מאמר שיטה

משפיען אוטומטי למודל פגיעה מתמשכת בחוט השדרה בעכברים

3.4K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/65656

⸱

19 בינואר 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Orthopedics, The First Affiliated Hospital, Jinan University

* These authors contributed equally

במאמר זה

סיכום

מוצג כאן מכשיר חדשני אוטומטי לפגיעה בחוט השדרה עבור עכברים, שיכול לייצר במדויק מודלים של פגיעה בחוט השדרה בדרגות שונות.

תקציר

פגיעה בחוט השדרה (SCI) עקב פציעות טראומטיות כגון תאונות דרכים ונפילות קשורה לתפקוד לקוי קבוע של חוט השדרה. יצירת מודלים של קונטוזיה של פגיעה בחוט השדרה על ידי השפעה על חוט השדרה גורמת לפתולוגיות דומות לרוב פגיעות חוט השדרה בפרקטיקה הקלינית. מודלים מדויקים, ניתנים לשחזור ונוחים של פגיעה בחוט השדרה חיוניים לחקר פגיעה בחוט השדרה. אנו מציגים מכשיר חדשני אוטומטי לפגיעה בחוט השדרה עבור עכברים, מערכת הפגיעה החכמה בחוט השדרה של אוניברסיטת גואנגזו ג'ינאן, שיכולה לייצר מודלים של פגיעה בחוט השדרה בדיוק, שחזור ונוחות. המערכת מייצרת במדויק מודלים בדרגות שונות של פגיעה בחוט השדרה באמצעות חיישני מרחק לייזר בשילוב פלטפורמה ניידת אוטומטית ותוכנה מתקדמת. השתמשנו במערכת זו כדי ליצור שלוש רמות של מודלים של עכברים הסובלים מפגיעות בחוט השדרה, קבענו את ציוני סולם עכברי הבאסו (BMS) שלהם, וביצענו בדיקות התנהגותיות כמו גם מבחני צביעה כדי להדגים את הדיוק ויכולת השחזור שלה. אנו מראים כל שלב בפיתוח דגמי הפציעה באמצעות מכשיר זה, ויוצרים הליך סטנדרטי. שיטה זו מייצרת מודלים של עכברי פגיעה בחוט השדרה הניתנים לשחזור ומפחיתה גורמי מניפולציה אנושיים באמצעות הליכי טיפול נוחים. המודל החייתי שפותח אמין לחקר מנגנוני פגיעה בחוט השדרה וגישות טיפול נלוות.

מבוא

פגיעה בחוט השדרה גורמת בדרך כלל לתפקוד לקוי קבוע של חוט השדרה מתחת לקטע הפגוע. זה נגרם בעיקר על ידי חפצים הפוגעים בעמוד השדרה hyperextension של עמוד השדרה, כגון תאונות דרכים ונפילות1. בשל הזמינות המוגבלת של אפשרויות טיפול יעילות לפגיעה בחוט השדרה, הבהרת הפתוגנזה של פגיעות בעמוד השדרה באמצעות מודלים של בעלי חיים תהיה אינפורמטיבית לפיתוח גישות טיפול מתאימות. מודל החבלה של פגיעה בחוט השדרה הנגרמת כתוצאה מפגיעה בחוט השדרה מביא לפיתוח מודלים של בעלי חיים עם פתולוגיות דומות לרוב המקרים הקליניים של פגיעה בחוט השדרה 2,3. לכן, חשוב לייצר מודלים מדויקים, ניתנים לשחזור ונוחים של בעלי חיים עבור חבלה בחוט השדרה.

