מאמר שיטה

דגם Contusive של פגיעה בחוט השדרה באמצעות צוואר הרחם חד צדדית Impactor אופק אינסופי

DOI:

10.3791/3313

⸱

24 ביולי 2012

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1International Collaboration on Repair Discoveries (ICORD), University of British Columbia , 2Department of Orthopaedics, University of British Columbia

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

באופן אמין לשחזור לייצר פגיעה בחוט השדרה הצווארי חד צדדית באמצעות impactor אופק אינסופי מתואר. השיטה מנצלת את מסגרת שנועדה מותאם אישית לצבוט לייצב את עמוד השדרה. הליך סטנדרטי ופגיעה פרמטרים ביומכנית לגרום פציעות די מתמשכת.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בעוד שרוב בני אדם פגיעות בעמוד השדרה מתרחשות בחוט השדרה הצווארי, הרוב המכריע של מחקרי מעבדה בבעלי חיים מעסיקה של פגיעה בחוט השדרה (SCI), שבו עמוד השדרה החזי פצוע. נוסף על כך, כי רוב פגיעות בעמוד אדם להתרחש כתוצאה של טראומה קהה לא חודר, (למשל תאונת כלי רכב מנועי, פגיעה ספורט) כאשר חוט השדרה הוא היכה באלימות על ידי עצם העקורים או הרקמות הרכות, רוב החוקרים סבורים מדע כי רוב הדגמים פגיעה רלוונטיות קלינית הם אלה שבהם חוט השדרה הוא מבולבל במהירות. 1 לפיכך, צעד חשוב בהערכת קליני של טיפולים חדשניים בדרכם התרגום האנושי הוא הערכת היעילות שלהם במודל של contusion SCI בתוך חוט השדרה הצווארי. כאן, אנו מתארים את ההיבטים הטכניים ותוצאות אנטומיים והתנהגותיים כתוצאה של המודל contusive חד צדדי של צוואר הרחם SCI המעסיקהאופק אינסופי חוט השדרה פגיעה impactor.

חולדות Sprague Dawley עברו laminectomy שמאל צדדי חד צדדי ב C5. כדי לייעל את שחזור התוצאות ביומכניים, פונקציונלי, היסטולוגית של המודל פציעה, אנו מבולבל את מיתרי השדרה באמצעות כוח ההשפעה של kdyn 150, מסלול ההשפעה של 22.5 מעלות (בעלי חיים הסתובב על ° 22.5), ומיקום הפגיעה את של קו האמצע של 1.4 מ"מ. ההחלמה התפקודית הוערכה באמצעות גידול גליל מבחן, מבחן סולם אופקי, טיפוח הבדיקה הבדיקה המדרגות שונה של מונטויה עד 6 שבועות, ולאחר מכן מיתרי השדרה הוערכו בהיסטולוגיה על חלקי חומר לבן ואפור.

המודל המוצג כאן פגיעה מקנה כוחות ביומכניים עקבית לשחזור אל חוט השדרה, תכונה חשובה של כל מודל ניסיוני SCI. התוצאה היא פגיעה היסטולוגית בדידה לחצי לרוחב של חוט השדרה אשר הכיל בעיקר לאהוא בצד ipsilateral הפציעה. הפגיעה היא נסבל היטב על ידי בעלי החיים, אך האם התוצאה של ליקויים תפקודיים של forelimb כי הם משמעותית ומתמשכת של שבועות בעקבות פציעה. מודל צוואר הרחם פגיעה חד צדדית המוצג כאן עשוי להיות משאב לחוקרים המעוניינים לבדוק טיפולים המבטיחים פוטנציאל לפני התרגום האנושי.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. הגדר: מסגרת ועיצוב קלאמפ להחזקת בעלי חיים

