심각한 척수 손상은 종종 조직 결함을 초래합니다. 급성 손상 후 및 완전한 척수 절개 후 5주 후에 기계적 마이크로 커넥터 시스템의 이식을 통해 쥐의 조직 적응, 재생 반응 및 기능 개선을 촉진하기 위해 이러한 격차를 성공적으로 메우기 위한 두 가지 가능성이 설명됩니다.
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방법 논문
실험 전략은 급성 및 만성 병변 후 부상 척수에서 큰 조직의 차이를 극복하기
* These authors contributed equally
이 논문에서
요약
초록
척수 손상 (SCI) 축삭의 재생을 방해 병변 코어의 흉터 형성 한 후. 척수 종양 절제 또는 유입 및 환부 넘어 일반 조직 복구뿐만 아니라 신경 섬유 재생 성장 촉진에 도움을 줄 수 외상성 사고로 인한 조직 결함 모독 후 상처 부위를 브리징. 두 실험적인 치료 전략을 제시하는 일 : 급성 완전히 횡단 흉부 쥐의 척수에 신규 마이크로 디바이스 (1) 이식이 척수 조직 덩어리를 절단하고, 만성 병변 쥐의 SCI 사이트 (2) 폴리에틸렌 글리콜 충전 후 재 적응할하기 흉터 절제술. 이 모델의 만성 척수 병변은 치료 전에 오주을 입은 한 완전한 척수 절개입니다. 두 방법은 최근에 매우 유망한 결과와 승진 축삭 재성장, 유익한 세포 침윤 및 기능 개선을 달성척수 손상의 쥐 모델이다.
기계적 마이크로 시스템 (MMS)가 MMS에 부압을 적용하기위한 출구 튜브 시스템과 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA)로 구성된 멀티 - 채널 시스템 루멘 따라서 허니컴 구조의 구멍에 척수 덩어리 당기는. 1 밀리 조직의 간극에 주입 한 후, 조직 장치로 흡입된다. 또한, MMS의 내벽은 잘 조직 접착 미세 구조화된다.
만성 척수 손상 방식의 경우에는 척수 조직 - 흉터 채워진 병변 영역을 포함한 - 길이 4mm의 면적에 걸쳐 절제된다. 미세 수술 흉터 절제술 후 결과 캐비티 세포 침윤, 혈관 재, 축삭 재생 및 생체 내에서조차 컴팩트 재유 수화를위한 훌륭한 기질을 제공하기 위해 발견 된 폴리에틸렌 글리콜 (PEG 600)으로 가득합니다.
서론
척수 외상뿐만 아니라 임의의 재생 반응을 방해 조직 결함에서 축삭 그러나 상기 결과의 손실에 이르게 (검토를 위해, 2 참조). 척수 조직은 종종 및 병변 주변 낭종 형성이나 구멍을 선도 차 변성을 통해 손실됩니다. 대부분의 실험적인 치료 개입은 건강한 조직의 나머지 테두리 부분 절개, 호감이나 타박상 부상 등 불완전 척수 손상에 초점을 맞 춥니 다. 종양 절제 등의 외상 사고 나 수술 개입으로 인한 총 transections 같은 완전한 상해를 들어, 매우 제한된 치료 옵션 오늘 3,4 사용할 수 있습니다. 완전한 절개 후 척추 밑둥에 수축 티슈 결과 정비사 장력 척수에 작은 갭을두고. 대부분의 전략은 조직, 세포 또는 매트릭스 5,6이 격차를 채우기에 초점을 맞 춥니 다.
