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Modèle de dégénérescence du disque intervertébral lombaire ovine utilisant une blessure au talage rétropéritonéal latéral

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DOI :

10.3791/55753

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25 mai 2017

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1Department of Surgery, Monash University, 2Department of Neurosurgery, Monash University, 3The Ritchie Centre, Hudson Institute of Medical Research, 4Proteobioactives, Pty Ltd, 5Department of Neurosurgery, St Vincent's Hospital, 6Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology, University of Queensland, 7School of Chemical Engineering, University of Queensland, 8Department of Neurosurgery, Monash Health

* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

La dégénérescence des disques intervertébraux contribue grandement à la douleur dorsale et à la principale cause d'invalidité dans le monde entier. De nombreux modèles animaux de dégénérescence du disque intervertébral existent. Nous démontrons un modèle ovine de dégénérescence du disque intervertébral, en utilisant un foret, ce qui permet une lésion uniforme du disque et un niveau reproductible de dégénérescence du disque.

Résumé

La dégénérescence des disques intervertébraux contribue grandement au développement des maux de dos et à la principale cause d'invalidité dans le monde entier. De nombreux modèles animaux de dégénérescence du disque intervertébral ont été développés. Le modèle animal idéal devrait imiter étroitement le disque intervertébral humain en ce qui concerne la morphologie, les propriétés biomécaniques et l'absence de cellules notochordales. Le modèle de disque intervertébral lombaire du mouton répond à ces critères. Nous présentons un modèle ovine de dégénérescence du disque intervertébral en utilisant une blessure de forage par une approche rétropéritonéale latérale. L'approche latérale réduit considérablement l'incision et la morbidité potentielle associée à l'approche antérieure traditionnelle de la colonne vertébrale ovine. L'utilisation d'une méthode de blessure par forage permet de produire une lésion cohérente et reproductible, de dimensions précises, qui déclenche un degré constant de dégénérescence du disque intervertébral. La nature focale de l'annulaireEt le défaut du noyau pulposus imite de manière plus étroite l'état clinique de la hernie discale intervertébrale focale. Les moutons se remettent rapidement après cette procédure et sont généralement mobiles et mangent dans l'heure. La dégénérescence du disque intervertébral s'ensuit et les moutons subissent une nécropsie et une analyse ultérieure à des périodes de huit semaines. Nous croyons que le modèle de blessure par percussion de la dégénérescence du disque intervertébral offre des avantages par rapport aux modèles de blessures annulaires plus conventionnels.

Introduction

La douleur du bas du dos est la principale cause de l'invalidité dans le monde 1 . La dégénérescence du disque intervertébral lombaire associée à la douleur discogène est considérée comme un facteur important de la douleur au bas du dos 2 . Il existe une demande croissante de modèles animaux fiables de maladies du disque intervertébral pour élargir la compréhension du processus dégénératif et pour l'étude des thérapies potentielles.

Nombreux modèles animaux de dégénérescence des disques intervertébraux existent 3 . Les modèles d'animaux utilisés dans l'étude de la maladie dégénérative du disque varient en taille de souris 4 à des mammifères plus grands tels que les chiens 5 , les moutons 6 et les primates non humains 7 . Les méthodes utilisées pour induire la dégénérescence des disques intervertébraux peuvent être classées dans les catégories de la mécanique ( p. Ex . Compression du disque intervertébral N 8 ou une lésion chirurgicale 6 ), chimique ( p. Ex. Nucléolyse chimique 5 ) ou moins dégénérescence spontanée ( p. Ex. Le rat de sable 9 ).

Compte tenu de la complexité de la dégénérescence du disque intervertébral humain, un modèle animal parfait n'existe pas. Cependant, des considérations importantes pour choisir un modèle animal approprié pour imiter cette condition de manière étroite ont été identifiées 3 . De telles considérations incluent l'absence de cellules notochordales (cellules primitives possédant une fonction cellulaire progénitrice 10 absente du noyau nucléaire adulte chez les humains, les moutons, les chèvres et les chiens chrodrodysrophiques mais présentes chez la plupart des mammifères), les similitudes entre les animaux et la taille du disque intervertébral par rapport aux humains, Forces biomécaniques comparables à l'état clinique, considérations mécanistes et éthiques 3 .