מאז המצאתו של אלן את המודל החייתי הראשון של פגיעה בחוט השדרה בשנת 1911, חלה התקדמות משמעותית בפיתוח מכשירים לביסוס מודלים של בעלי חיים הסובלים מפגיעה בחוט השדרה 4,5. בהתבסס על מנגנוני פציעה, מודלים של פגיעה בחוט השדרה מסווגים כחבלה, דחיסה, הסחת דעת, נקע, טרנסקציה או כימיקל6. ביניהם, מודלי החבלה, המשתמשים בכוחות חיצוניים כדי לעקור ולפצוע את חוט השדרה, הם הקרובים ביותר לאטיולוגיה הקלינית של רוב החולים הסובלים מפגיעות בעמוד השדרה. לכן, מודל החבלה שימש חוקרים רבים במחקרי פגיעה בחוט השדרה 3,7. מכשירים שונים משמשים לפיתוח מודלים של פגיעה בחוט השדרה. אוניברסיטת ניו יורק (NYU) - מחקרי פגיעה בחוט השדרה בבעלי חיים (MASCIS) מייצרת חבלות פגיעה בחוט השדרה על ידי מכשיר ירידה במשקל8. לאחר מספר גרסאות מעודכנות, MASCIS impactor נמצא בשימוש נרחב לפיתוח מודלים של בעלי חיים עם פגיעה בחוט השדרה9. עם זאת, כאשר מוט ההשפעה של MASCIS נופל ופוגע בחוט השדרה, עלולות להתרחש פציעות מרובות, המשפיעות על מידת הפגיעה במודלים של פגיעה בחוט השדרה. יתר על כן, השגת דיוק מכני כדי להבטיח את הדיוק של המכשיר ואת החזרתיות של מודל הייצור הוא גם מאתגר. משפיעי האופק האינסופי גורמים לחבלות על ידי שליטה בכוח המופעל על חוט השדרה במקום טיפות כבדות10. הוא משתמש במחשב המחובר לחיישן כדי למדוד ישירות את כוח הפגיעה בין המשפיע לחוט השדרה. כאשר מגיעים לסף, המשפיע נסוג מיד, ובכך נמנע ריבאונד משקל ושיפור דיוק10,11. עם זאת, השימוש בשיטה מוטורית עדינה זו כדי לגרום נזק יכול לגרום נזק לא עקבי וליקויים תפקודיים6. מכשיר אוניברסיטת אוהיו סטייט (OSU) דוחס את פני השטח הגביים של חוט השדרה בקצב חולף על ידי נהג אלקטרומגנטי12,13. מכשיר זה דומה למשפיעי האופק האינסופי, מכיוון שהוא משתמש בדחיסות למרחקים קצרים כדי לגרום לפציעות בעמוד השדרה. עם זאת, יש לו מגבלות שונות בכך שקביעה ראשונית של נקודת האפס תגרום לטעויות עקב נוכחות הנוזל השדרתי 6,14. לסיכום, ישנם מכשירים רבים שניתן להשתמש בהם כדי לפתח מודלים של פגיעה בחוט השדרה של בעלי חיים, אך לכולם יש כמה מגבלות שמובילות לדיוק לא מספיק ולשחזור של מודלים של בעלי חיים. לכן, על מנת ליצור בצורה מדויקת, נוחה ומשכפלת יותר מודלים של חבלה בעכבר של פגיעה בחוט השדרה, יש צורך במשפיע אוטומטי וחכם על פגיעה בחוט השדרה.

אנו מציגים השפעה חדשנית על פגיעה בחוט השדרה, מערכת פגיעה חכמה בחוט השדרה של אוניברסיטת גואנגזו ג'ינאן (מערכת G smart SCI; איור 1), לייצור מודלים של פגיעה בחוט השדרה. המכשיר משתמש במד טווח לייזר כמכשיר מיקום, בשילוב עם פלטפורמה ניידת אוטומטית לאוטומציה של תקיפות על פי פרמטרים קבועים של שביתה, כולל מהירות מכה, עומק מכה וזמן שהייה. פעולה אוטומטית מפחיתה גורמים אנושיים ומשפרת את הדיוק, כמו גם את יכולת השחזור של מודלים של בעלי חיים.

פרוטוקול

המחקרים בהם היו מעורבים בעלי חיים נבדקו ואושרו על ידי ועדת האתיקה של אוניברסיטת ג'ינאן.