  1. מסגרת מהדק להחזיק את החיה היתה אישית מעוצבת כדי להתאים את אופק אינסופי (IH) פגיעה בחוט השדרה Impactor.
  2. בסיס הפריים היא פלטפורמת האלומיניום וחותכים את הממדים הבאים (30.2 ס"מ X 20.3 ס"מ X 1.3 ס"מ) על מנת להתאים את סוגר את הטבלה המדריך שמגיע כסטנדרט עם המכשיר IH (איור 1 א).
  3. ארבע רגליים Flexaframe תמיכה צלחות (פישר סיינטיפיק, טורונטו, ב) מחוברים פלטפורמת ושמונה תמיכה Flexaframe מוטות (פישר סיינטיפיק, טורונטו, ב, 30.5 ס"מ) נאספו על שימוש שמונה תמיכה Flexaframe מחברים (1B איור).
  4. שתי תמיכה נוספת Flexaframe מחברים, המחוברים לשני מוטות הביניים, מתווכים, בהתאמה אישית מחזיקה עבור מהדק (1B איור).
  5. הזווית שבה חוט השדרה של בעלי חיים הוא הסתובב לגבי האנכי היא הוקמה על ידי שמשאירגרם אחד של מוט אופקי במקום ואת שינוי גובה מוט אופקי השני (איור 2).
  6. מהדק הוא 35.6 מ"מ אורך, 25.4 מ"מ גבוה עם הלסת 7.6 מ"מ שנועדה נוקשה לאחוז מתחת תהליך רוחבי מ C4 עד C6 (איור 1 ג). פרטים נוספים על העיצוב מהדק תוארו בעבר על ידי צ'ו et al., 2009.

2. כירורגיה

  1. זכר ספראג Dawley חולדות (Charles River Laboratories) במשקל של 300-350 גרם היו הרדים ידי isoflurane (4% עבור אינדוקציה 2% לצורך תחזוקה) של חמצן (1 ליטר / דקה).
  2. אחת החיות תחת המטוס של הרדמה, בעלי חיים מושם במסגרת stereotaxic (קופף, Tujunga, CA).
  3. כדי למזער את הדימום במהלך ניתוח ההליך 0.4 מ"ל של לידוקאין (20 מ"ג / מ"ל; Bimeda - MTC בעלי חיים בריאות בע"מ, בקיימברידג', אונטריו, קנדה) עם אפינפרין מוזרק לשריר סביב האתר כירורגית ב dorsaבאזור הצוואר אני.
  4. 4-5 ס"מ הגב חתך קו האמצע נעשית באמצעות אזמל סטרילי (# 15), החל בבסיס הגולגולת והארכת caudally.
  5. סטרילית מלקחיים Adson משמשים בוטה לנתח דרך שרירי הגב להגיע אל עמוד השדרה, והוא מפשק סטרילית אלם (כלי מדעי יפות, צפון ונקובר, BC) מוכנס כדי לשמור על השרירים להפרד.
  6. באמצעות # 15 אזמל, השרירים כיסו רבדים של C4-C7 הם גירדו, החל קו האמצע ולא לטאטא אותם לרוחב.
  7. החתך עם אזמל סטרילי (# 15) הוא עשה לשריר מחובר תהליכים רוחביים בצד שני של עמוד השדרה על מנת להתאים מהדק מתחת התהליכים רוחביים של C4 עד C6.
  8. עם קנס סטרילית היטה פרידמן, פירסון Rongeur (כלי מדעי יפות, צפון ונקובר, BC), lamina שמאל C5 מוסרת בזהירות כדי להמחיש את דורה ואת חוט השדרה.
  9. מוט בקוטר של 1.5 מ"מ הוא החליק מתחת לזרועותכדי לתמוך את החיה, ובכך להעלות מעט את עמוד השדרה והקלה הכניסה מהדק.
  10. הר הלסת של מהדק סטרילית על תהליכים רוחביים הצדדיות של C4 עד C6 והדק את הברגים.
  11. הסר את מפשק אלם.