Jove_content "> Les primates non humains répondent à plusieurs des critères ci-dessus. Les modèles de troubles de la dégénérescence du disque intervertébral spontané ont été décrits 11 , 12 , 13. Les deux espèces consacrent beaucoup de temps à des postures érigées ou semi-dressées - un avantage distinct Par rapport aux autres modèles animaux. Cependant, une considération éthique et pratique ( p. Ex. Dépenses, logement, retard de dégénérescence spontanée) restreint leur utilisation dans de nombreuses institutions.

La colonne vertébrale ovine est un modèle établi de dégénérescence du disque intervertébral, avec des avantages incluant des similitudes cellulaires, biomécaniques et anatomiques à la colonne vertébrale humaine 10 , 14 , 15 . En dépit de la taille quadrupède du mouton, le disque intervertébral lombaire ovins est exposé à des contraintes similaires au disque humainS = "xref"> 14. Le modèle des ovins est également plus largement accepté, du point de vue éthique, que les modèles de primates non humains. Des méthodes variées ont été décrites pour lancer le processus dégénératif, dont beaucoup nécessitent un accès direct au disque intervertébral. En raison de la fin de la moelle épinière dans la région sacrée et de l'ossification du ligament longitudinal postérieur dans la colonne lombaire ovine, les approches postérieures du disque intervertébral sont techniquement difficiles et moins utilisées dans les moutons 16 . Les voies d'accès traditionnelles à la colonne lombaire du mouton, c'est- à -dire par des approches antérieures ou antérolatérales, requièrent de grandes incisions abdominales, des risques de hernie et des dommages aux viscères internes et aux structures neurovasculaires 16 . L'utilisation d'une incision latérale relativement petite loin des zones abdominales dépendantes peut diminuer ces risques 17 .

Nous présentons un ovinDe la maladie du disque intervertébral lombaire dégénératif en utilisant une blessure au foret effectuée par une approche latérale minimalement invasive et inspirée par le travail de Zhang et. Al 18 . L'objectif de ce protocole est de permettre un modèle de lésion du disque lombaire fiable, facilement reproductible, entraînant une blessure constante et sûr et bien toléré. Cette approche est bien adaptée aux chercheurs qui cherchent à induire un degré plus léger de dégénérescence du disque intervertébral lombaire que celui observé avec l'annulotomie chirurgicale traditionnelle (données non publiées) pour l'investigation de la dégénérescence du disque intervertébral ou des thérapies régénératrices. Ces résultats seront décrits dans une publication à venir.

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Protocole

Le protocole décrit dans ce manuscrit suit les directives sur les soins des animaux de l'Éthique animale de l'Université de Monash. L'approbation de l'éthique animale pour ce protocole a été accordée par Monash University Animal Ethics. Numéro d'approbation de l'éthique: MMCA / 2014/55

1. Préparation des moutons

NOTE: Des brebis âgées de deux à quatre ans ont été utilisées.