1. הרדמה של בעלי חיים וכריתת עמוד השדרה T10

  1. השתמשו בעכברות C57/6J צעירות בנות 8 שבועות למחקר זה. מרדימים את העכברים על ידי הזרקה תוך צפקית של קטמין (100 מ"ג/ק"ג) ודיאזפם (5 מ"ג/ק"ג). בדוק אם הרדמה מוצלחת מסומנת על ידי אובדן רפלקס כאב. יש למרוח משחה וטרינרית על העיניים כדי למנוע יובש בהרדמה.
  2. יש לגלח את השיער על גב העכברים באמצעות מכונת גילוח כדי לחשוף את העור. לחטא את העור עם שלושה סיבובים לסירוגין של יודופור ואלכוהול.
  3. יש לבצע חתך אורכי מדיאלי בקוטר 2.5 ס"מ בעור הגבי באמצעות אזמל ולחשוף את עמוד השדרה ברמת T9-T11 באמצעות פינצטה.
  4. תקן באופן דו-צדדי פאות T10 באמצעות קיבוע עמוד השדרה. ודא שעמוד השדרה קבוע ביציבות. ודא כי השרירים paravertebral מופשטים ולהסיר את תהליך עמוד השדרה, כמו גם laminae באמצעות מקדחה micro-grinding לחשוף את חוט השדרה של קטע T10.

2. חבלה של חוט השדרה T10 באמצעות מערכת G smart SCI

  1. הפעל את המתג והמתן עד שההתקן יחזור באופן אוטומטי למצבו המקורי. הכנס את מתקן קיבוע עמוד השדרה למערכת G smart SCI ואבטח אותו באמצעות ברגים.
  2. באמצעות מסך המגע התפעולי (איור 2A), הגדר פרמטרים של נזק, כולל מהירות פגיעה (1 מטר לשנייה), עומק פגיעה (0.5 מ"מ, 0.8 מ"מ ו-1.1 מ"מ עבור שלוש קבוצות שונות של עכברים) וזמן שהייה (500 מילישניות)15.
  3. יישר את מד טווח הלייזר במרכז חוט השדרה החשוף על ידי הזזת הפלטפורמה. (איור 2B)
  4. לחצו על הלחצן 'מוכן' במסך המגע (איור 2C). ראש הפגיעה יותאם אוטומטית לגובה מסוים בהתאם לפרמטרים המוגדרים. טבלת המנשאים מזיזה באופן אוטומטי את אתר הפגיעה בחוט השדרה מתחת לראש הפגיעה.
  5. לחץ ידנית על ראש הפגיעה כדי לקבוע עוד יותר את אתר הפגיעה. לחץ על התחל לחצן, ראש ההשפעה יפגע בחוט השדרה בהתבסס על פרמטרים מוגדרים.
  6. הוציאו את העכברים מהמכשיר והתבוננו תחת סטריאומיקרוסקופ (20x) כדי לקבוע פגיעה בעמוד השדרה (איור 3). כדי לקבוע את הצלחת פיתוח המודל, שימו לב לגודש מקומי, קריסה וקרע בקרום עמוד השדרה.
  7. תפרו את השריר, הפאשיה והעור שכבה אחר שכבה באמצעות 3-0 תפרים. הניחו את העכברים בקופסה חמה והמתינו להחלמתם.

3. טיפול לאחר הניתוח

  1. יש להזריק מלוקסיקם (5 מ"ג/ק"ג) תת עורית מדי יום במשך 7 ימים לאחר הניתוח. יש לרוקן ידנית את שלפוחית השתן כל 8 שעות עד לחידוש תפקודי שלפוחית השתן.
  2. לאחר 14 יום לאחר הניתוח, הסר את חוטי התפר.

4. בדיקת השפעות של פגיעה בעמוד השדרה

  1. חשב את ציוני BMS עבור עכברים מהיום הראשון שלאחר הניתוח16,17.
  2. ביוםה-30 לאחר הניתוח, בצעו ניסויים התנהגותיים בבעלי חיים, כולל מסלול, שבר כף רגל ורוטרוד16,17. מסלול: מרחק שיא של 45 ס"מ; משך הפעלה מרבי 8 שניות; רווח מצלמה 28.02; סף עוצמה 0.01. תקלת כף הרגל: הקלט 60 צעדים עבור כל עכבר. רוטרוד: מהירות 20 סל"ד. רשום את זמן נפילת העכבר ורשום אותו כ- 120 שניות למשך יותר מ- 120 שניות.
  3. ביום ה-31 לאחר הניתוח, יש להרדים את העכברים על ידי הזרקה תוך-צפקית של קטמין (100 מ"ג/ק"ג) ודיאזפם (5 מ"ג/ק"ג) ולאחר מכן להרדים את העכברים על ידי זילוח באמצעות 4% PFA. הסר את חוט השדרה בזהירות, ויירט 5 מ"מ מעל ומתחת לאתר הפציעה להטמעת פרפין. בצע חתך של 5 מיקרומטר ממרכז העכבר פגיעה בעמוד השדרה ובצע צביעת המטוקסילין ואאוזין17.
  4. לניתוח סטטיסטי השתמש בתוכנה מסחרית. הצג נתונים כממוצע ± שגיאת תקן של הממוצע (SEM) והשווה באמצעות ANOVA חד-כיווני; P < 0.05 נחשב משמעותי.

