Name: Ein Mausmodell der Lumbar Spine Instability (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-04-23T13:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 28 s
Description: Erfahren Sie die chirurgische Erzeugung eines LSI-Mausmodells zur Untersuchung der lumbalen Bandscheibendegeneration. Diese reproduzierbare Methode nutzt C57BL/6-Mäuse und 3D-Histomorphometrie für strukturelle Analysen.

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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.

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
<ol><li>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.</li>
	<li>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.</li>
	<li>Tierzubereitung<ol>
<li>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.</li>
		<li>Chlortetracyclin-Hydrochlorid-Augensalbe auftragen, um Hornhauttrockenheit während der Operation zu verhindern.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
		<li>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.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Exposition des Lendendrittels zu lumbe fünften (L3–L5) spinlösen den Prozessen
<ol><li>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.</li>
	<li>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.</li>
	<li>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).</li>
	<li>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.</li>
	<li>Trennen Sie die Muskelschichten mit zwei ophthalmologischen Zangen, um L3 bis L5 Spinnprozesse und supraspinöse Bänder auszusetzen.</li>
</ol>3. Resektion von L3–L5 Spinnprozessen zusammen mit den Bändern
<ol><li>Trennen Sie einzelne Spinnprozesse, indem Sie interspinöse Bänder mit Venusscheren abschneiden (Abbildung 2D).</li>
	<li>Resektieren Sie die L3–L5 Spinnprozesse zusammen mit den Interspinenbändern mit Venusscheren (Abbildung 2E).</li>
	<li>Den Hautschnitt mit sterilem Seide geflechtt (Nähte Größe 5.0) ohne Wiederanhaftung der paravertebralen Muskeln.</li>
	<li>Chlortetracyclin Hydrochlorid Augensalbe auf die chirurgische Stelle auftragen.</li>
	<li>Verabreichen Sie Buprenorphin-SR (25 uL pro Gramm Mausgewicht) unmittelbar nach der LSI-Operation wegen Analgesie.</li>
	<li>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.</li>
	<li>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.</li>
	<li>Durchführung von Scheinoperationen nur durch ablösen der hinteren paravertebralen Muskeln von den L3–L5 Wirbeln.</li>
</ol>

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<li>Ni, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensory+innervation+in+porous+endplates+by+Netrin-1+from+osteoclasts+mediates+PGE2-induced+spinal+hypersensitivity+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Sensory innervation in porous endplates by Netrin-1 from osteoclasts mediates PGE2-induced spinal hypersensitivity in mice.</a> Nature Communications. 10 (1), 5643(2019).</li>
<li>Liu, S., Cheng, Y., Tan, Y., Dong, J., Bian, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ligustrazine+prevents+intervertebral+disc+degeneration+via+suppression+of+aberrant+tgf%CE%B2+activation+in+nucleus+pulposus+cells%5BTitle%5D)+AND+%22BioMed+Research+International%22%5BJournal%5D)">Ligustrazine prevents intervertebral disc degeneration via suppression of aberrant tgfβ activation in nucleus pulposus cells.</a> BioMed Research International. 2019, 5601734(2019).</li>
<li>Boos, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Classification+of+age-related+changes+in+lumbar+intervertebral+discs%3A+2002+Volvo+Award+in+basic+science%5BTitle%5D)+AND+%22Spine%22%5BJournal%5D)">Classification of age-related changes in lumbar intervertebral discs: 2002 Volvo Award in basic science.</a> Spine. 27 (23), 2631-2644 (2002).</li>
<li>Miyamoto, S., Yonenobu, K., Ono, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+cervical+spondylosis+in+the+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Spine%22%5BJournal%5D)">Experimental cervical spondylosis in the mouse.</a> Spine. 16, 10 Suppl 495-500 (1991).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts zu verraten.

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...

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.