  1. Mouton rapide pendant 18 h avant anesthésie. Fournir aux animaux l'accès à l'eau jusqu'à 6-12 h avant l'opération 19 .
  2. Sécher les animaux par injection intraveineuse de chlorhydrate de medetomidine (0,015-0,020 mg / kg) pour faciliter le transfert à la suite opérationnelle.
    REMARQUE: Le chlorhydrate de medetomidine permet de réduire le stress et l'agitation des animaux associés à la séparation des autres animaux pour le transfert à la suite opérationnelle.
  3. Injecter la thiopentone (10-13 mL / kg) pour l'induction de l'anesthésie à son arrivée à la suite opérationnelle.
  4. Administrer des données prophylactiques intraAntibiotiques veineux (amoxicilline 1 g IV) immédiatement après injection de thiopentone.
  5. Moutons intubés utilisant un tube endotrachéal de taille 7,5-9 mm (diamètre interne) 20 .
  6. Maintenir l'anesthésie à l'aide d'isoflurane inhalé (2-3%) dans 100% d'oxygène à un débit de 2 L / min. Fixez un oxymètre de pouls à l'oreille du mouton.
  7. Suivre étroitement les signes vitaux du mouton (fréquence cardiaque, fréquence respiratoire et saturation en oxygène par oxymètre de pouls et observation) et niveau de conscience.
    NOTE: Les indicateurs de l'anesthésie légère comme la mâchoison spontanée, la régurgitation active et les mouvements spontanés devraient augmenter rapidement le niveau d'anesthésie. Les signes de drapeau rouge indiquant un éclaircissement urgent de l'anesthésie comprennent un compromis respiratoire et une bradycardie sévère. La rotation de l'œil n'est pas un indicateur cohérent de profondeur d'anesthésie chez les moutons 19 .

2. Niveau et incision du disque

  1. Collectez le sOutils urgents nécessaires pour cette procédure: tondeuses vétérinaires, serrure Luer-Lock de 20 mL, aiguille 21G IV, poignarde scalpel # 4, pales scalpel # 22, pince à tissus Gillies, ciseaux à dissection courbée Metzenbaum, rétracteur Deaverneur, lame rétractable Hohmann, 3.5 mm Brad Perçage par foret, butée à perçage, perceuse, perceuse autoclavable, porte-aiguille, sutures synthétiques absorbables 2-0, suture synthétique absorbable 3-0 et ciseaux à suture Mayo.
  2. Préparez la suite d'exploitation. Nettoyez le tableau opérationnel et le support d'instrument avec 70% d'éthanol. Enclenchez tous les instruments chirurgicaux avant l'opération. Effectuer un contrôle anesthésique préopératoire.
  3. Placez le mouton sur la table d'opération en position latérale droite.
  4. À l'aide de tondeuses électroniques, raser la région définie de manière supérieure par les côtes inférieures, au bas de l'os iliaque, par voie médial par les processus transversaux lombaires contralatéraux et à environ 10 cm latéral des processus transversaux lombaires ipsilatéraux.
  5. Palpate la crête iliaque, les processus transversaux lombaires (L1-6) et l'angle costo-vertébral pour les repères du site d'incision chirurgicale. Marquez ces repères avec un stylo stérile.
  6. Préparer l'abdomen latéral en désinfectant avec de la chlorhexidine et un lavage antiseptique alcoolique-iodure.
  7. Observez les techniques aseptiques chirurgicales standard tout au long de l'opération. L'équipe chirurgicale scrut avant l'opération. Placez un drap stérile sur le site chirurgical et un grand carré stérile sur la table.
    1. Stérilisez tous les éléments à utiliser dans le site opérationnel avant l'opération. Surveiller et maintenir la stérilité du site chirurgical tout au long de l'opération. Assurez-vous que tous les articles introduits dans le champ stérile sont stériles et transférés de manière stérile.
  8. Utilisez un grossissement de la loupe chirurgicale et un phare pour faciliter la visualisation pendant la procédure chirurgicale.
  9. Faire une incision longitudinaleEn utilisant la lame de scalpel n ° 22 attachée à la poignée de scalpel n ° 4 parallèlement à 1 cm avant d'un à deux processus transversaux lombaires au-dessus et au-dessous des niveaux d'intérêt du disque intervertébral.
    REMARQUE: d'autres informations concernant la planification des incisions peuvent être trouvées dans la discussion.
  10. Utilisez la diathermie monopolaire pour diviser le tissu sous-cutané sous-jacent et l'aspect latéral de la musculature de la paroi abdominale; Diriger la dissection vers les pointes des processus transversaux lombaires au-dessus et au-dessous des disques intervertébraux d'intérêt.
  11. Diviser le fascia thoracolombaire longitudinalement à son attachement aux processus transversaux.
  12. Visualiser et préserver le sous- jacent du quadratus lumborum , des muscles psoas et des faisceaux neurovasculaires traversants.
  13. Maintenir l'hémostase à l'aide de la diathermie.
  14. Balayer les doigts entre le plan du péritoine et la musculature de la paroi abdominale postérieure au niveau intervertébral exposéSc niveaux pour effectuer une dissolution blunt numérique.
  15. Rétracter le quadratus lumborum et les muscles psoas de manière posterolatérale à l'aide d'un rétracteur Deaver pour exposer davantage les disques intervertébraux.
  16. Palpate pour les corps intervertébraux concave et les disques intervertébraux convexes.
  17. Placez les rétracteurs immédiatement sur les disques et veillez à ce que les récipients lombaires ne soient pas endommagés.
  18. En utilisant un grossissement de la loupe chirurgicale avec un phare, identifiez les vaisseaux lombaires situés à environ 1 cm de caudale sur la plaque inférieure.
  19. Effectuez une radiographie latérale intra-opératoire pour confirmer le niveau du disque. 21
    Remarque: Paramètres de la radiographie: 47kV; 4 mAs 21
  20. Selon les niveaux de disque désirés, exposez le disque intervertébral en séparant les structures environnantes et les pièces jointes comme ci-dessous.
    1. Pour les niveaux L3 / 4 et plus haut, balayez les attaches musculaires sur le diSc en utilisant des dissections blanches numériques.
    2. Pour les niveaux L4 / 5 et ci-dessous, divisez fortement les attaches musculaires tendineuses plus épaisses sur le disque à l'aide de diathermie et de ciseaux bipolaires.
      REMARQUE: Le disque L6 / S1 peut être difficile à accéder en raison de l'obstruction par la crête iliaque. Si l'accès ne peut pas être réalisé par l'approche latérale, une approche antérieure peut être utilisée.