תוצאות

כריתת למינקטומיה בוצעה ב-24 נקבות עכברים (בנות 8 שבועות) כמתואר לעיל. עכברים בקבוצת הדמה (n=6) לא היו נתונים לפגיעה בחוט השדרה, בעוד ששאר העכברים, כולל קבוצת 0.5 מ"מ (n=6), קבוצת 0.8 מ"מ (n=6) וקבוצת 1.1 מ"מ (n=6) היו נתונים לפגיעות בחוט השדרה בעומקים שונים. ציוני BMS נרשמו באופן קבוע עד חודש לאחר הניתוח (איור 4). היו הבדלים משמעותיים בציוני BMS לאחר הניתוח של עכברים בקבוצות שונות. לאחר חודש אחד, עכברים בקבוצת 0.5 מ"מ קיבלו 4 עד 6 ציונים לאחר הניתוח והתאוששו לרמה דומה לקבוצת הדמה. לעכברים בקבוצות של 0.8 מ"מ ו-1.1 מ"מ היו ציונים של 1 עד 2 לאחר הניתוח. לאחר חודש אחד, קבוצת ה-0.8 מ"מ התאוששה ל-4 עד 6 נקודות, בעוד שהעכברים בקבוצת ה-1.1 מ"מ התאוששו בקושי.

לאחר חודש בוצעו בדיקות התנהגות של בעלי חיים, כולל תקלה ברגל, רוטרוד ומסלול. בבדיקת שבר כף הרגל (איור 5A) לא נמצאו הבדלים משמעותיים בשבר כף הרגל בגפיים האחוריות בין קבוצות ה-0.5 מ"מ וה-Sham. עם זאת, שבר כף הרגל האחורית בקבוצת 0.8 מ"מ היה שונה באופן משמעותי מכל הקבוצות האחרות. שיעור העתקי כף הרגל של עכברים בקבוצת 1.1 מ"מ היה 100% מכיוון שהגפיים האחוריות לא יכלו לתמוך בחיה על הקרקע והיה שונה באופן משמעותי מהקבוצות האחרות. במבחן הרוטרוד (איור 5B) רשמנו את זמן ההשהיה ליפול בקבוצות שונות של עכברים. שתי הקבוצות של 0.8 מ"מ ו-1.1 מ"מ היו שונות באופן משמעותי מהקבוצות האחרות, אך לקבוצת הדמה היו תוצאות דומות לקבוצת 0.5 מ"מ. במבחן המסלול (איור 6) רשמנו וניתחנו את מדד הסדירות ואזור המגע המקסימלי האחורי בקבוצות עכברים שונות. נמצאו הבדלים משמעותיים במדד הסדירות ובאזורי המגע המקסימליים האחוריים בין עכברים בקבוצות שונות, מה שמרמז על הבדלים משמעותיים בתפקודי הליכה בין עכברים עם עומקים שונים של פגיעה בחוט השדרה. לכן, מודלים של עכברים עם עומקים שונים של פגיעה בחוט השדרה ועם הבדלים משמעותיים בתפקודי הגפיים האחוריות שלהם יכולים להיווצר באמצעות המכשיר שפותח.

לבסוף כרתנו מחדש את חוטי השדרה של עכברים (איור 7A) ויצרנו מקטעים לצביעת המטוקסילין ואאוזין (איור 7C). היו דרגות שונות של נזק הן בתמונות חוט השדרה והן בחלקים המוכתמים ב- HE. לסיכום, פיתחנו במדויק דרגות שונות של מודלים של עכברים הסובלים מפגיעות בחוט השדרה באמצעות המכשיר המוצע.