3. חוט השדרה פגיעה

  1. לאחר מהדק הוא רכוב על בעלי חיים, בעלי חיים מועבר impactor IH.
  2. מהדק מוכנס לתוך מחזיקי מתכת על שני מוטות הביניים של מסגרת שהיו מובטחות בזווית של 22.5 ° מעל אופקי (איור 2).
  3. ג'ק מספריים המספק התאמות גובה יציבים, (VWR, Mississauga, ON) עולה עד החיה מטילה שטוח.
  4. ודא מהדק הוא אופקי על ידי הצבת רמת גליל קטן על גבי מהדק ועל ידי הידוק הברגים. חשוב כי כל הברגים הם חזק הגדרה הוא קשיח, ללא כל תנועה.
  5. עד סוף ההליך מתבצע תחת MICRoscope (לייקה MZ8).
  6. התחתון לכוון את קצה impactor (15 מ"מ קוטר, עם קצוות מעוגלים-off) באמצעות ידית כוונון אנכי ושני כפתורים התאמה אופקיים על impactor IH עד מרכז עצה impactor מרחף מעל לשיא של תהליך C6 spinous.
  7. לאחר עצה impactor מרוכז, סובבו את הכפתור ציר y התאמה 1 ו 2 בתורה 5 (1.4 מ"מ) כדי להזיז את קצה רוחבית בצד שמאל הציר האופקי x כפתור התאמת כדי להזיז את קצה impactor למרכז C5.
  8. מנמיכים את קצה עד שהוא מעל דורה כדי לוודא את קצה impactor הוא מכוון חצי לרוחב של החומר האפור.
  9. סובבו את כפתור כוונון אנכי 2 פונה לגייס 4 עצה מ"מ מעל דורה.
  10. להבטיח כי שטח ההשפעה יבש באמצעות מקלון צמר גפן או מקל.
  11. הגדר את הכוח הרצוי kdyn 150 על התוכנית ולחץ על "ניסוי התחל" כדי להפעיל את impactor.
  12. לאחר הפגיעה, הפצע נסגר ב LayeRS עם 5-0 תפרים vicryl. עצירות (0.03 מ"ג / ק"ג SC, Temgesic: Schering-Plough Corporation, Kenilworth, NJ) ו מלוחים (10 מ"ל) מנוהל מתחת לעור לפני פעמיים ביום למשך יומיים לאחר הניתוח. בעלי החיים נמצאים תחת פיקוח הדוק פעמיים ביום במשך 2 שבועות אחד בשבוע במשך 6 שבועות לאחר הפציעה.

4. נציג תוצאות

עשרים תשעה גברים ספראג Dawley חולדות (Charles River Laboratories) במשקל של 300-350 גרם נפצעו בהגדרה כוח של kdyn 150. עצה impactor נועדה 1.4 מ"מ לרוחב קו האמצע, בזווית של 22.5 ° מעל אנכי. הכוח האמיתי הממוצע עמד על 155.55 ± 0.73 kdyn. עקירה הממוצע עמד על 1,512.72 ± 27.86 מיקרומטר ואת המהירות היה 120.24 ± 0.52 מ"מ / s (איור 3).

התוצאה התנהגות מדדים

ההחלמה התפקודית הוערכה באמצעות סולם אופקי הבדיקה, גליל מבחן גידול, טיפוח הבדיקה,ו שונה מבחן מונטויה גרם מדרגות 1. בעלי חיים הוכשרו לפני הפציעה ולהעריך את 2 שבועות, 4 ו -6 לאחר פציעה. היו ליקויים משמעותיים forelimb שנגרמו לאורך תקופת הניסוי.

