Un modelo de la contundente unilateral Lesión Medular Cervical Uso del Impactador Infinite Horizon
24 de julio de 2012
Una manera confiable y repetible para producir una lesión unilateral del cuello uterino de la médula espinal con el impactador horizonte infinito es descrito. El método aprovecha las ventajas de un marco de diseño personalizado y la abrazadera para estabilizar la columna. El procedimiento estandarizado y las lesiones biomecánicas resultado los parámetros de las lesiones suficiente y sostenida.
El objetivo general de este procedimiento es inducir un modelo de contusión unilateral cervical utilizando el impactador infinite horizon. Esto se logra primero construyendo un marco y una abrazadera de diseño personalizado. A continuación, la columna cervical se monta sobre la abrazadera.
A continuación, se posiciona al animal en el impactador para prepararlo para la lesión de la médula espinal. El paso final del procedimiento consiste en lesionar la médula espinal cervical. Este procedimiento genera un modelo de lesión consistente con déficits funcionales sostenidos y suficientes.
En última instancia, la reproducibilidad y la baja morbilidad de este modelo de lesión reducen el número de animales utilizados en la investigación de lesiones de la médula espinal. Quien demostrará el procedimiento será J Lee, un asociado de investigación de mi laboratorio, quien ha sido un firme impulsor del desarrollo de este modelo durante los últimos años, con el fin de aplicar fuerzas biomecánicas constantes y reproducibles a la médula espinal. Este procedimiento utiliza el impactador para lesión de médula espinal de Infinite Horizon o IH, así como una pinza y un marco de sujeción.
El animal fue diseñado y construido a medida para acomodar el impactador IH. Tras confirmar que el animal ha alcanzado un plano quirúrgico de anestesia, coloque al animal en un marco estereotáxico y diseque cuidadosamente la musculatura dorsal para exponer la columna vertebral. Una vez expuesta la lámina de C cuatro a C seis, realice una incisión debajo de los procesos transversos en ambos lados de la columna vertebral para colocar la pinza debajo de los procesos transversos de C cuatro a C seis con un uréter Friedman Pearson de punta fina.
Retire cuidadosamente la lámina izquierda de C5 para visualizar la duramadre y la médula espinal, lo que facilitará la inserción del sujetador. Deslice una varilla de 1,5 centímetros de diámetro debajo de las patas para sostener al animal y elevar la columna vertebral. Monte la mordaza del sujetador sobre los procesos transversos laterales de C4 a C6 y luego apriete los tornillos. Inserte el sujetador en los soportes metálicos de las dos varillas centrales del marco, que están fijos en un ángulo de 22,5 grados.
Eleve el gato de tijera hasta que el animal quede plano. Asegúrese de que la abrazadera esté horizontal colocando un nivel cilíndrico pequeño encima de la abrazadera. Y al apretar los tornillos, es importante que todos los tornillos estén bien ajustados y que el montaje sea rígido, sin ningún movimiento.
Baje y dirija la punta del impactor utilizando el botón de ajuste vertical y los dos botones de ajuste horizontal del impactor IH hasta que el centro de la punta del impactor quede situado sobre el ápice del proceso espinoso de C6. Una vez que la punta del impactor esté centrada, gire el botón de ajuste del eje Y 1,4 milímetros para mover la punta lateralmente hacia el lado izquierdo. Utilice el botón de ajuste horizontal del eje X para mover la punta al centro de C5.
A continuación, baje la punta hasta que se encuentre justo por encima de la duramadre y el impactador debe apuntar a la mitad lateral de la sustancia gris. Gire el botón de ajuste vertical para elevar la punta cuatro milímetros por encima de la duramadre. Asegúrese de que el área de impacto esté seca utilizando un hisopo de algodón en el software del impactador IH.
Establezca la fuerza deseada en 150 kilodinas en el programa y seleccione iniciar experimento para desencadenar el impacto. Esta animación ilustra, en una sección transversal de la médula espinal cervical, cómo se produce una lesión unilateral con un ajuste de fuerza de 150 kilodinas y un ángulo de 22 grados y medio. El gráfico de fuerza versus tiempo se muestra como una inserción.
Estos gráficos muestran el tiempo registrado frente al desplazamiento y el tiempo frente a la fuerza de una contusión típica de 150 kilo D administrada con el impactador IH. La flecha roja indica el momento en que el impactador alcanzó 20 kilodinas y se inició el registro del desplazamiento. Los registros muestran que la fuerza real alcanzada fue de 152 kilodinas y que el impacto o desplazamiento en la médula se midió en 1.287 micrómetros. Aquí.