여기서, 다른 전략신규 마이크로 장치 (7)를 사용하여 분리 된 덩어리 즉 재 적응되게한다. 두 덩어리를 재 적응할하기 위해 기계적 힘이 (도 1)을 달성하기 위해 약간의 음압으로 적용되어야한다. 기계적 마이크로 시스템 (MMS)의 출구 배관 시스템을 구비 벌집 구멍 (도 1a)과 함께 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA)의 멀티 채널 시스템이다. 이는 쥐 (도 1C)의 전체 척추 절개 인한 조직 갭으로 주입된다. 하나의 튜브는 MMS (도 1D)에 부압을 적용하기 위해 진공 펌프에 연결될 수있다. 압력은 압력 (그림 1B) 해제 될 때 장소에서 조직을 유지하기 위해 마이크로 벽이있는 MMS의 벌집 모양의 구멍에 연결이 끊어진 척수 젊고 아름다운 여자를 가져옵니다. 튜브는 수술 후 그대로 순서대로 삼투압 미니 펌프에 부착 될 수있다병변 코어 (그림 1E-F)에 물질을 주입합니다.
척수 척추 종양의 수술 적 제거 또는 지금까지 MMS에 의해 극복 할 수없는 몇 밀리미터, 많은 조직 격차로 이어지는 단단한 만성 병변 흉터에서 전체 병변 결과의 또 다른 유형의 급성 절개 게다가. 척수 외상 환자의 대부분은 만성 상처 겪는다. 이들 환자에있어서, 완전히 개발 흉터 병변 코어를 차지한다. 병변의 흉터 제거 수술은 현재 실험 SCI 8,9 후에 조사되는 치료를위한 개념이다. 절제 과정 자체가 상당한 추가적인 손상을 초래하지 않고 수행 할 수 있지만, 얻어지는 조직 갭 척수 손상의 구체적인 경우에 가능하고 조직의 재생을 촉진하고, 적절한 행렬, 신경 섬유의 재생과 함께 가교 될 필요 유지 된 운동 기능을 촉진합니다. 그것은이었다저 분자량 폴리에틸렌 글리콜 (PEG 600)가 이러한 목적에 매우 적합한 재료 인 것을 발견했다. 면역 원성 및 매우 낮은 점도의 그것의 부족은 주변 조직에 원활하게 통합 할 수 있습니다. 매우 중요 - - 내림차순 소형 수초 (8)에 의해 섬유 책자뿐만 아니라 ensheathment 오름차순의 축삭의 재생 및 신장 생체 고분자의 삽입 혼자 내피 세포, 말초 슈반 세포와 성상 세포, 등 유익한 세포의 침윤을 촉진한다. 이러한 재생 응답이 오래 기능 개선 수반되는 것으로 밝혀졌다. 흉터 조직 및 PEG (600)의 후속 주입 절제술의 조합은 실질적으로 척수 조직의 결함을 해소하는 안전하고 간단하면서도 매우 효율적인 수단을 제공한다.
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프로토콜
동물의 안전과 편안함을위한 제도적 지침을 준수하고, 모든 수술 개입과 사전 및 사후 수술 동물 관리는 독일의 동물 보호 법률 북한 Rhine- 베스트 팔렌 (주 사무소, 환경 및 소비자 보호, LANUV 노르 트라 인 베스트 팔렌을 준수 제공되었다 ).
여성 위 스타 쥐의 흉부 척수 1. 전체 절개 (2백20~2백50그램)
- 척수의 준비
- 이소 플루 란 흡입 마취를 사용하여 (1 - 2의 비율이 O / NO 2의 이소 플루 란의 3 % : 2), 카프로 펜 (피하 [SC] 5 ㎎ / ㎏)을 일시 주사. 카프로 펜과 아편 유사 프레 노르 핀 (0.02 ㎎ / ㎏ SC)의 조합을 권장합니다. 집게와 자극을 곤란에 면봉과 발 철수 반사와 가벼운 터치로 눈 뚜껑 반사가 더 이상 관찰 할 때 수술을 시작합니다.
- 본체 temperatu을 유지하도록 37 ° C로 가열 된 담요 동물을 배치눈에 수술을 넣어 눈 연고 동안 재 마취 동안 건조를 방지 할 수 있습니다.
- 동물의 등을 면도와 피부 소독제로 피부를 준비합니다.
- 수술 블레이드와 4cm의 흉부 척추를 따라 중간 선에서 피부를 잘라 엽니 다. 이 단계에서 모든 절차에 대한 수술기구를 소독 (멸균 또는 침수는 살균) 사용합니다.