<table><tbody><tr><td>Chlortetracyclinhydrochlorid Augensalbe</td><td>Shanghai General Pharmaceutical Co., Ltd.</td><td>H31021931</td><td>Verhindern Sie trockene Augen, verhindern Sie Wundinfektionen</td></tr><tr><td>C57BL / 6J männliche Mäuse</td><td>Tian-jiang Pharmaceuticals Company (Jiangsu, CN)</td><td>SCXK2018-0004</td><td>Tiermodell</td></tr><tr><td>Medizinisches Einweghandtuch</td><td>Henan Huayu Medical Devices Co., Ltd.</td><td>20160090</td><td>Plattform für chirurgische Eingriffe</td></tr><tr><td>Inhalations-Anästhesiegerät</td><td>MIDMARK</td><td>Matrx 3000</td><td>Anästhesie</td></tr><tr><td>Isofluran</td><td>Shenzhen RWD Life Technology Co., Ltd.</td><td>1903715</td><td>Anästhesie</td></tr><tr><td>Lidocainhydrochlorid</td><td>Shandong Hualu Pharmaceutical Co., Ltd.</td><td>H37022839</td><td>Schmerzlinderung</td></tr><tr><td>Medizinische Nahtnadel</td><td>Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd.</td><td>20S0401J</td><td>Nahthaut</td></tr><tr><td>Ophthalmische Zange</td><td>Shanghai Medical Devices (Gruppe) Co., Ltd. Fabrik für chirurgische Instrumente</td><td>JD1050</td><td>Clip die Haut</td></tr><tr><td>Ophthalmische Schere (10 cm)</td><td>Shanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Fabrik für chirurgische Instrumente</td><td>Y00030</td><td>Hautschnitt</td></tr><tr><td>Seide geflochten</td><td>Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd.</td><td>11V0820</td><td>Nahthaut</td></tr><tr><td>Kleintiertrimmer</td><td>Shanghai Feike Electric Co., Ltd.</td><td>FC5910</td><td>Haarentfernung</td></tr><tr><td>Sterile chirurgische Klingen (12 #)</td><td>Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd.</td><td>35T0707</td><td>Muskelschnitt</td></tr><tr><td>Veet Haarentfernungscreme</td><td>RECKITT BENCKISER (India) Ltd</td><td>NA</td><td>Haarentfernung</td></tr><tr><td>Venus schert</td><td>Mingren medizinische Geräte</td><td>Länge: 12,5 cm</td><td>Schneiden Sie den Muskel und den Dornfortsatz</td></tr></tbody></table> ab

ein mausmodell der lumbar spine instability

A Mouse Model of Lumbar Spine Instability

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.

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...

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.

Ein Mausmodell der Lumbar Spine Instability

Intervertebral disc degeneration (IDD) is a common pathological change leading to low back pain. Appropriate animal models are desired for understanding ...