Los resultados de cuatro pruebas conductuales mostraron que la lesión de la médula espinal provocó deterioros estadísticamente significativos en las cuatro extremidades, mantenidos durante todo el período experimental y restringidos únicamente a la extremidad ipsilateral. En todos los casos, el deterioro se mantuvo durante seis semanas completas tras la lesión. Una serie de secciones de la médula espinal que atraviesan una contusión típica de 150 kilo nueve muestra que la lesión provocó daño en la sustancia gris y blanca del lado ipsilateral.
Los tractos rubroespinal y corticoespinal del lado de la lesión están incluidos en el área lesionada. Sin embargo, no puede descartarse por completo cierto grado de preservación de axones en estos tractos. Más del 80 % de los animales presentaron daño parenquimatoso contenido en el lado ipsilateral.
La cuantificación de secciones adicionales proporciona una estimación general de la extensión acumulada de la preservación de la sustancia blanca y gris, que en este caso es de 2 400 micrómetros, hacia la parte rostral y caudal respecto al epicentro de la lesión. El lado ipsilateral presentó solo un 51,8 % de la sustancia blanca preservada y un 39,7 % de la sustancia gris restante en comparación con el lado contralateral. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo producir lesiones espinales unilaterales cervicales consistentes utilizando el impactador infinite horizon.
Este modelo de lesión no solo proporcionará una herramienta valiosa para probar posibles terapias preclínicas para la lesión de la médula espinal, sino que además, la reproducibilidad de este modelo de lesión nos permitirá reducir el número de animales utilizados en este tipo de investigación sobre lesiones de la médula espinal. Otro aspecto de este modelo, que consideramos muy atractivo, es el hecho de que la morbilidad en los animales se minimiza. Los déficits se limitan a una sola extremidad anterior, y creemos que estos esfuerzos por minimizar la morbilidad constituyen un aspecto importante en la realización de investigaciones preclínicas sobre lesiones de la médula espinal.
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Resumen
Este artículo describe un método confiable para producir una lesión unilateral de la médula espinal cervical utilizando el impactor Infinite Horizon. El procedimiento implica un marco y una pinza diseñados especialmente para estabilizar la columna vertebral, asegurando lesiones consistentes y sostenidas.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Modelos de lesión de la médula espinal
- Biomecánica
Antecedentes
- Las lesiones de la médula espinal pueden provocar déficits funcionales significativos.
- Los modelos confiables son esenciales para estudiar los mecanismos de lesión y las terapias potenciales.
- El impactador Infinite Horizon es una herramienta utilizada para inducir lesiones controladas de la médula espinal.
- Las técnicas personalizadas de estabilización mejoran la reproducibilidad de los modelos de lesión.
Objetivo del estudio
- Establecer un procedimiento estandarizado para inducir lesiones unilaterales de la médula espinal cervical.
- Asegurar que las lesiones producidas sean consistentes y suficientes para fines de investigación.
- Facilitar estudios posteriores sobre los mecanismos de lesión y recuperación de la médula espinal.
Métodos Utilizados
- Construcción de un marco y abrazadera personalizados para la estabilización espinal.
- Fijación de la columna cervical a la abrazadera.
- Posicionamiento del animal en el impactador Infinite Horizon.
- Inducción de la lesión de la médula espinal mediante un impacto controlado.
Resultados principales
- El procedimiento produce un modelo consistente de contusión unilateral cervical.
- Las lesiones provocan déficits funcionales sostenidos.
- El método es repetible y confiable para aplicaciones de investigación.
- Los parámetros biomecánicos están estandarizados para garantizar la reproducibilidad.
Conclusiones
- Este método proporciona una herramienta valiosa para estudiar lesiones de la médula espinal.
- Permite investigar los procesos de recuperación y las intervenciones terapéuticas.
- Investigaciones futuras pueden basarse en este modelo estandarizado de lesión.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
El establecimiento de modelos preclínicos con relevancia clínica de lesión medular cervical es fundamental para reducir los riesgos de candidatos terapéuticos dirigidos a déficits motores unilaterales. Este modelo permite la administración reproducible de lesiones biomecánicas, lo que respalda lecturas funcionales consistentes para la validación de dianas y la optimización de compuestos líderes en las líneas de descubrimiento en neurociencia. Su diseño unilateral y el deterioro sostenido de las extremidades anteriores proporcionan una plataforma alineada con la traslación clínica para evaluar intervenciones enfocadas mecanísticamente antes de su aplicación en humanos.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la evaluación de hipótesis terapéuticas relacionadas con las vías de la médula espinal cervical unilateral y con la recuperación funcional lateralizada.