מבחן סולם אופקי. לפני הפציעה, בעלי חיים עשה רק 4.75 ± 0.73% על שגיאות forelimb ipsilateral תוך חוצים לרוחב סולם אופקי ברווח סדיר. בעקבות הפציעה, בעלי החיים הפגינו עלייה ניכרת באחוז שגיאות forelimb. אחוז השגיאות ipsilateral forelimb היו 26.97 ± 2.92%, 26.23 ± 2.84% ו 22.06 ± 2.05% לאחר 2, 4 ו - 6 שבועות לאחר פציעה, בהתאמה (איור 4 א). חשוב לציין, ליקוי forelimb במבחן זה נשמר במשך 6 שבועות.

בדיקת גידול צילינדר. אחוז forelimb ipsilateral (שמאל + שניהם) שימוש במהלך חיפושים ירד באופן משמעותי לאחר SCI.לפני הפציעה, בעלי החיים משתמשים forelimb ipsilateral 75.12 ± 2.25%. לאחר הפגיעה בבעלי החיים משמש forelimb ipsilateral 8.59 ± 1.80% ב 2 שבועות, 14.25 ± 2.65% לאחר 4 שבועות ו 11.76 ± 2.66% לאחר 6 שבועות (איור 4B).

שונה מבחן מונטויה המדרגות. מספר כדורי שאוחזרו עם forelimb ipsilateral ירד באופן דרמטי לאחר פציעה. לפני הפציעה, בעלי חיים אספו 84.85 ± 2.88% מסך התגמולים מזון. עם זאת, בשבועות 2, 4 ו - 6 שלאחר פציעה, החיות לאחזר רק 30.91 ± 4.03%, 28.94 ± 4.38% ו 25.86 ± 3.09% של כדוריות (איור 4C).

טיפוח הבדיקה. היו ירידה דרמטית את התוצאות טיפוח לאחר פציעה. לאחר SCI, עשרות טיפוח ipsilateral היו 2 שבועות: 2.00 ± 0.17, 4 שבועות: 1.83 ± 0.17 6 שבועות: 1.79 ± 0.11 (FiguRe 4D).

היסטולוגית תוצאות

החומר הלבן חלקי משנה גריי. דוגמה של פגיעה בחוט השדרה לעבר כוח של kdyn 150, זווית של ° 22.5 ואת המטרה רוחבי של 1.4 מ"מ מוצג באיור 5. הפגיעה גרמה נזק משמעותי לעניין אפור ולבן בצד ipsilateral. שניהם corticospinal של שטחי rubrospinal נפצעו 23 מתוך 29 בעלי חיים היה נזק parenchymal הכלול בצד ipsilateral. במידה האורך של נזק של חומר לבן ואפור היה rostrally 2400 ו 2400 caudally (איור 6). כאשר מוסיפים את החלקים לספק הערכה גסה של "התפשטות מצטברת" של חלקי חומר לבן ואפור (2000 מיקרומטר מקורי ואת הזנב אל המוקד), הצד ipsilateral היה רק ​​51.8% של החומר הלבן חסך ו 39.7% של החומר האפור לעומת שנותר לצד הנגדי (איור 6).

figure-protocol-1
באיור 1. אופק אינסופי חוט השדרה פגיעה impactor. א Impactor אופק אינסופי הכוללת להגדיר. ב מסגרת להגדיר. ג מקרוב תמונה של מהדק לקיום תהליכים רוחביים בצוואר הרחם. ד מפרט (יחידה: אינץ') של מהדק. סובלנות הציע <0.002 ב (צ'ו et al. 2009). לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה .

איור 2
איור 2. א מסגרת האיור המתאים להגדיר כדי להשיג סיבוב חוט השדרה של 0 ° (נייטרלי) או ב 22.5 ° במטרה רוחבי של 1.4 מ"מ.

