Nous avons développé un modèle lombaire de souris de dégénérescence intervertébrale de disque par résection des processus spinous de L3-L5 avec les ligaments supra- et inter-spinous et le détachement des muscles paraspinous.
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Article de méthode
Un modèle de souris de l’instabilité lombaire de colonne vertébrale
Dans cet article
Résumé
Résumé
La dégénérescence intervertébral du disque (IDD) est un changement pathologique commun conduisant à des lalgies. Des modèles animaux appropriés sont souhaités pour comprendre les processus pathologiques et évaluer de nouveaux médicaments. Ici, nous avons introduit un modèle de souris d’instabilité lombaire de la colonne vertébrale (LSI) induit chirurgicalement qui développe idd à partir de 1 semaine après l’opération. Dans le détail, la souris sous anesthésie a été opérée par incision de la peau du bas du dos, L3-L5 processus épineux d’exposition, détachement des muscles paraspinous, résection des processus et des ligaments, et la fermeture de la peau. L4-L5 IVDs ont été choisis pour l’observation. Le modèle LSI développe l’IDD lombaire par porosité et hypertrophie dans les plaques d’extrémité à un stade précoce, diminution du volume du disque intervertébral, rétrécissement du noyau pulposus à un stade intermédiaire, et perte osseuse dans les vertèbres lombaires (L5) à un stade ultérieur. Le modèle de souris LSI a les avantages d’une forte opérabilité, aucune exigence d’équipement spécial, reproductibilité, peu coûteux, et relativement courte période de développement IDD. Cependant, l’opération de LSI est toujours un trauma qui cause l’inflammation dans la première semaine après opération. Ainsi, ce modèle animal convient à l’étude de l’IDD lombaire.
Introduction
La dégénérescence du disque intervertébral (IDD) est généralement observée chez le vieillissement et même chez les jeunes causée par de nombreuxfacteurs 1. La chirurgie pour les patients qui souffrent de DDI, causant des lingots et des mouvements altérés, est habituellement effectuée à un stade ultérieur ou dans des cas graves et a des risques potentiels tels que la non-union ou l’infection2. Un traitement non opératoire idéal exige une compréhension complète du mécanisme de la DDI. Le modèle animal idd sert d’outil crucial pour les études du mécanisme idd et l’évaluation du traitement de la DDI.
De plus grands animaux ont été choisis pour des modèles d’IDD tels que des primates, des moutons, des chèvres, des chiens, et des lapins en raison de leur similitude avec la structure anatomique humaine dans une large mesure et de la forte opérabilité en termes de taille des disques intervertébraux (IVDs)3,4,5,6,7,8. Cependant, ces modèles animaux sont longs et coûteux9. Mouse IVD est une mauvaise représentation de l’IVD humain basée sur des mesures géométriques du rapport d’aspect, du rapport de pulposus de noyau au rapport de zone de disque, et de la hauteurnormalisée 10. Malgré la différence de taille, le segment ivd lombaire de souris présente des propriétés mécaniques semblables à la DIV humaine comme la compression et la rigidité de torsion11. En outre, le modèle idd de souris a l’avantage du développement à faible coût, relativement court d’IDD, et plus d’options pour les animaux génétiquement modifiés et les anticorps utilisés dans d’autres études mécanistes12,13,14,15.
Les modèles d’IDD induits par l’expérimentation varient des inducteurs et des applications. Par exemple, la dégénérescence extracellulaire induite par la collagène (ECM) est appropriée pour la recherche sur la régénération ecm16. Le phénotype génétiquement modifié est approprié pour étudier la fonction génétique dans le processus d’IDD et dans les thérapies génétiques17. Les modèles annulaires d’incision fibreuse et de fumée imitent le trauma et la non-inflammation induite IDD12,18.
L’instabilité spinale (SI) conduit à une colonne vertébrale instable qui n’est pas dans un état optimal d’équilibre. Il peut être causé par un mouvement anormal d’un segment de mouvement lombaire en raison de la faiblesse du tissu de soutien environnant comme les ligaments et les muscles. Il est également communément vu après opération de fusion spinale19. Si est considéré comme la principale cause de la DDI. Par conséquent, nous visons à développer un modèle de souris SI (axé sur la colonne lombaire) qui imite le processus iddhumain 20,21.