3. Blessure de foret

NOTE: La planification préopératoire comprend l'allocation des niveaux de blessures / traitements et des niveaux de contrôle. Vous trouverez plus d'informations sur l'allocation de niveau dans la discussion.

  1. Définissez le point d'entrée du foret en observant les extrémités latérale gauche et antérieure du disque intervertébral.
    REMARQUE: Le point d'entrée est situé au milieu de ce quadrant antérolatéral gauche (défini par les extrémités antérieure et latérale du disque). Le foret est inséré à ce point d'entrée avec une trajectoire viséeVers le centre des disques intervertébraux et dirigé légèrement cranial à perpendiculairement.
  2. Installez un foret de type Brad dans la perceuse électrique. Assurez-vous que le diamètre du foret est légèrement inférieur à la hauteur du disque intervertébral, c'est-à-dire 3,5 mm pour le disque intervertébral lombaire dans 60 à 70 kg de mouton.
    1. Appliquer une butée de forage pour fournir une longueur de foret non protégé d'environ la moitié du diamètre du disque intervertébral lombaire, c'est-à-dire de 12 mm pour les disques intervertébraux lombaires dans 60 à 70 kg de mouton.
  3. Appliquer le foret au point d'entrée et le diriger dans une trajectoire légèrement crânienne au centre du disque intervertébral. La légère angulation crânienne consiste à minimiser le risque de blessure à la plaque terminale.
  4. Avancez le foret lentement dans le disque intervertébral avec la perceuse à faible puissance pendant 1 s. Ajustez la trajectoire de manière légère ou caudale si une résistance excessive est rencontrée
    REMARQUE: tellementUne résistance excessive indique probablement un contact avec la plaque d'extrémité.

4. Fermeture

  1. Une fois que l'hémostase est atteinte, irriguer la plaie avec la solution de Ringers.
  2. Effectuer une fermeture en couches, de préférence en utilisant des sutures tressées synthétiques absorbables 2-0 sur les tissus latéraux de la paroi abdominale et une suture sous-cutanée synthétique résorbable sans adhérence 3-0 sans adhérence sur la peau.