- Valor operativo: Proporciona un modelo estandarizado de contusión con daño histológico cuantificable en la sustancia gris y blanca ipsilateral, lo que facilita la verificación del compromiso del objetivo y la aclaración de las vías implicadas.
- Valor predictivo: Los déficits sostenidos en las extremidades anteriores evaluados mediante múltiples ensayos conductuales permiten la evaluación longitudinal de la reducción de riesgos mecanicistas y brindan confianza predictiva en los candidatos principales.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Listo para ensayo: Genera alteraciones conductuales bilaterales consistentes restringidas a la extremidad anterior ipsilateral, permitiendo un cribado confiable de compuestos con puntos finales funcionales definidos.
- Reproducibilidad: Parámetros de impacto estandarizados (fuerza de 150 kdyn, trayectoria de 22,5°, desplazamiento lateral de 1,4 mm) aseguran una baja variabilidad en la severidad de la lesión entre estudios, favoreciendo la escalabilidad del ensayo y la comparabilidad entre laboratorios.
- Salida cuantitativa: La cuantificación histológica del tejido conservado (por ejemplo, 51,8 % de sustancia blanca, 39,7 % de retención de sustancia gris ipsilateralmente) proporciona biomarcadores objetivos para el análisis de respuesta a la dosis y la eficacia.
Investigación Translacional y Preclínica
- Relevancia para la enfermedad: Modela un trauma por contusión cervical unilateral, reflejando la patología lateralizada observada en lesiones humanas de la médula espinal cervical provocadas por traumatismos en accidentes de tráfico o actividades deportivas.
- Continuidad traslacional: Facilita la progresión desde la validación de objetivos hasta las pruebas preclínicas de eficacia, al proporcionar una plataforma estable para estudios de intervención terapéutica durante periodos de recuperación de seis semanas.
- Avance ajustado al riesgo: Permite evaluar terapias dirigidas a la preservación axonal o a la reorganización de circuitos en los tractos corticoespinal y rubroespinal, aportando información para decisiones de avance o interrupción basadas en la preservación histológica y funcional.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
El modelo se integra en la continuidad de descubrimiento a preclínico, permitiendo la comprobación de hipótesis en fases tempranas de descubrimiento, la normalización de ensayos en cribado y la validación mecanicista en la investigación traslacional, cuyos resultados informan directamente las decisiones sobre la cartera de proyectos.
- Biología del Descubrimiento: Facilita la prueba de hipótesis sobre la participación de vías de la médula espinal unilaterales y las respuestas neuroinflamatorias o regenerativas lateralizadas.
- Selección: Proporciona déficits funcionales y perfiles histológicos de lesión reproducibles, adecuados para la evaluación precisa de compuestos y la confirmación de dianas terapéuticas.
- Análisis: Ofrece lecturas cuantitativas biomecánicas, conductuales e histológicas (desplazamiento de fuerza, asimetría en el uso de las extremidades, métricas de preservación del tejido) para el análisis comparativo entre condiciones.
- Investigación Traducional: Modela una lesión cervical unilateral clínicamente relevante, favoreciendo la alineación de biomarcadores y la continuidad preclínica para terapias dirigidas a la recuperación motora.
- Reutilización Empresarial: Establece una plataforma quirúrgica reutilizable y de baja morbilidad que reduce el uso de animales mientras aumenta la fiabilidad de los datos en diversos programas terapéuticos.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Reduce la ambigüedad mecanicista al aislar los efectos de lesiones cervicales unilaterales y permitir la correlación entre el daño histológico y déficits funcionales sostenidos.
- Valor operativo: Asegura la reproducibilidad mediante parámetros estandarizados del impactador y una estabilización espinal rígida, minimizando la variabilidad entre animales.
- Valor estratégico: Mejora la confianza en las decisiones de avance o interrupción al proporcionar fenotipos de lesión predictivos desde el punto de vista traslacional, con baja morbilidad y alta consistencia entre estudios.
- Impacto en la cartera: Apoya la priorización ajustada al riesgo de candidatos que demuestran preservación axonal o recuperación funcional en ensayos del miembro anterior ipsilateral.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en cirugía espinal en roedores, posicionamiento estereotáxico y calibración del impactador.
- Depende del acceso al impactador Infinite Horizon, marco personalizado, abrazadera y infraestructura de marco estereotáxico.
- Necesita la estandarización entre equipos de los protocolos quirúrgicos, de impacto y histológicos para obtener resultados reproducibles.
- Las consideraciones para la adaptación incluyen modelos de lesión bilateral frente a unilateral y la escala anatómica específica por especie.
- Las limitaciones prácticas incluyen la complejidad quirúrgica y la necesidad de una colocación lateral precisa del impacto para mantener el confinamiento de la lesión unilateral.