figure-results-1
איור 1: מערכת פגיעה חכמה בחוט השדרה של אוניברסיטת גואנגז'ו ג'ינאן (מערכת G smart SCI). תקן את האימובילייזר בעמוד השדרה לשיתוק העכבר על שולחן המוביל. הגדר פרמטרי השפעה באמצעות מסך מגע. השתמש במיקרודרייבר רוחבי כדי לכוונן את המיקומים הרוחביים של המוביל והשתמש במסך המגע כדי לכוונן את המיקומים הקדמיים. מד טווח הלייזר מאשר את מיקום הפגיעה ומודד את גובה הפגיעה כך שראש הפגיעה יכול להכות במדויק בהתאם למיקום הפגיעה ולעומק שנקבעו. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-2
איור 2: מסך המגע של הפעולה. (A) בדף הפרמטרים, ניתן להגדיר את פרמטרי הנזק, כולל מהירות פגיעה (0.5 -2.0 מטר לשנייה), עומק פגיעה (0 -3 מ"מ) וזמן שהייה (500 -2 מילישניות). (B) בעמוד הנע ניתן לקבוע את גובה ראש הפגיעה ואת מיקום קיבוע עמוד השדרה. (ג) בדף ההכנה, לחיצה על כפתור Ready תביא להתאמה אוטומטית של ראש הפגיעה וטבלת המנשאים למיקום מסוים בהתבסס על הפרמטרים שנקבעו. על ידי לחיצה על לחצן התחל , ראש ההשפעה יפגע בחוט השדרה בהתבסס על הפרמטרים שנקבעו. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-3
איור 3: חוט השדרה לאחר פציעה. (A) קבוצת דמה. האימובילייזר בעמוד השדרה שיתק את חוליות T10, וחוט השדרה נחשף לאחר כריתת למינקטומיה ללא נזק. (B) קבוצה של 0.5 מ"מ. חוט השדרה נפגע קל לאחר שנפגע בעומק של 0.5 מ"מ והייתה כמות קטנה של גודש. (C) קבוצה של 0.8 מ"מ. חוט השדרה נפגע בינוני והיה לו גודש ברור לאחר שנפגע בעומק של 0.8 מ"מ. (D) 1.1 מ"מ קבוצה. חוט השדרה נפגע קשה לאחר שנפגע בעומק של 1.1 מ"מ והיה עומס רב. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-4
איור 4: ציוני BMS. ציוני BMS של עכברים נרשמו מהיום הראשון שלאחר הניתוח ועד חודש לאחר הניתוח (n = 6 /group). *p< 0.05, ** p < 0.01, *** p < 0.001 בהשוואה לשימוש ב-ANOVA חד-כיוונית. תאריך מבוטא כממוצע ± שגיאת תקן של הממוצע (SEM). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-5
איור 5: בדיקת נפילה ובדיקת רוטרוד. (A) פגמים ברגל הגפיים האחוריות בעכברים עם דרגות שונות של פגיעות בעמוד השדרה (n = 6 /group). p <0.001 בהשוואה לשימוש ב-ANOVA חד-כיוונית. (B) ההשהיה לנפילה במהלך הרוטרוד המואץ הושוותה בקרב עכברים עם דרגות שונות של פגיעות בעמוד השדרה (n = 6 /group). * p < 0.05, *** p < 0.001 בהשוואה לשימוש ב-ANOVA חד-כיוונית. תאריך מבוטא כממוצע ± שגיאת תקן של הממוצע (SEM). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-6
איור 6: מבחן מסלול. (A, C) מדדי סדירות בעכברים עם דרגות שונות של פגיעות בעמוד השדרה (n = 6 /group). * p < 0.05, *** p < 0.001 בהשוואה לשימוש ב-ANOVA חד-כיוונית. (ב, ד) אזורי מגע מקסימליים אחוריים נותחו באופן אוטומטי באמצעות התוכנה (n = 6 /group). ** p < 0.01, *** p < 0.001 בהשוואה לשימוש ב-ANOVA חד-כיוונית. תאריך מבוטא כממוצע ± שגיאת תקן של הממוצע (SEM). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-7
איור 7: צביעת חוט השדרה ו-H&E. (A) חוט השדרה של עכברים עם דרגות פציעה שונות חודש לאחר הניתוח. (B) דמויות מוגדלות. (C) צביעת H&E של אתרי פגיעה בחוט השדרה בעכברים עם דרגות פציעה שונות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