- 작은 근육이 클램프를 사용하여 흉부 척추 위의 근육을 수축.
- 척추 뼈가 평면 때까지 조심스럽게 뼈의 작은 조각을 클리핑하여 뼈 rongeur와 흉부 레벨 8 (Th8) 및 TH9의 가시 돌기를 제거합니다.
- 극돌기 TH7에서 척추를 해제하고 후궁 절제술이 Th8 및 TH9에서 수행 될 때까지 주동이의에 꼬리에서 척추 뼈의 작은 조각을 클립하는 rongeur를 사용하여 해부학 집게를 사용합니다. 조심스럽게 한 번에 척추 뼈의 몇 가지 아주 작은 조각을 제거하여 그것을 손상시키지 않고 경막을 노출.
- 가시 돌기 TH7과 Th10에서 2 안정화 클램프에 의해 백본 클램프, 척추에서 호흡 운동을 풀다하기 위해 동물을 올립니다.
- 흉부 레벨 8/9에서 척수의 절개를 완료
- 가로 방향으로 잘 눈 가위로 뇌경막을 잘라 미세 집게와 뇌경막를 들어 올립니다.
- 미세 집게와 뇌경막의 측면을 잘라 끝을 잡고 뇌경막과 arachnoidea 사이의 subarachnoidic 공간으로 척추 후크를 삽입합니다. 집게 또는 척수 후크 중 하나와 피아 또는 뇌경막에 따끔 따끔하지 않음으로써 수막의 손상을 방지.
- 천천히 (PIA는 그대로입니다) 경질로 찌르 않도록주의하면서, 척수 조직을 따라 모든 것을 배치 할 후크를 돌립니다.
- 간격이 척수 조직과 경막 사이의 복부 측면에서 볼 때까지 위쪽으로 2mm - 약 1 척수를 들어 올립니다.
- 공간 betwee에 잘 눈에 가위를 삽입척추 훅이 자리에 남아있는 동안 n은 경질과 피아와 척수를 잘라.
- 두 집게와 척수의 두 덩어리를 들어 올리고 시각적으로 완전 절개를 보장합니다.
- 만성 부상으로 제어 병변 동물과 동물, 모노 필라멘트 비 흡착 9.0 스레드 중단 봉합에 의해 경질을 닫습니다.
- 만성 병변에 대한 부분 1.6를 따릅니다.
- MMS의 주입
- 척추의 각 측면에 누워 두 개의 튜브와 부상 사이트 위의 MMS를 놓고 병변 캐비티에 내려 놓습니다.
- 비 흡수성 4-0 스레드 척추 측의 근육 봉합사 튜브는 MMS의 안정화를 보장한다. 이 단계에서 집게를 사용하여 MMS의 고정을 확인합니다.
- 미세 가위로 절단하여 MMS 커넥터 핀을 제거합니다.
- MMS는 위의 경질을 닫고 9.0 스레드를 봉합.
- 진공 펌프에 하나의 튜브를 연결하고 밀봉클램핑에 의해 다른.
- MMS는 루멘에 척수 젊고 아름다운 여자를 빠는 오픈 튜브를 통해 진공 펌프에 의해 MMS에 부드러운 음의 압력을 적용합니다. (10 분 최대) 몇 분 동안 부압을 적용하고 센서에 의해 모니터 (250-350 밀리바).
- MMS는 가까운 튜브를 잘라 튜브를 제거합니다. 단계 1.6를 계속합니다.
- 초기 부상 후 5 주에서 만성 병변 흉터를 포함하여 척수 조직의 절제
- 1.1.5 - 1.1.1 단계를 따릅니다.
- 척수의 상단에 갈색 노란색 모양과 딱딱한 조직에 의해 흉터 조직을 식별합니다. 부드럽게 미세 집게로 잡고 미세 가위로 절단하여 흉터 조직의 표면층을 제거합니다. 이 방법으로, 척수 손상 영역을 포함하는 조직을 노출 절제술의 위치를 재 - 연다. 경질 봉합이 시각적으로 식별 될 때 준비를 중지합니다.
