Establishing a Mouse Contusion Spinal Cord Injury Model Based on a Minimally Invasive Technique

Elham Yilizati-Yilihamu Elzat; Xiangchuang Fan; Zimeng Yang; Zhongze Yuan; Yilin Pang; Shiqing Feng

doi:10.3791/64538

JoVE Journal
Neuroscience

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JoVE Journal Neuroscience

Establishing a Mouse Contusion Spinal Cord Injury Model Based on a Minimally Invasive Technique

低侵襲法に基づくマウス挫傷脊髄損傷モデルの確立

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September 7, 2022

DOI: 10.3791/64538-v

Elham Yilizati-Yilihamu Elzat¹, Xiangchuang Fan¹, Zimeng Yang¹, Zhongze Yuan¹, Yilin Pang², Shiqing Feng^1,2

¹Department of Orthopaedics,Qilu Hospital of Shandong University, ²Department of Orthopaedics,Tianjin Medical University General Hospital

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study presents a novel minimally invasive technique for creating a reproducible spinal cord injury model, effectively reducing operative damage and preserving anatomical morphology in experimental animals. The method enhances the reliability of results, thereby facilitating investigations into disease repair mechanisms.

Key Study Components

Area of Science

Neuroscience
Spinal Cord Injury
Experimental Models

Background

Spinal cord injuries often lead to drastic functional impairments.
Current techniques may cause excessive physical damage during procedures.
Minimally invasive methods are essential for maintaining tissue integrity.
Reliable models are crucial for exploring reparative mechanisms post-injury.

Purpose of Study

To establish a reliable and reproducible spinal cord injury model.
To reduce operative trauma while maintaining anatomical details.
To facilitate future research on spinal injury mechanisms and reparative strategies.

Methods Used

The surgical platform includes an operating table, stabilizer, and an impactor tip.
The model utilizes a mouse, targeting spinal cord injury by using different weights for varying injury severity.
Step-by-step procedural details include laminectomy and careful exposure of the spinal cord.
Tissue responses were monitored through microscopic examination post-injury.
This technique allows for controlled observation of the injury process and associated anatomical changes.

Main Results

Different severities of injury exhibited distinct morphological changes in spinal cord tissue.
Observations revealed variations in white matter integrity and the response of surrounding tissues.
Scar formation dynamics were noted, correlating with injury severity.
The model demonstrated effective visualization of injury progression and tissue response.

Conclusions

The study successfully demonstrates a less invasive approach to spinal cord injury modeling.
This technique enables more accurate studies on injury mechanisms, paving the way for better therapeutic strategies.
Enhancements in model reproducibility contribute significantly to neuroscience research and its applications in spinal repair.

Frequently Asked Questions

What are the advantages of this spinal cord injury model?

The model minimizes operative damage while preserving anatomical structures, leading to more reliable experiments.

How is the spinal cord injury implemented in this study?

Injury is induced by dropping calibrated weights from a specified height using an impactor assembly, which allows precise control over injury severity.

What types of data are obtained from using this model?

The model provides data on tissue morphology, degree of injury, and the response of the spinal cord over time, observable under a microscope.

How can this method be adapted for other types of research?

This technique can be modified for other models of spinal injury or adapted for various experimental conditions by changing weight and procedural steps.

What are some key limitations of this model?

While minimally invasive, careful operator skill is needed to avoid unintended damage, and the model may not fully replicate human spinal cord injuries.

What implications does this study have for understanding spinal cord repair?

The findings contribute to a better understanding of spinal cord injury mechanisms, which may inform future therapeutic approaches and interventions.

Who conducted the procedures described in the study?

The procedures were performed by postgraduate and undergraduate students, indicating the method's accessibility for training purposes.