איור 3
איור 3. נציג כוח תזוזה גרפים עבור impactor אופק אינסופי. החץ אניndicates אז עצה impactor הגיע 20 kdyn ונקודת כאשר הקלטה של ​​עקירה היא יזמה. הכוח האמיתי הוא לקריאה משיא של עקומת כוח לעומת הזמן המקביל עקירה מחושב. הגרפים הבאים מתארים contusion אופיינית 150 kdyn, עקירה א 'לעומת גרף הזמן, ב' כוח מול גרף זמן. גרפים אלו מראים כי הכוח האמיתי היה להשיג 152 kdyn, ואת העקירה impactor לתוך כבל נמדד להיות 1287 מיקרומטר. לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה .

איור 4
באיור 4. הערכות התנהגותיות עבור כוח kdyn 150, זווית impactor של 22.5 מעלות ו מטרת מ"מ 1.4 שנותר קו האמצע. א מבחן סולם אופקי. מבחן ב גידול צילינדר. ג שינוי מבחן מונטויה המדרגות. ד טיפוח הבדיקה. Forelimb ipsilateral הביא משמעותי sustaiנד ליקויי לעומת forelimb הנגדי.

איור 5
איור 5. נציג תמונות של חוט השדרה הפגוע מ 1600 מיקרומטר מקורי ל 1600 מיקרומטר הזנב.

איור 6
איור 6. הערכות היסטולוגית. א לבן ואפור משנה אחוז חסך. משנה סביב 2000 מיקרומטר של מוקד הנזק היה נחסך במידה רבה. ב 'מצטבר לבן ואפור משנה חסך בתוך 2000 מיקרומטר של מוקד הנזק. בצד ipsilateral לא חסך משמעותי פחות חומר לבן ואפור לעומת הצד הנגדי. לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה .

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

במאמר זה נתאר מודל צוואר הרחם contusion חד צדדית באמצעות אופק impactor אינסופי (IH) לעבר כוח של 150 kdyn, זווית של 22.5 ° מעל אנכי, ואת המטרה רוחבי של 1.4 מ"מ בין קו האמצע. עם הגדרות אלו, הצלחנו לייצר גירעונות התנהגותיות שנגרמו ב forelimb ipsilateral עם הפרעה parenchymal הכיל בעיקר בצד ipsilateral, שם התברר כי נזק רב עלה על האזורים שבהם שטחים rubrospinal, reticulospinal, vestibulospinal ו corticospinal יהיה צפוי לרוץ. פיתוח מודל זה קרה בסדרה של שלושה ניסויים אשר הוקמה מכוח פג...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אין ניגוד עניינים הצהיר.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
שם הציוד חברה מספר קטלוגי תגובות
אופק אינסופי Impactor דיוק מערכות ומכשור IH-0400
מתכת אלומיניום Metalsupermarlets.com APT6061/500
רגל Flexaframe תמיכה צלחות פישר סיינטיפיק 1466625Q
Flexaframe מוטות תמיכה פישר סיינטיפיק 1466610GQ
Flexaframe תמיכה מחברים פישר סיינטיפיק 1466620Q
הצמד 1 מותאמים ללקוח צ'ו et al., 2009
מתכת בעלי מותאמים ללקוח ראה לעיל
Impactor עצה מותאמים ללקוח קוטר: 1.15 מ"מ
Stereotaxic מסגרת דוד קופף מכשירים דגם 900
צילינדר ברמה ייג'יה כלים YJ-SL0620
מיקרוסקופ Leica מק"ט: MZ8
מספריים מעבדה ג'ק VWR 12620-902