דיון

פגיעה בחוט השדרה עלולה להוביל לליקויים סנסוריים ומוטוריים, שעלולים לגרום לליקויים פיזיים ונפשיים חמורים. בסין, שכיחות פגיעות בעמוד השדרה במחוזות שונים נעה בין 14.6 ל-60.6 למיליון18. העלייה בשכיחות של SCI תפעיל לחץ נוסף על מערכת הבריאות. כיום, אפשרויות הטיפול היעילות בפגיעה בחוט השדרה מוגבלות, פציעות משום שהפתומנגנונים ותהליכי התיקון שלה עדיין לא הובנו במלואם19. יש צורך ליצור מודלים מדויקים וניתנים לשחזור של פגיעה בחוט השדרה בבעלי חיים כדי לחקור את הפתומנגנונים ותהליכי התיקון של פגיעות בחוט השדרה. לשם כך פיתחנו מכשיר מדויק, חוזר ופשוט לפגיעה בחוט השדרה.

מכשירים רבים, כולל NYU-MASCIS impactor, infinite horizon impactor ו-OSU impactor משמשים ליצירת מודלים של קונטוזיה של פגיעות בעמוד השדרה 8,9,12,13,20. מכשירים אלה מורכבים לתפעול ועלולים לייצר טעויות גדולות עקב מיומנויות שונות של כוח אדם. יתר על כן, ישנם פגמים שונים בעיצובים של מכשירים אלה שהופכים אותם לפחות מדויקים וניתנים לשחזור6. המיקום הספציפי של הפגיעה בחוט השדרה קובע את חומרתה, ולכן במהלך הקמת מודלים של פגיעה בחוט השדרה, שיטת המיקום קובעת את דיוק המידול21. מערכת G smart SCI משתמשת במד טווח לייזר כדי לאתר את אתר הפגיעה בעמוד השדרה ומתאימה את גובה ראש הפגיעה בהתבסס על נתוני מד המרחק כדי להגדיר את עומק הפגיעה. מכשיר הקשה נוסף המשתמש במיקום לייזר הוא מכשיר מערכת הפציעה של לואיוויל (LISA) מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת אינדיאנה15. למרות ש-LISA משתמשת במיקום לייזר, היא דורשת קביעה ידנית והתאמה של גובה ראש הפגיעה כדי להשיג עומק מכה מבוקר, מה שמגביר את ההתערבות האנושית. בינתיים, LISA משתמשת בשביתות פניאומטיות ושליטה במחשב נייד, הדורשות יותר שטח ניסוי ומגדילות את עלויות התפעול10. מערכת G smart SCI מפחיתה טעויות אנוש על ידי אוטומציה חלקית של תהליך התפעול והיא קלה להזזה בגלל העיצוב הקל שלה.

בהתבסס על פרמטרים מוגדרים, המכשיר יכול להשפיע במדויק על חוט השדרה של עכברים, ובכך ליצור מודלים עם דרגות שונות של פגיעות בעמוד השדרה. במחקר זה, עכברים עם דרגות שונות של פגיעות בעמוד השדרה הראו הבדלים משמעותיים בתפקודי הגפיים האחוריות. חשוב לציין, הבדיקות ניתנות לשחזור ויכולות ליצור באופן עקבי מודלי SCI.

בפרוטוקול, השלבים הקריטיים ביותר כוללים ביצוע מדויק של למינקטומיה, ייצוב עמוד השדרה של עכברים ושימוש בלייזר למיקום מדויק כדי להבטיח את הדיוק והחזרתיות של הניסוי. במהלך תהליך העיצוב, ביצענו כמה שיפורים במכשיר. גילינו שלאחר השביתה, השלב לא יכול היה לחזור בקלות לנקודת הטווח, ולכן הוספנו כפתור כדי לחזור לנקודת הטווח. יתר על כן, הפרמטרים הרצויים לא ניתן להתאים במהירות, ולכן, הוספנו מקלדת מספרית עבור קלט. גם הכונן האלקטרומגנטי לטעינה איטית בגרסה הראשונה שופר. מכשיר זה מוגבל כיום להקמת מודלים של עכברי קונטוזיה של פגיעה בחוט השדרה החזי. יש לבצע מחקרים כדי לתמוך בשימוש במכשיר זה בהקמת מודלים של פגיעה בחוט השדרה של חולדות או מודלים של פגיעה בחוט השדרה הצווארי.