5. Gestion post-opératoire

  1. Placez un patch transdermique de fentanyl (75 μg / h) dans la région inguinale pour une analgésie post-chirurgicale pendant 3 jours.
  2. En outre, utiliser de la buprénorphine intraveineuse (0,005-0,01 mg / kg) pour l'analgésie complémentaire si nécessaire.
  3. Cessez l'anesthésie inhalatoire. Lorsque la respiration spontanée survient, enlever le tube endotrachéal.
  4. Permettre à l'animal de se remettre dans une cage de retenue sous observation constante.
    NOTE: L'animal ne doit pas être laissé sans surveillance jusqu'à ce qu'il ait retrouvé suffisamment de conscioL'usure de conserver le recul sternal.
  5. Une fois que l'animal est complètement alerte et debout, réintroduire les aliments et l'eau. Une fois complètement récupéré, renvoyer l'animal dans son établissement opérationnel en tenant le stylo avec d'autres animaux.
  6. Surveiller de près pendant 24 heures et continuer à observer pendant une semaine. Surveillez la preuve d'une douleur post-chirurgicale ou d'une détresse.
    REMARQUE: Le calque post-opératoire de fentanyl transdermique appliqué pendant trois jours devrait fournir une analgésie suffisante. Des exigences supplémentaires en matière d'analgésiques devraient favoriser l'évaluation des animaux.
  7. Alimenter normalement les moutons et permettre aux moutons d'effectuer des activités normales sans restriction. Observez les moutons pour toute preuve de déficit neurologique comme la claquabilité.
    REMARQUE: Le défaut du disque intervertébral produit par la méthode des blessures par forage est sur l'aspect antérolatéral du disque et la profondeur de blessure est limitée par l'arrêt du foret au milieu du noyau. Comme les éléments neural sont situés postérieurement / posterolatéral au disque intervertébral,Le risque de compromis neuronal secondaire au noyau symptomatique pulposus est éloigné. Cette caractéristique anatomique du modèle empêche l'utilisation d'un examen neurologique pour distinguer la dégénérescence du disque intervertébral avec et sans hernie du noyau pulposus.
  8. Retournez les moutons à la ferme universitaire pour attendre l'euthanasie et l'autopsie à la fin de la période expérimentale.

6. Euthanasie

  1. Effectuer l'euthanasie des moutons à un intervalle de temps approprié après une blessure au disque intervertébral de forage.
  2. Injecter du pentobarbitone sodium intraveineux (> 100 mg / kg) pour l'euthanasie.

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Résultats

En pré-opératoire, les moutons ont subi une imagerie par résonance magnétique 3T (IRM) de référence pour l'évaluation de la morphologie et de la dégénérescence du disque intervertébral sous-jacent. Les moutons ont subi une radiographie latérale intra-opératoire supplémentaire pour la confirmation du niveau du disque intervertébral et le calcul de l'indice de hauteur du disque. Une coupe pré-opératoire du plan sagittal de l'IRM 3T et une radiographie intra-opératoire sont démo...

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Discussion

Cette approche d'accès latéral peu invasive est efficace et sécuritaire sans hernie post-opératoire, déhiscence de la plaie abdominale ou infection observée dans cette série. L'utilisation du modèle de blessure du disque intervertébral de foret avec une butée de profondeur fournit une méthode reproductible pour induire une blessure constante du disque intervertébral de la dimension connue ( c'est-à-dire une lésion de 3,5 mm de diamètre x 12 mm de profondeur dans cette étude). Dans notre expérience, ...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs déclarent qu'ils n'ont pas d'intérêts financiers concurrents à divulguer.