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Lee, J. H., Tigchelaar, S., Liu, J., Stammers, A. M., Streijger, F., Tetzlaff, W., Kwon, B. K. Lack of neuroprotective effects of simvastatin and minocycline in a model of cervical spinal cord injury. Exp. Neurol. 225, 219-230 (2010).
  2. Kwon, B. K., Hillyer, J., Tetzlaff, W. Translational research in spinal cord injury: a survey of opinion from the SCI community. J. Neurotrauma. 27, 21-33 (2010).
  3. Gensel, J. C., Tovar, C. A., Hamers, F. P., Deibert, R. J., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. Behavioral and histological characterization of unilateral cervical spinal cord contusion injury in rats. J. Neurotrauma. 23, 36-54 (2006).
  4. Kwon, B. K., Borisoff, J. F., Tetzlaff, W. Molecular targets for therapeutic intervention after spinal cord injury. Mol. Interv. 2, 244-258 (2002).
  5. Allen, A. R. Surgery of experimental lesions of spinal cord equivalent to crush injury of fracture dislocation. J. Am. Med. Assoc. 57, 878-880 (1911).
  6. Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. Graded histological and locomotor outcomes after spinal cord contusion using the NYU weight-drop device versus transection. Exp Neurol. 139, 244-256 (1996).
  7. Gruner, J. A. A monitored contusion model of spinal cord injury in the rat. J. Neurotrauma. 9, 123-128 (1992).
  8. Choo, A. M., Liu, J., Liu, Z., Dvorak, M., Tetzlaff, W., Oxland, T. R. Modeling spinal cord contusion, dislocation, and distraction: characterization of vertebral clamps, injury severities, and node of Ranvier deformations. J. Neurosci. Methods. 181, 6-17 (2009).
  9. Whishaw, I. Q., Piecharka, D. M., Drever, F. R. Complete and partial lesions of the pyramidal tract in the rat affect qualitative measures of skilled movements: impairment in fixations as a model for clumsy behavior. Neural. Plast. 10, 77-92 (2003).
  10. Jones, T. A., Schallert, T. Overgrowth and pruning of dendrites in adult rats recovering from neocortical damage. Brain Res. 581, 156-160 (1992).
  11. Liu, Y., Kim, D., Himes, B. T., Chow, S. Y., Schallert, T., Murray, M., Tessler, A., Fischer, I. Transplants of fibroblasts genetically modified to express BDNF promote regeneration of adult rat rubrospinal axons and recovery of forelimb function. J. Neurosci. 19, 4370-4387 (1999).
  12. Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury. Neuropharmacology. 39, 777-787 (2000).
  13. Soblosky, J. S., Song, J. H., Dinh, D. H. Graded unilateral cervical spinal cord injury in the rat: evaluation of forelimb recovery and histological effects. Behav. Brain Res. 119, 1-13 (2001).
  14. McKenna, J. E., Prusky, G. T., Whishaw, I. Q. Cervical motoneuron topography reflects the proximodistal organization of muscles and movements of the rat forelimb: a retrograde carbocyanine dye analysis. J. Comp. Neurol. 419, 286-296 (2000).
  15. Sandrow, H. R., Shumsky, J. S., Amin, A., Houle, J. D. Aspiration of a cervical spinal contusion injury in preparation for delayed peripheral nerve grafting does not impair forelimb behavior or axon regeneration. Exp. Neurol. 210, 489-500 (2008).
  16. Popovich, P. G., Lemeshow, S., Gensel, J. C., Tovar, C. A. Independent evaluation of the effects of glibenclamide on reducing progressive hemorrhagic necrosis after cervical spinal cord injury. Exp. Neurol. 233, 615-622 (2012).
  17. Dunham, K. A., Siriphorn, A., Chompoopong, S., Floyd, C. L. Characterization of a graded cervical hemicontusion spinal cord injury model in adult male rats. J. Neurotrauma. 27, 2091-2106 (2010).
  18. Lee, J. H., Roy, J., Sohn, H. M., Cheong, M., Liu, J., Stammers, A. T., Tetzlaff, W., Kwon, B. K. Magnesium in a polyethylene glycol formulation provides neuroprotection after unilateral cervical spinal cord injury. Spine (Phila Pa 1976). 35, 2041-2048 (2010).
  19. Alstermark, B., Isa, T., Lundberg, A., Pettersson, L. G., Tantisira, B. The effect of low pyramidal lesions on forelimb movements in the cat. Neurosci. Res. 7, 71-75 (1989).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

C5

מאמרים קשורים