- 2 안정화 스핀에 클램프로 백본을 클램프OU를 처리 TH7과 Th10, 다음은 척추에서 호흡 운동을 풀다하기 위해 동물을 상승.
- 작은 판지 눈금자 절제 될 척수 영역을 측정 (길이 : 5 mm)를 조직의 후속 제거 할 수 횡 절개 조직이 각 영역의 에지를 표시한다.
- 절단 및 흡입의 조합을 통해 흉터 조직을 제거합니다. 횡 절개와 척수에서 분리 된 조직을 꺼냅니다. 이 조직의 제거를 허용하기에 충분한마다 부드러운 흡입을 사용한다. 또한, 때마다 흉터 조직의 단단한 질감, 조직의 열망이 너무 어렵게 절단이 조직을 제거하는 미세 가위를 사용합니다.
- 출혈이 가라 때까지 조직 간격으로 지혈 젤라틴 스폰지의 조각 (약 5mm X 5mm X 5mm 큐브)를 삽입합니다. 이 액체로 적셔 같이 젤라틴 스폰지는 즉시 크기로 축소됩니다.
- ImplaPEG (600)의 ntation
- 37 ° C로 가열하여 주입 순수 원액 PEG (600) 1 ㎖를 준비합니다.
- 젤라틴 스폰지를 제거합니다.
- 10 μL 주사기 또는 10 μL 피펫을 사용하여 간격으로 PEG의 - (7 ㎕의 약 5) 충분한 양을 넣습니다.
- 조심스럽게 봉지 / 경질 여분의 조각 (약 5mm × 4 ㎜)이있는 영역을 커버.
- 조직 접착제 몇 방울 근육 조직 주변의 시일을 고정한다. PEG의 충전 절제술 격차의 상단에 밀봉 제를 놓습니다. 실런트의 미끄러짐을 방지하기 위해 주변의 근육 조직에 밀봉 모서리를 고정하는 조직 접착제 작은 방울을 사용한다. 참고 : 척수 조직에 조직 접착제의 누출을 피하십시오!
- 조직과 수술 후 관리의 결산
- 꼰 흡착 4-0 스레드 중단 봉합과 계층에 대한 봉합 근육과 피부 층
- (염화나트륨을 염화나트륨 2 × 250 mL로 주입[0.9 %]) 수술 후 수분 보충을위한 36 ° C 사우스 캐롤라이나에서. 5 ML의 염화나트륨의 단일 주입은 동물의 피부를 늘릴 것이며, 동물에게 불필요한 피해가 발생할 수 있습니다. 전체 의식이 회복 될 때까지 동물 무인 두지 마십시오.
- 수술 후 최소 2 일 동안 매일 카프로 펜 (SC 5 ㎎ / ㎏)을 주입한다. 3 - 이후 2 군에서 처음 2 일 동안 단일 케이지 주택의 동물.
- 첫 번째 수술 후 일주일 동안 항생제 치료 (enrofloxacin의 매일 경구 투여)을 적용합니다.
- 부드럽게 꼬리 지느러미하는 주동이에서 동물의 배를 통해 쓰다듬어에 의해 하루에 2 ~ 3 배에 배뇨 수동 방광를 수행합니다. 동물의 척추를 움직이지 꼬리에 동물을 들지 마십시오주의하십시오. 수동으로 전체 생존 기간 동안 매일 완전히 spinalized 동물의 방광을 무효. 주의하지 않고 동물에 의해 도달 할 수있는 높이에 음식 펠렛과 물 병을 배치주의해야자신의 hindpaws에 서. 뒷 분기 기능에 장애가되고 있지만, 동물 이동하고 수술 후 적극적으로 즉시 새장을 탐구한다. 사교적 인 그룹의 쥐를 유지하는 것이 좋습니다.
- 만성 병변의 경우 흉터 절제술 전에 오주의 동물의 생존 기간을 둡니다. 팔로우 1.4 단계를 반복합니다.