Dans le protocole, nous avons introduit la procédure d’établissement de l’instabilité lombaire spinale (LSI) modèle de souris par la résection du tiers lombaire (L3) à lombaire cinquième (L5) processus épineux avec les ligaments supraspinous et interspinous (Figure 1A,B). Le modèle animal développe la DDI dès 1 semaine après la chirurgie, comme le montrent l’hypertrophie et la porosité dans les plaques d’extrémité (EP). Le volume ivd commence à diminuer 2 semaines après chirurgie par 16 semaines avec le score accru de IVD, qui indique le degré d’IDD. Nous croyons que la procédure détaillée et visualisée est utile pour les chercheurs d’établir le modèle de souris LSI dans leur laboratoire et de s’appliquer à la recherche idd au besoin.
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Protocole
Les enquêtes décrites sont conformes aux Lignes directrices pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire des Instituts nationaux de la santé et ont été approuvées par le Comité de soins et d’utilisation des animaux de l’Université chinoise traditionnelle de Shanghai. Toutes les manipulations chirurgicales ont été exécutées sous anesthésie profonde et les animaux n’ont pas éprouver la douleur à n’importe quel stade pendant la procédure.
1. Préparation pré-opération
- Stérilisation aux instruments : Stériliser à la vapeur les instruments chirurgicaux dans un autoclave (121 °C pendant 15 minutes) avant la chirurgie. Emballez les instruments dans un récipient métallique et conservez-les jusqu’à ce qu’ils soient utilisés dans la chirurgie.
- Configuration de la plate-forme chirurgicale : Assigner une surface de banc d’au moins 60 cm x 60 cm pour l’opération. Nettoyez la surface de la zone avec 75% d’alcool et couvrez avec une serviette médicale jetable. Placez un sac d’instruments chirurgicaux stériles, des réhésifs, des articles chirurgicaux sur une serviette médicale jetable dans le 1/3 supérieur de la zone. Laissez les 2/3 restants de la zone propres pour l’opération chirurgicale. Ajouter un hotpad sous la garniture chirurgicale pour le soutien thermique.
- Préparation animale
- Placer l’animal (souris C57BL/6J, mâle, 8 semaines) dans la chambre d’induction. Allumez le vaporisateur à un niveau d’induction de 4% pour l’isoflurane et de 4 L/min pour l’oxygène. Après l’anesthésie complète de l’animal, maintenir l’anesthésie avec le cône nasal et l’administration anesthésique à un niveau de 1,5% pour l’isoflurane et de 0,4 L/min pour l’oxygène pendant la chirurgie. Surveillez la respiration de l’animal.
- Appliquer de la chlortetracycline hydrochlorure pommade oculaire pour prévenir la sécheresse cornéenne pendant la chirurgie.
- Raser la zone chirurgicale sur la surface dorsale de la région thoracique inférieure jusqu’au sommet de la région sacrée à l’aide d’une petite tondeuse à animaux. Retirer la fourrure rasée avec des lingettes de tissu.
- Appliquer la crème depilatory sur la zone rasée et la laisser là au plus tard 3 min. Retirer la crème avec de la gaze et rincer avec 2 mL de solution saline stérile à 0,9 %.
- Placez un tampon cylindrique chirurgical sur mesure(figure 2A)sous l’abdomen de la souris pour soulever la colonne lombaire et faciliter l’opération chirurgicale.
2. Exposition du tiers lombaire à la cinquième lombaire (L3-L5)processus épineux
- Utilisez l’index pour toucher les processus épineux sous-cutanés des vertèbres lombaires, qui sont plus à l’extérieur, et comparez avec les vertèbres thoraciques et les vertèbres sacrées pour identifier la région lombaire.
- Rincer la peau à l’aide de 75% d’alcool. Effectuez une incision de 3 à 4 cm sur la peau médiane au-dessus de la région du bois d’œuvre, de la région mi-thoracique à la hanche à l’aide d’une lame de scalpel pour exposer le fascia.
- Identifier la colonne lombaire par la morphologie du fascia postérieur inséré sur les extrémités des processus épineux. Dans le détail, le troisième fasciae lombaire (L3)au premier fasciae sacré (S1)se distingue des autres fasciae par ses formes « V ». La dernière pointe « V » se connecte au premier fascia sacré (S1)et la première pointe « V » correspond au processus épineux L3 (Figure 2B).
- Faire les incisions musculaires paraspinous postérieures le long des processus épineux de L3 à L5 des deux côtés latéralement avec une lame de scalpel (Figure 2C). Contrôler la profondeur de l’incision vers les facettes pour réduire l’hémorragie.
