Een Contusive model van eenzijdige cervicale ruggenmerg letsel met behulp van de Oneindige Horizon Impactor

Het algemene doel van deze procedure is het induceren van een cervicaal unilateraal contusiemodel met behulp van de infinite horizon impactor. Dit wordt bereikt door eerst een op maat ontworpen frame en klem te construeren. Vervolgens wordt de cervicale wervelkolom op de klem gemonteerd.

Het dier wordt vervolgens in de impactor geplaatst ter voorbereiding op het ruggenmergletsel. De laatste stap van de procedure is het beschadigen van het cervicale ruggenmerg. Deze procedure produceert een consistent letselmodel met aanhoudende en voldoende functionele tekorten.

Uiteindelijk zorgen de reproduceerbaarheid en de lage morbiditeit van dit letselmodel voor een vermindering van het aantal dieren dat wordt gebruikt voor onderzoek naar ruggenmergletsel. De procedure zal worden gedemonstreerd door j Lee, een onderzoeksmedewerker uit mijn laboratorium, die de afgelopen jaren echt voorvechter is geweest van de ontwikkeling van dit model om consistente en reproduceerbare biomechanische krachten op het ruggenmerg uit te oefenen. Bij deze procedure worden de infinite horizon (IH) impactor voor ruggenmergletsel, een klem en een houderframe gebruikt.

Het dier werd op maat ontworpen en gebouwd om geschikt te zijn voor de IH-impactor. Nadat is bevestigd dat het dier een chirurgisch vlak van anesthesie heeft bereikt, wordt het dier in een stereotaxisch frame geplaatst en wordt de dorsale musculatuur zorgvuldig gedisseceerd om de wervelkolom bloot te leggen. Zodra de lamina van C4 tot C6 zijn blootgelegd, wordt met een fijn-gepunte Friedman-Pearson-curette een incisie gemaakt onder de transversusprocessen aan beide zijden van de wervelkolom, zodat de klem onder de transversusprocessen van C4 tot C6 kan worden geplaatst.

Verwijder voorzichtig de linker lamina van C5 om de dura en het ruggenmerg zichtbaar te maken en zo de plaatsing van de klem te vergemakkelijken. Schuif een staaf met een diameter van 1,5 centimeter onder de armen om het dier te ondersteunen en de wervelkolom op te tillen. Bevestig de klem op de laterale transversale uitsteeksels van C4 tot C6 en draai vervolgens de schroeven aan. Plaats de klem in de metalen houders op de twee middelste staven van het frame, die zijn vastgezet onder een hoek van 22,5 graad.

Draai de schaarheffer omhoog tot het dier plat ligt. Controleer of de klem horizontaal staat door een kleine waterpascilinder bovenop de klem te plaatsen. Draai de schroeven aan; het is belangrijk dat alle schroeven stevig vastzitten en de opstelling rigide is zonder enige beweging.

Laat de tip van de impactor zakken en richt deze met behulp van de verticale instelknop en de twee horizontale instelknop op de IH-impactor, totdat het midden van de impactortip boven de apex van het spinous proces van C6 zweeft. Zodra de impactortip gecentreerd is, draait u aan de instelknop van de Y-as voor een verplaatsing van 1,4 millimeter om de tip lateraal naar de linkerzijde te bewegen. Gebruik de horizontale instelknop van de x-as om de tip naar het midden van C5 te bewegen.

Breng vervolgens de tip naar beneden tot deze zich net boven de dura bevindt; de tip van de impactor moet gericht zijn op de laterale helft van de grijze stof. Draai aan de verticale afstelknop om de tip vier millimeter boven de dura te brengen. Zorg ervoor dat het impactgebied droog is door middel van een wattenstaafje in de IH impactor-software.

Stel de gewenste kracht in het programma in op 150 kilodons en selecteer 'start experiment' om de impact te triggeren. Deze animatie illustreert op een dwarsdoorsnede van het cervicale ruggenmerg hoe een unilateraal letsel wordt veroorzaakt bij een krachtinstelling van 150 kilodons en een hoek van 22,5 graden. De grafiek van kracht versus tijd wordt als inzet getoond.

Deze grafieken tonen de geregistreerde tijd versus verplaatsing en tijd versus kracht van een typische contusie van 150 kilo D, toegediend met de IH-impactor. De rode pijl geeft het tijdstip aan waarop de impactor 20 kilodons heeft bereikt en de registratie van de verplaatsing is gestart. De registraties laten zien dat de feitelijk behaalde kracht 152 kilodons was, en de impact of verplaatsing in het ruggenmerg werd gemeten op 1.287 micrometers.

De resultaten van vier gedragstests toonden aan dat het ruggenmergletsel leidde tot statistisch significante beperkingen van de vier ledematen die gedurende de gehele experimentele periode aanhielden, beperkt tot de ipsilaterale voorpoot. In alle gevallen hield de beperking volle zes weken na het letsel aan. Een reeks dwarsdoorsneden van het ruggenmerg die door een typische contusie op niveau T9 lopen, laat zien dat het letsel leidde tot schade aan de grijze en witte stof aan de ipsilaterale zijde.

Zowel de rubrospinale als de corticospinale banen aan de zijde van het letsel zijn opgenomen in het beschadigde gebied. Het kan echter niet worden uitgesloten dat sommige axonen in deze banen gespaard zijn gebleven. Bij meer dan 80% van de dieren was de parenchymschade beperkt tot de ipsilaterale zijde.

De kwantificering van aanvullende secties biedt een grove schatting van de cumulatieve verspreiding van het gespaarde witte en grijze stofgehalte, wat in dit geval 2.400 micrometers rostral en caudaal ten opzichte van het epicentrum van het letsel is. De ipsilaterale zijde had slechts 51,8% van de witte stof gespaard en 39,7% van de grijze stof overgebleven in vergelijking met de contralaterale zijde. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u consistente unilaterale cervicale ruggenmergletsels kunt opwekken met behulp van de infinite horizon impactor.

Dit letselmodel zal niet alleen een waardevol instrument bieden voor het testen van potentiële preklinische therapieën voor ruggenmergletsel, maar de reproduceerbaarheid van dit model zal ons ook in staat stellen het aantal dieren dat wordt gebruikt voor dit type onderzoek naar ruggenmergletsel te verminderen. Een ander aspect van dit model dat wij zeer aantrekkelijk vinden, is het feit dat de morbiditeit voor de dieren tot een minimum wordt beperkt. De tekorten zijn beperkt tot één voorpoot, en wij zijn van mening dat deze inspanningen om de morbiditeit te minimaliseren een belangrijk aspect zijn van het uitvoeren van preklinisch onderzoek naar ruggenmergletsel.