern.
- Rasieren Sie den Operationsbereich auf der Rückenfläche von der unteren Brustregion bis zur Spitze der sakralen Region mit einem kleinen Tierschneider. Entfernen Sie das rasierte Fell mit Gewebetüchern.
- Enthaartiscreme auf den rasierten Bereich auftragen und dort nicht länger als 3 min lassen. Entfernen Sie die Creme mit Gaze und bündig mit 2 ml von 0,9% steriler Saline.
- Legen Sie ein maßgeschneidertes chirurgisches zylindrisches Pad (Abbildung 2A) unter den Bauch der Maus, um die Lendenwirbelsäule zu erhöhen und den chirurgischen Eingriff zu erleichtern.
2. Exposition des Lendendrittels zu lumbe fünften (L3–L5) spinlösen den Prozessen
- Verwenden Sie den Zeigefinger, um die subkutanen spinösen Prozesse der Lendenwirbel zu berühren, die eher nach außen gerichtet sind, und vergleichen Sie sie mit Brustwirbeln und Sakralwirbeln, um die Lendenregion zu identifizieren.
- Spülen Sie die Haut mit 75% Alkohol. Führen Sie einen 3–4 cm großen Hautschnitt über dem Holzbereich von der mittleren Thoraxregion bis zur Hüfte mit einer Skalpellklinge durch, um die Faszie freizulegen.
- Identifizieren Sie die Lendenwirbelsäule durch die Morphologie der hinteren Faszie, die auf die Spitzen der spinösen Prozesse eingeführt wird. Im Detail unterscheiden sich die dritte Lendenleine (L3) bis zur ersten sakralen (S1) Faszien durch ihre "V"-Formen von anderen Faszien. Die letzte "V"-Spitze verbindet sich mit der ersten sakralen (S1) Faszien und die erste "V"-Spitze entspricht dem L 3-Spinnprozess (Abbildung 2B).
- Machen Sie die hinteren paraspinösen Muskeleinschnitte entlang der spinlösen Prozesse von L3 bis L5 seitlich seitlich seitlich mit einer Skalpellklinge(Abbildung 2C). Kontrollieren Sie die Schnitttiefe in Richtung der Facetten, um Blutungen zu reduzieren.
- Trennen Sie die Muskelschichten mit zwei ophthalmologischen Zangen, um L3 bis L5 Spinnprozesse und supraspinöse Bänder auszusetzen.
3. Resektion von L3–L5 Spinnprozessen zusammen mit den Bändern
- Trennen Sie einzelne Spinnprozesse, indem Sie interspinöse Bänder mit Venusscheren abschneiden (Abbildung 2D).
- Resektieren Sie die L3–L5 Spinnprozesse zusammen mit den Interspinenbändern mit Venusscheren (Abbildung 2E).
- Den Hautschnitt mit sterilem Seide geflechtt (Nähte Größe 5.0) ohne Wiederanhaftung der paravertebralen Muskeln.
- Chlortetracyclin Hydrochlorid Augensalbe auf die chirurgische Stelle auftragen.
- Verabreichen Sie Buprenorphin-SR (25 uL pro Gramm Mausgewicht) unmittelbar nach der LSI-Operation wegen Analgesie.
- Legen Sie die Tiere in eine warme Kammer und überwachen Sie während der Genesung von der Anästhesie. Überwachen Sie die Nahrungs- und Wasseraufnahme, bevor Sie die Tiere in den heimischen Käfig zurückbringen.
- Überwachen Sie das Tier einmal täglich für die ersten 3 Tage nach der Operation. Das Tier sollte in der Lage sein, einen normalen Appetit zu haben und sollte ohne Anzeichen von Eus, Blutungen oder Schwellungen heilen. Sie können eine geringfügige Beeinträchtigung der Fortbewegung haben.
- Durchführung von Scheinoperationen nur durch ablösen der hinteren paravertebralen Muskeln von den L3–L5 Wirbeln.
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Ergebnisse
Das LSI-Mausmodell wird in den Studien des IDD-Mechanismus, der IDD-Behandlung, der Endplatten-Degeneration (EP) wie Sklerose und der sensorischen Innervation in EP20,21,22,23angewendet. Die LSI-Maus entwickelt IDD- und EP-degenerative Veränderungen, wie identifiziert, durch verringertes IVD-Volumen und -Höhe, erhöhtes EP-Volumen und erhöhte IVD- und EP-Werte.
Die se...
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Diskussion
Wir entwickelten das Lumbar-Spine-Instabilitäts-Mausmodell auf Basis des halsförmigen Spondylose-Mausmodells, bei dem die hinteren paravertebralen Muskeln von den Wirbeln abgetrennt und die spinnösen Prozesse zusammen mit den supraspinösen und interspinösen Bändern25resektiert wurden. Wir führten eine ähnliche Operation an der Lendenwirbelsäule durch, die prominentere spinöse Prozesse hat. Das LSI-Mausmodell entwickelte eine ähnliche IDD in der Lendenwirbelsäule.
Zu den...
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China (81973607) und Essential Drug Research and Development (2019ZX09201004-003-032) vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie Chinas unterstützt.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Chlortetracyclinhydrochlorid Augensalbe | Shanghai General Pharmaceutical Co., Ltd. | H31021931 | Verhindern Sie trockene Augen, verhindern Sie Wundinfektionen |
| C57BL / 6J männliche Mäuse | Tian-jiang Pharmaceuticals Company (Jiangsu, CN) | SCXK2018-0004 | Tiermodell |
| Medizinisches Einweghandtuch | Henan Huayu Medical Devices Co., Ltd. | 20160090 | Plattform für chirurgische Eingriffe |
| Inhalations-Anästhesiegerät | MIDMARK | Matrx 3000 | Anästhesie |
| Isofluran | Shenzhen RWD Life Technology Co., Ltd. | 1903715 | Anästhesie |
| Lidocainhydrochlorid | Shandong Hualu Pharmaceutical Co., Ltd. | H37022839 | Schmerzlinderung |
| Medizinische Nahtnadel | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. | 20S0401J | Nahthaut |
| Ophthalmische Zange | Shanghai Medical Devices (Gruppe) Co., Ltd. Fabrik für chirurgische Instrumente | JD1050 | Clip die Haut |
| Ophthalmische Schere (10 cm) | Shanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Fabrik für chirurgische Instrumente | Y00030 | Hautschnitt |
| Seide geflochten | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. | 11V0820 | Nahthaut |
| Kleintiertrimmer | Shanghai Feike Electric Co., Ltd. | FC5910 | Haarentfernung |
| Sterile chirurgische Klingen (12 #) | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. | 35T0707 | Muskelschnitt |
| Veet Haarentfernungscreme | RECKITT BENCKISER (India) Ltd | NA | Haarentfernung |
| Venus schert | Mingren medizinische Geräte | Länge: 12,5 cm | Schneiden Sie den Muskel und den Dornfortsatz |
Referenzen
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