Dies ist eine Operation, um das Mausmodell zu induzieren bietet eine Alternative für Lumbeinige Bandscheibendegeneration im Zusammenhang mit Studien. Dieser robuste LSI-Modus erfordert keine spezielle Ausrüstung. Es ist reproduzierbar und kann verwendet werden, um die Bandscheibendegeneration in relativ kurzer Zeit zu induzieren.Die Kontrolle der Schnitttiefen und der Blutung und die Durchführung für die Resektion jedes interspinösen Prozesses sind zwei Hauptkosten für die Implantation unseres Erfolgs für Experimente. Nachdem Sie eine fehlende Reaktion auf Pedalreflex bestätigt haben, legen Sie eine acht Wochen alte, männliche, c57 schwarze Sechsmaus auf ein chirurgisches Pad in der Rückenlage und tragen Salbe auf die Augen des Tieres auf. Verwenden Sie einen kleinen Tiertrimmer, um den chirurgischen Bereich von der unteren Brustregion bis zur Spitze der sakralen Region zu rasieren und das rasierte Fell mit Gewebetüchern zu entfernen.Tragen Sie Enthaarungscreme auf den rasierten Bereich mit Gaze auf, um die Creme nach nicht mehr als drei Minuten zu entfernen und die exponierte Haut mit zwei Millilitern 0,9 steriler Saline zu spülen. Legen Sie dann ein maßgeschneidertes chirurgisches zylindrisches Pad unter den Bauch, um die Lendenwirbelsäule zu erhöhen. Um die Wirbel L3 und L5 freizulegen, berühren Sie mit dem Zeigefinger die subkutanen spinösen Prozesse der Lendenwirbel und Palpaten, um die Prozesse mit denen der Brustwirbel und sakralen Wirbel zu vergleichen, um die Lendenregion zu identifizieren.Spülen Sie die Haut mit 75% Alkohol, und verwenden Sie ein Sezieren Mikroskop verwenden ein Skalpell, um einen drei bis vier Zentimeter großen Mittellinienhautschnitt über den Lendenbereich von der mittleren Brustregion bis zur Hüfte zu machen. Identifizieren Sie die Lendenwirbelsäule durch die V-Form der hinteren Faszie eingefügt, in die Spitze, so dass die spinlösen Prozesse und verwenden Sie das Skalpell, um flache hintere paraspinous Muskeleinschnitte entlang der spinösen Prozesse von L3 bis L5 seitlich auf beiden Seiten der Wirbelsäule zu machen. Verwenden Sie dann zwei Paare von ophthalmologischen Zangen, um die Muskelschichten zu trennen, um die L3 L5 Spinnprozesse und supraspinöse Bänder auszusetzen.Um einzelne Spinnprozesse zu trennen, verwenden Venenschiere, um interspinöse Bänder abzuschneiden und die Spinnprozesse L3 auf L5 und interspinöse Bänder zu resektieren. Verwenden Sie dann sterile Nummer fünf Seidengeflochtene Nähte, um den Hautschnitt zu schließen, ohne die paravertebralen Muskeln wieder anzubringen und Chlortetracyclin-Hydrochloridsalbe auf die chirurgische Stelle aufzutragen. Die histomorphometrische 3D-Analyse ermöglicht die Messung von Bandscheiben, während die 3D-Strukturanalyse eine Quantifizierung des gesamten Gewebevolumens ermöglicht.Das Bandscheibenvolumen erhöht sich eine Woche nach der Operation signifikant, bevor es zwei bis 16 Wochen nach dem Eingriff abnimmt, der mit einer Abnahme der im gleichen Zeitraum gemessenen Bandscheibenhöhe im Einklang steht. Erhöhte Hohlräume innerhalb der Schädelendplatten werden auch bei LSI-Mäusen beobachtet, wie durch einen erhöhten Prozentsatz der trabekulären Trennwerte größer oder gleich 0,089 und eine signifikante Zunahme der Endplattenvolumina nach der Operation quantifiziert. Modellendplatten weisen einen ähnlichen Phänotyp auf, was darauf hinweist, dass LSI zu Endplattenhypertrophie und einer Erhöhung der Hohlraumzahl führt.L5-Wirbelvolumen nehmen nach der Operation leicht zu, wobei statistische Unterschiede nach 16 Wochen beobachtet werden. Eine signifikante Abnahme des Knochen- und Gesamtvolumenverhältnisses ist auch 16 Wochen nach der Operation vorhanden, was darauf hindeutet, dass LSI zu einem späteren Zeitpunkt einen Wirbelknochenverlust verursacht. Eine Reduktion der intrazellulären Vakuolen von Zellkernpulposuszellen wird auch bei LSI-Tieren mit einer erhöhten Anzahl von Osteoklasten beschleunigt, die in LSI-Endplatten beobachtet werden.Dieses Modell kann durch Anbringen unterschiedlicher Wirbelanzahl, z. B. nur der fünften Lendenwirbel, oder von der ersten Lenden- bis zur fünften Lendenwirbelsäule geändert werden.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

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