יתר על כן, ד"ר בילגן מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת קנזס תיאר מכשיר השפעה מבוקר מחשב, שיכול לגרום לפגיעות במערכת העצבים המרכזית (CNS), כולל פגיעה מוחית טראומטית (TBI) ופגיעה בעמוד השדרה (SCI)22. בדומה למכשיר שלנו, גם מכשיר זה משתמש במגוון ציוד ומערכות מסחריות, ולכן הוא מוסחר בהצלחה ונעשה בו שימוש23. לציוד שאנו מתארים יש מאפיינים של אוטומציה, דיוק ונוחות, והוא צפוי להיות מסחרי בעתיד ולהועיל לחוקרי פגיעות נוספות בעמוד השדרה.

לסיכום, תכננו משפיען אוטומטי על חוט השדרה של העכבר כדי ליצור מודלים של קונטוזיה SCI. המכשיר משפר את הדיוק באמצעות מד טווח לייזר ומפחית טעויות אנוש באמצעות תהליך הפעלה אוטומטי. יתר על כן, מערכת G Smart SCI קלה יותר לתפעול ולנשיאה מאשר מכשירים אחרים, ומביאה נוחות לחקר פגיעות בעמוד השדרה. חשוב לציין, המכשיר יכול ליצור באופן מדויק ומשכפל סוגים שונים של מודלים של עכברי SCI בהתאם לצרכי הניסוי.

גילויים

המחברים מצהירים כי אין אינטרסים כלכליים מתחרים.

תודות

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין, מס '82102314 (ל- ZSJ), ו- 32170977 (ל- HSL) והקרן למדעי הטבע של מחוז גואנגדונג, מס '2022A1515010438 (ל- ZSJ) ו- 2022A1515012306 (ל- HSL). מחקר זה נתמך על ידי התוכנית הטכנולוגית הקלינית של בית החולים המסונף הראשון של אוניברסיטת ג'ינאן, סין, Nos. JNU1AF- CFTP- 2022- a01206 (ל- HSL). מחקר זה נתמך על ידי פרויקט תוכנית המדע והטכנולוגיה של גואנגז'ו, מס' 202201020018 (ל-HSL), 2023A04J1284 (ל-ZSJ) ו-2023A03J1024 (ל-HSL).

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
0.01M PBS (אבקה, pH7.2-7.4)Solarbio LifeSciences P1010
2,2,2-TribromoethanolMacklin75-80-9
4% paraformaldehyde רקמות מקבעBiosharp life scienceBL539A
ביומיקרוסקופLeicaLCC50 HD
CatWalk Noldus טכנולוגיית מידעCatWalk XT 9.1
כיסוי זכוכיתCITOTEST Scientific10212432C
מכונת הטבעהChangzhou Zhongwei מכשיר אלקטרוניBMJ-A
אתנול מוחלטDAMAO64-17-5
FootFaultScanClever Sys Inc.-
שקופית זכוכיתCITOTEST Scientific80302-2104
ערכת צביעת המטוקסילין ואאוזיןBeyotime BiotechnologyC0105S
מקדחת מיקרו שחיקה FEIYUBIO19-7010
מקבע עמוד השדרה של העכברRWD מדעי החיים68094
מיקרוטום פרפיןתרמו שנדון עדינות 325
רוטרוד לעכבריםאוגו באזיל47600
סטריאומיקרוסקופKUY NICESZM-7045
טרט-אמיל אלכוהולמקלין75-85-4
קסילןסין נשיונל פרמצבטיקה#10023418