低侵襲技術とシンプルな実験装置は、実験動物への手術損傷を減らし、解剖学的形態の維持を可能にすることにより、脊髄損傷モデルの再現性を向上させます。信頼性の高い結果と再現可能な手順により、病気の修復のメカニズムの調査が容易になるため、この方法は価値があります。

低侵襲技術は、過度の物理的損傷によって引き起こされる不安定性の流れを減らします。脊髄微小環境を精密に解析するための培養この技術は、アランの古典的な離脱原理と正確な操作手順を組み合わせて、再現可能な脊髄損傷モデルを確立します。

このプロトコルの主な焦点は、解剖学的構造に精通することです。私のような2年生でもフォローしやすいです。手順を実演するのは、Qilu病院のXiangchuang Fan A大学院生、Zhongze Yuan、ZimengYangです。

山東大学チールー医科大学の学部生。t-bralスタビライザーとインパクターチップの上に外科手術台を備えたプラットフォームを組み立て始めます。先端を置くと、袖に正確な脊髄の位置が配置されます。

実験の体重低下の適切な質量(軽度、中等度、重度のグループでそれぞれ1.3、2.0、2.7グラム)を選択します。プルピンをウェイトドロップの穴に差し込みます。プルピンをXYZアームの溝に取り付けて、ウェイトドロップをスリーブの上部に組み立て、位置決めが完了するとウェイトが解放されてインパクターチップに当たるようにします。

その結果、脊髄の挫傷、および脊髄の変化が顕微鏡下で観察される。マウスを手術台の指定された部分の腹臥位に置きます。手術顕微鏡で、骨の部分から片側の13番目の肋骨を探索します。

正中線の棘突起を肋骨角の領域に軽く触れ、次に吻側に向かって、12番目と13番目の胸椎の間の棘間腔を見つけます。12番目と13番目の胸椎のスペースから吻側まで、9番目と10番目の胸椎の間の棘間空間を探索します。T9の棘突起に沿って傍脊髄筋をマイクロハサミで両側の前部および後部のファセット関節まで解剖します。

マイクロリトラクターで傍脊髄筋を引っ込め、椎弓板の軟部組織、およびT8からT9、およびT9からT10の棘間腔をマイクロハサミできれいにします。T9椎弓切除術を行うには、顕微手術鉗子でT9の棘突起をクランプします。少し持ち上げて、マイクロハサミを椎弓板の右背側外側に沿って平行に挿入します。

脊髄の損傷を避け、マイクロハサミで椎弓板を切り取ります。左側で繰り返すと、脊髄が露出する可能性があります。椎骨を固定する前に、ユニバーサルアームを緩め、椎骨スタビライザーのマイクロ蚊鉗子で椎骨の両側にある9番目から10番目のファセットジョイントをゆっくりとクランプします。

マイクロ蚊鉗子のネジを締めると、椎骨が安定します。脊髄を水平面に合わせます。ユニバーサルアームを締めると、椎骨が固定されます。

T9レベルの脊髄が露出し、椎骨が固定されたら、手術用顕微鏡の下のスリーブの内側の先端で脊髄を狙います。T12からT13の棘間腔の位置を特定した後、インパクターの端が観察窓のマークと一致するまでスリーブを下げ、指定された高さ22ミリメートルに達します。プルピンを引き出して重量を解放します。

挫傷が終わったらインパクターを取り外し、手術顕微鏡で脊髄損傷の程度を観察します。軽度群では、中等度群では淡赤色の変化が見られます。損傷視力は3〜4秒で暗赤色を示し、おそらく隆起が観察されます。

重症群では、暗赤色の徴候がすぐに現れることがあり、硬膜の明らかな隆起が現れますが、硬膜はまだ一貫した形をしています。病変の面積は、受傷後1日目に軽度群から重症群へと徐々に有意に増加した。一方、脊髄両側の白質の連続性は軽度群の方が良好であった。

間質性浮腫の特徴である観察可能な小さな丸い液胞を有する。中等度群では、白質は連続性が悪く、腹側白質の構造は秩序化されていなかった。重症群では、腹側白質がより重度の破壊を示し、損傷の中心に空洞の広い領域が現れました。

さらに、周囲の組織は赤血球の明らかな充満を示し、中央管近くの赤血球はストリップに集まりました。重なり合う瘢痕形成星状細胞は、3つの損傷グループすべての中央に見られました。損傷領域の長さとともに、損傷の重症度とともに増加し、瘢痕の直径は減少した。

これは、瘢痕拘縮の存在を示唆しており、これは脊髄径の減少をもたらし得る。椎弓板の前後の軟組織を可能な限り除去することで、椎弓板の弛緩が容易になり、平行切断時の脊髄の損傷を防ぐことができます。本技術は、単純で再現性があり、侵襲性の低い動物モデルを提供する。

心的外傷後脊髄損傷、特に挫傷損傷。

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