Remerciements

Le Dr Chris Daly est récipiendaire de la bourse de recherche Foundation for Surgery Richard Jepson. Les auteurs tiennent à remercier le Dr Anne Gibbon, le Dr Dong Zhang et le personnel de Monash Animal Services, Monash University pour leur aide à la chirurgie et aux soins des animaux.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Chlorhydrate de médétomidine (10 mL injectable)Therapon/ZoetisPFIDOM10Fournisseurs multiples : Zoetis/Ilium
ThiopentoneTroyTriothiopentoneFournisseurs multiples : Neon Laboratories, Jagsonphal Pharmaceuticals
Isoflurane (2 - 3 % en oxygène)BaxterAHN3636Fournisseurs multiples : Baxter/VetOne
Amoxicilline parentéraleGlaxoSmithKlineJO1CA04Fournisseurs multiples : GlaxoSmithKline/Merck
Bupivacaïne (0,5 % injectable 20 mL)Pfizer005BUP001Fournisseurs multiples : Pfizer/AstraZeneca
PVD Solution d’iodeJurox61330Fournisseurs multiples : Jurox/Orion
Chlorhexidine 5 % p/vJuroxChlorhex C 5L (SCRUB)Fournisseurs multiples : Jurox/Pfizer
Patch fental transdermique (75 &mu ; g/h)Janssen-CilagS8-Dur7.5Fournisseurs multiples : Sandoz
Buprénorphine ivJurox504410Fournisseurs multiples : LGM Pharma
Atipamezole (Antisedan 0.06 mg/kg - 0.08 mg/kg)ZoetisPFIANT10Fournisseurs multiples : Ilium
Oster Golden A5 Tondeuses à 2 vitessesOster078005-140-003Oster
Seringue luer lock 20 mLTerumo6SS+20LFournisseurs multiples : Medshop Australia/Terumo
21 G IV aiguilleTerumoSG3-1225Fournisseurs multiples :Medshop Australia/Terumo
#4 scalpel handleAustvetAD010/04Fournisseurs multiples : Austvet/SurgicalInstruments
#22 scalpel baldesAustvet
Gillies pince à tissusAustvetAB430/15Fournisseurs multiples : Austvet/SurgicalInstruments
Ciseaux de dissection incurvés MetzenbaumAustvetAC101/14Fournisseurs multiples : Austvet/SurgicalInstruments
Écarteur de saverneInstruments chirurgicaux23.75.03Fournisseurs multiples : Instrument chirurgical/Austvet
Écarteur HohmannAustvetKA173/35Fournisseurs multiples : Austvet/SurgicalInstruments
Ciseaux de suture MayoAustvetAC911/14Fournisseurs multiples : Austvet/SurgicalInstruments
Porte-aiguille 14 cm  ;EliteMedical18-1030Plusieurs fournisseurs : EliteMedical/Austvet
CMT 3.5 mm Brad-PointDrill Carbatec516-035-51Plusieurs fournisseurs : Southeast Tool/Carbatec
Drill Bit Stop 4 mmDrill Warehouse20121600Plusieurs fournisseurs : Amazon
Bosch 10.8 V Cordless Angle Drill GetTools DirectGWB10.8V-LIBBPlusieurs fournisseurs :Bunnings/Get Tools Sac
forage vétérinaire autoclavableAustVetDRA043-AV
Sutures tressées synthétiques résorbablesEthiconVCP335HEthicon
3-0 Sutures tressées synthétiques résorbablesEthiconVCP232HEthicon
Siemens 3 Tesla Skyra Widebore MRISiemensN/ASiemens
9.4 Tesla Agilent (Varian) MRIAgilent TechnologiesN/AAgilent
Technologies Atomscope HF 200 A RadiogaphRadlink330003AFournisseurs multiples : Radlink/DLC Australia
Veterinary Pulse OximiterDLC  ;192500AFournisseurs multiples : DLC Australi Pty Ltd/AustVet
de direct AustVet 2-0

Références

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Mots-clés

Disque intervert bral ovinapproche r trop riton ale lat ralerachis lombaire ovinemod le de l sion chirurgicalel sion de l annulus fibrosusd faut du nucleus pulposusanalyse par IRMr cup ration postop ratoire

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