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결과
조직 보존, 축삭 재성장 및 척수의 급성 완전 절개 후 MMS 주입의 기능 혜택
MMS의 급성 주입이 완전히 횡단 척수 젊고 아름다운 여자를 안정화 및 조직 (B 대 그림 2A)의 수축을 감소 것을 증명한다. 시상 부분에서 트리 크롬 염색에 의해 가시화 된 바와 같이, 병변 코어의 섬유 성 흉터의 녹색 결합 조직 염색 MMS 이식 동물 (그림 2C)에 비해 제어 병변 동물 (그림 2D)에서 훨씬 밀도가 더 눈에 띄는 것입니다. 흥미롭게도, 제어 병변 동물에 비해 주입 된 MMS에서 ED-1에 대하여 면역 조직 염색으로 가시화으로 병변 부위의 대 식세포의 축적에 긴 생존 시간에 전혀 관찰 한 차이가 없었다 (도시 생략).
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토론
여기에 두 가지 수술 방법 (1) 급성 완전 절개 및 MMS 주입 및 (2) 만성 척수 병변 및 섬유 흉터 제거 플러스 PEG 매트릭스 주입 후 척수 조직 격차를 해소되게됩니다. 두 전략은 조직의 보존과 축삭의 재생뿐만 아니라 처리 된 동물의 중요한 전위의 기능 개선으로 이어질. MMS는 수술 후 회사 경막 봉합에 의해 척수 내에서 MMS의 적절한 고정을 주입 중요한 기술 단계입니다.
MMS는 인해를 통해 병변의 핵심으로 치료 활성 액체의 지방 주입 할 수의 구현 내부 마이크로 시스템, 예를 들면에 더 치료 가능성을 보유하고있다., 부착 삼투압 미니 펌프 (7). 의도 미래 임상 적 사용을 위해, MMS 재료는 생 흡수성이어야한다. 현재, 락 타이드 계 재료로 이루어지는 커넥터 시스템의 제조는테스트되고. 또한, 전자 전도성 재료로 MMS 코팅은 병변 치료 척수에 전계를인가하기 위해 설치된다.
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공개 사항
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감사의 글
독일 법정 피해 보험(DGUV), 하인리히 하이네 대학교 의학부 연구위원회
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| PEG 600 Ph EUR | 머크/VWR | 8,170,041,000 | |
| 젤라스티프트 젤라틴 스펀지 | sanofi Aventis | PZN-8789582 | |
| Nescofilm 실란트 | Roth | 2569.1 | |
| Baytril | Bayer | ||
| Rimadyl (Carpofen) | Pfizer | ||
| Forene (Isoflurane) | Abbvie | ||
| Kodan (피부 소독제) | |||
| Histoacryl (조직 접착제) | |||
| Friedman-Pearson Rongeur, 1 mm 컵, 스트레이트 | Fine Science Tools | 16020-14 | |
| 투인원 마이크로 스파튤라 - 12 cm | 파인 사이언스 도구 | 10091-12 | |
| Dumont #7 펜치 - Inox Medical | Fine Science Tools | 11273-20 | |
| Dumont #5/45 펜치 - Inox Medical | Fine Science Tools | 11253-25 | |
| 척수 후크 | 파인 사이언스 도구 | 10162-12 | |
| 가위 | 파인 사이언스 도구 | 14078-10 | |
| 클램프 | Aesculap | EA016R | |
| Ethicon Vicryl 4-0 | |||
| Bepanthen Augen- und Nasensalbe | Bayer | ||
| 해부학적 집게 | Fine Science Tools | 11000-13 | |
| 자체 유지 리트랙터 | Fine Science Tools | 17008-07 | |
| 스킨 클램프 | 파인 사이언스 도구 | 13008-12 | |
| Aluspray | 셀렉타벳 |
참고문헌
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- Schira, J., et al. Significant clinical, neuropathological and behavioural recovery from acute spinal cord trauma by transplantation of a well-defined somatic stem cell from human umbilical cord blood. Brain. 135, Pt 2 431-446 (2011).
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재인쇄 및 허가