מקורות

  1. Venkatesh, K., Ghosh, S. K., Mullick, M., Manivasagam, G., Sen, D. Spinal cord injury: pathophysiology, treatment strategies, associated challenges, and future implications. Cell and Tissue Research. 377 (2), 125-151 (2019).
  2. Chiu, C. W., Cheng, H., Hsieh, S. L. Contusion Spinal Cord Injury Rat Model. Bio Protocol. 7 (12), e2337(2017).
  3. Thygesen, M. M., Guldbæk-Svensson, F., Rasmussen, M. M., Lauridsen, H. Contusion Spinal Cord Injury via a Microsurgical Laminectomy in the Regenerative Axolotl. Journal of Visualized Experiments. (152), 60337(2019).
  4. Anderson, T. E. A controlled pneumatic technique for experimental spinal cord contusion. Journal of Neuroscience Methods. 6 (4), 327-333 (1982).
  5. Allen, A. R. SURGERY OF EXPERIMENTAL LESION OF SPINAL CORD EQUIVALENT TO CRUSH INJURY OF FRACTURE DISLOCATION OF SPINAL COLUMN: A PRELIMINARY REPORT. Journal of the American Medical Association. LVII (11), 878-880 (1911).
  6. Cheriyan, T., et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord. 52 (8), 588-595 (2014).
  7. Yan, R., et al. A modified impactor for establishing a graded contusion spinal cord injury model in rats. Annals of Translational Medicine. 10 (8), 436(2022).
  8. Gruner, J. A. A monitored contusion model of spinal cord injury in the rat. Journal of Neurotrauma. 9 (2), 123-126 (1992).
  9. Ghnenis, A. B., et al. Evaluation of the Cardiometabolic Disorders after Spinal Cord Injury in Mice. Biology (Basel). 11 (4), 495(2022).
  10. Scheff, S. W., Rabchevsky, A. G., Fugaccia, I., Main, J. A., Lumpp, J. E. Jr Experimental modeling of spinal cord injury: characterization of a force-defined injury device. Journal of Neurotrauma. 20 (2), 179-193 (2003).
  11. Hong, Y. R., et al. Ultrasound stimulation improves inflammatory resolution, neuroprotection, and functional recovery after spinal cord injury. Scientific Reports. 12 (1), 3636(2022).
  12. Noyes, D. H. Electromechanical impactor for producing experimental spinal cord injury in animals. Medical & Biological Engineering & Computing. 25 (3), 335-340 (1987).
  13. Stokes, B. T., Noyes, D. H., Behrmann, D. L. An electromechanical spinal injury technique with dynamic sensitivity. Journal of Neurotrauma. 9 (3), 187-195 (1992).
  14. Pearse, D. D., et al. Histopathological and behavioral characterization of a novel cervical spinal cord displacement contusion injury in the rat. Journal of Neurotrauma. 22 (6), 680-702 (2005).
  15. Wu, X., et al. A Tissue Displacement-based Contusive Spinal Cord Injury Model in Mice. Journal of Visualized Experiments. (124), 54988(2017).
  16. Forgione, N., Chamankhah, M., Fehlings, M. G. A Mouse Model of Bilateral Cervical Contusion-Compression Spinal Cord Injury. Journal of Neurotrauma. 34 (6), 1227-1239 (2017).
  17. Ji, Z. S., et al. Highly bioactive iridium metal-complex alleviates spinal cord injury via ROS scavenging and inflammation reduction. Biomaterials. 284, 121481(2022).
  18. Chen, C., Qiao, X., Liu, W., Fekete, C., Reinhardt, J. D. Epidemiology of spinal cord injury in China: A systematic review of the chinese and english literature. Spinal Cord. 60 (12), 1050-1061 (2022).
  19. Flack, J. A., Sharma, K. D., Xie, J. Y. Delving into the recent advancements of spinal cord injury treatment: a review of recent progress. Neural Regeneration Research. 17 (2), 283-291 (2022).
  20. Khuyagbaatar, B., Kim, K., Kim, Y. H. Conversion Equation between the Drop Height in the New York University Impactor and the Impact Force in the Infinite Horizon Impactor in the Contusion Spinal Cord Injury Model. Journal of Neurotrauma. 32 (24), 1987-1993 (2015).
  21. Alizadeh, A., Dyck, S. M., Karimi-Abdolrezaee, S. Traumatic Spinal Cord Injury: An Overview of Pathophysiology, Models and Acute Injury Mechanisms. Frontiers in Neurology. 10, 282(2019).
  22. Bilgen, M. A new device for experimental modeling of central nervous system injuries. Neurorehabilitation and Neural Repair. 19 (3), 219-226 (2005).
  23. Khan, M., et al. GSNOR and ALDH2 alleviate traumatic spinal cord injury. Brain Research. 1758, 147335(2021).

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

מודל פגיעה מכנית (Contusive)חוט השדרה של עכברסולם באסו לעכבריםבדיקות התנהגותיותצביעת המטוקסילין-אוסיןחיישן מרחק לייזרמבחן רוטארוד (Rotarod)מבחן קט-ווק (Catwalk)
משפיען אוטומטי למודל פגיעה מתמשכת בחוט השדרה בעכברים
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.