- Séparez les couches musculaires à l’aide de deux forceps ophtalmiques pour exposer les processus épineux L3 à L5 et les ligaments supraspinous.
3. Résection des processus épineux L3-L5 avec les ligaments
- Séparez les processus épineux individuels en coupant les ligaments interspinous à l’aide de cisaillementsVenus ( Figure 2D).
- Réséquez lesprocessus épineuxL 3 -L5 ainsi que les ligaments interspinous avec des cisailles venus (Figure 2E).
- Suture l’incision de peau avec la soie stérile tressée (taille de suture 5.0) sans réattachment des muscles paravertebral.
- Appliquer l’onguent d’oeil d’hydrochlorure de chlortetracycline sur le site chirurgical.
- Administrer buprénorphine-SR (25 uL par gramme de poids de la souris) immédiatement après la chirurgie LSI pour l’analgésie.
- Placez les animaux dans une chambre chaude et surveillez pendant la récupération de l’anesthésie. Surveillez la consommation de nourriture et d’eau avant de retourner les animaux dans la cage d’origine.
- Surveillez l’animal une fois par jour pendant les 3 premiers jours suivant l’opération. L’animal doit être en mesure d’avoir un appétit normal et doit guérir sans aucun signe de pus, hémorragie, ou gonflement. Ils peuvent avoir une déficience mineure dans la locomotion.
- Effectuez des opérations simulées uniquement par le détachement des muscles paravertébraux postérieurs desvertèbresL 3 -L5.
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Résultats
Le modèle de souris LSI est appliqué dans les études sur le mécanisme IDD, le traitement de la DDI, la dégénérescence des plaques d’extrémité (EP) comme la sclérose, et l’innervation sensorielle dans EP20,21,22,23. La souris LSI développe des changements dégénératifs d’IDD et d’EP, tels qu’identifiés, par la diminution du volume et de la hauteur ivd, l’augmentation du volume du PE et l’augmenta...
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Discussion
Nous avons développé le modèle lombaire de souris d’instabilité de colonne vertébrale basé sur le modèle cervical de souris de spondylosis dans lequel les muscles paravertebral postérieur des vertèbres ont été détachés et les processus épineux avec les ligaments supraspinous et interspinous ont été réséqués25. Nous avons effectué une opération similaire sur la colonne lombaire, qui a des processus épineux plus importants. Le modèle de souris LSI a développé une IDD similaire dans la colonne lombai...
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Ces travaux ont été soutenus par la National Natural Science Foundation of China (81973607) et Essential Drug Research and Development (2019ZX09201004-003-032) du ministère chinois des Sciences et de la Technologie.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Pommade oculaire au chlortétracycline chlorhydrate Shanghai | General Pharmaceutical Co., Ltd. | H31021931 | Prévenir la sécheresse oculaire, Prévenir l’infection de la plaie |
| C57BL / 6J | souris mâles Tian-jiang Pharmaceuticals Company (Jiangsu, CN) | SCXK2018-0004 | Modèle animal |
| Serviette médicale jetable | Henan Huayu Medical Devices Co., Ltd. | 20160090 | Plate-forme pour l’opération chirurgicale |
| Équipement d’anesthésie par inhalation | MIDMARK | Matrx 3000 | Anesthésie |
| Isoflurane | Shenzhen RWD Life Technology Co., Ltd. | 1903715 | Anesthésie Chlorhydrate de |
| lidocaïne | Shandong Hualu Pharmaceutical Co., Ltd. | H37022839 | Soulagement de la douleur |
| Aiguille de suture médicale | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. | 20S0401J | Suture de la peau |
| Pince ophtalmique | Shanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Usine d’instruments chirurgicaux | JD1050 | Clip the skin |
| Ciseaux ophtalmiques (10cm) | Shanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Usine d’instruments chirurgicaux | Y00030 | Incision cutanée |
| soie tressée Shanghai | Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. | 11V0820 | Peau de suture |
| Tondeuse pour petits animaux | Shanghai Feike Electric Co., Ltd. | FC5910 | Épilation |
| Lames chirurgicales stériles (12 #) | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. | 35T0707 | Incision musculaire |
| Veet crème dépilatoire | RECKITT BENCKISER (India) Ltd | NA | Épilation |
| Cisaille Vénus | Mingren équipement médical | Longueur :12.5cm | Clip le processus musculaire et épineux |
Références
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Réimpressions et autorisations
