無限の地平線インパクターを用いた片側頚髄損傷の打撲のモデル

この手順の全体的な目的は、インフィニット・ホライズン・インパクターを用いて、頚椎の一側性挫傷モデルを誘導することです。これは、まずカスタム設計のフレームとクランプを作製し、次に頚椎をそのクランプに固定することで達成されます。

その後、動物をインパクト装置に配置し、脊髄損傷の準備をします。手順の最終ステップは、頸髄に損傷を与えることです。この手法により、持続的かつ十分な機能欠損を伴う、一貫性のある損傷モデルが作製されます。

最終的に、この損傷モデルの再現性の高さと低い罹患率は、脊髄損傷研究に使用される動物数を削減することにつながります。この手順を実演するのは、過去数年にわたり本モデルの開発を強力に推進してきた私の研究室のリサーチアソシエイトであるj Leeです。脊髄に一貫性のある再現可能な生物力学的負荷を加えるため、この手順ではInfinite Horizon（IH）脊髄損傷インパクトアクター、クランプ、および保持用フレームを使用します。

この動物は、IHインパクト装置を装着できるようにカスタム設計および作製されました。動物が外科的麻酔レベルに達したことを確認した後、動物を脳定位固定装置に固定し、背部の筋肉を慎重に切開して脊椎を露出させます。C4からC6の椎板を露出させた後、細い先端のFriedman Pearson 鉗子を用いて、C4からC6の横突起の下にクランプを適合させるため、脊椎の両側の横突起の下を切開します。

クランプの挿入を容易にするため、硬膜と脊髄を可視化できるように、左側のC5椎弓を慎重に除去します。腕の下に直径1.5 centimeterのロッドを滑り込ませて動物を支え、脊髄を高くします。クランプのジョーをC4からC6の側方横突起に取り付け、ネジを締めます。22.5度（22 and a half degree）の角度で固定されているフレームの中央2本のロッドにあるメタルホルダーにクランプを挿入します。

動物が水平に横たわるまでシザージャッキを上げます。クランプの上に小さな円筒形水準器を置き、クランプが水平であることを確認してください。その後、ネジを締め、すべてのネジがしっかりと固定され、装置全体が動きのない強固な状態であることを確認することが重要です。

IHインパクターの垂直調整ノブと2つの水平調整ノブを使用してインパクターチップを下げ、チップの中心がC6棘突起の頂点の上に位置するように合わせます。インパクターチップが中心に定まったら、Y軸調整ノブを1.4 millimeters回して、チップを左側に laterally 移動させます。次に、x軸水平調整ノブを使用して、チップをC5の中心に移動させます。

次に、チップを硬膜の直上まで下げ、インパクターのチップを灰白質の外側半分に向けます。垂直調整ノブを回して、チップを硬膜から4 mm上に上げます。綿棒を使用して、IHインパクターソフトウェア上の衝撃部位が乾燥していることを確認してください。

プログラムで希望の衝撃力を150 kilodonsに設定し、Start Experimentを選択して衝撃を与えます。このアニメーションでは、衝撃力150 kilodons、角度22.5度の設定で、頸髄の横断面において片側性損傷がどのように生じるかを示しています。挿入図には荷重-時間グラフが表示されています。

これらのグラフは、IHインパクト器を用いて加えられた典型的な150 kilo Dの挫傷における、記録された時間対変位および時間対力の関係を示しています。赤い矢印は、インパクト器が20 kilodonsに達し、変位の記録が開始された時点を示しています。記録によると、実際に得られた力は152 kilodonsであり、脊髄への衝撃または変位は1,287 µmであったことが測定されました。

4つの行動テストの結果、脊髄損傷によって、実験期間を通じて統計的に有意な四肢機能障害が認められ、これは同側の前肢のみに限定されていました。いずれの場合も、損傷後6週間にわたって障害が持続しました。典型的な150 kilo nine挫傷を横断する一連の脊髄切片では、損傷により同側の灰白質および白質に損傷が生じていることが示されています。

損傷側の赤核脊髄路および皮質脊髄路はともに損傷領域に含まれている。しかし、これらの路において一部の軸索が温存されている可能性は否定できない。80%以上の動物において、実質損傷は同側に限定されていた。

追加切片の定量化により、白質および灰白質の温存範囲の累積的な概算が得られます。本例では、損傷中心から吻側および尾側へ2,400 µmの範囲でした。対側と比較して、同側では白質の51.8%と灰白質の39.7%のみが温存されていました。このビデオを視聴することで、Infinite Horizon Impactorを用いて一貫性のある頸髄一側性脊髄損傷を誘導する方法について、十分に理解していただけるはずです。

この損傷モデルは、脊髄損傷に対する潜在的な前臨床治療法を検証するための貴重なツールとなるだけでなく、モデルの再現性が高いため、この種の脊髄損傷研究に使用される動物数を削減することが可能になります。また、本モデルの非常に魅力的な点として、動物の罹患率（モビディティ）が最小限に抑えられていることが挙げられます。機能欠損は片方の前肢に限定されており、このような罹患率を最小限にする取り組みは、前臨床脊髄損傷研究を行う上で重要な側面であると考えられます。