Model kontuzyjny jednostronnego urazu rdzenia kręgowego w odcinku szyjnym z wykorzystaniem urządzenia Infinite Horizon Impactor

Ogólnym celem niniejszej procedury jest wywołanie modelu jednostronnego stłuczenia szyjnego z wykorzystaniem uderzacza o nieskończonym horyzoncie (infinite horizon impactor). Osiąga się to najpierw poprzez zbudowanie specjalnie zaprojektowanej ramy i zacisku, a następnie zamocowanie kręgosłupa szyjnego w zacisku.

Następnie zwierzę jest umieszczane w impaktorze w ramach przygotowania do wywołania urazu rdzenia kręgowego. Ostatnim etapem procedury jest uszkodzenie szyjnego odcinka rdzenia kręgowego. Procedura ta pozwala na stworzenie spójnego modelu urazu z trwałymi i wystarczającymi deficytami funkcjonalnymi.

Ostatecznie, powtarzalność i niska zachorowalność w tym modelu urazu pozwalają na zmniejszenie liczby zwierząt wykorzystywanych w badaniach nad urazami rdzenia kręgowego. Procedurę zaprezentuje j Lee, pracownik naukowy z mojego laboratorium, który w ciągu ostatnich kilku lat był głównym zwolennikiem rozwoju tego modelu, aby dostarczać spójne i powtarzalne siły biomechaniczne do rdzenia kręgowego. W tej procedurze wykorzystuje się impaktor do urazów rdzenia kręgowego Infinite Horizon (IH), zacisk oraz ramę mocującą.

Zwierzę zostało specjalnie zaprojektowane i przygotowane, aby umożliwić zastosowanie impaktora IH. Po potwierdzeniu, że zwierzę osiągnęło chirurgiczną płaszczyznę znieczulenia, umieść je w aparacie stereotaksycznym i ostrożnie rozetnij mięśnie grzbietu, aby odsłonić kręgosłup. Po odsłonięciu blaszek łukowatych kręgów C4–C6, wykonaj nacięcie pod wyrostkami poprzecznymi po obu stronach kręgosłupa, aby za pomocą cienkiej sondy Friedmana-Pearsona umieścić zacisk pod wyrostkami poprzecznymi kręgów C4–C6.

Ostrożnie usuń lewą blaszkę łuku kręgu C5, aby odsłonić oponę twardą i rdzeń kręgowy, co ułatwi wprowadzenie zacisku. Wsuń pręt o średnicy 1,5 centymetra pod przedramiona, aby podeprzeć zwierzę i unieść kręgosłup. Zamocuj szczęki zacisku na bocznych wyrostkach poprzecznych kręgów od C4 do C6, a następnie dokręć śruby. Wsuń zacisk w metalowe uchwyty na dwóch środkowych prętach ramy, które są przymocowane pod kątem 22,5 stopnia.

Podnoś podnośnik nożycowy, aż zwierzę będzie leżało płasko. Upewnij się, że zacisk znajduje się w poziomie, kładąc na nim małą poziomicę cylindryczną. Następnie dokręć śruby; ważne jest, aby wszystkie śruby były mocno dokręcone, a cała konstrukcja była sztywna i pozbawiona jakichkolwiek ruchów.

Obniżyć i skierować końcówkę impaktora, korzystając z pokrętła regulacji pionowej oraz dwóch pokręteł regulacji poziomej w impaktorze IH, aż środek końcówki impaktora znajdzie się bezpośrednio nad wierzchołkiem wyrostka kolczystego C6. Po wycentrowaniu końcówki impaktora należy obrócić pokrętło regulacji osi Y o 1,4 milimetra, aby przesunąć końcówkę bocznie w lewą stronę. Użyć poziomego pokrętła regulacji osi X, aby przesunąć końcówkę na środek C5.

Następnie opuść końcówkę, aż znajdzie się tuż nad twardą oponą, a końcówkę impaktora skieruj na boczną połowę istoty szarej. Obróć pokrętło regulacji pionowej, aby podnieść końcówkę o 4 mm nad twardą oponę. Używając patyczka higienicznego w oprogramowaniu impaktora IH, upewnij się, że obszar uderzenia jest suchy.

Ustaw pożądaną siłę na 150 kilodonów w programie i wybierz opcję rozpoczęcia eksperymentu, aby wywołać uderzenie. Ta animacja ilustruje na przekroju poprzecznym szyjnego rdzenia kręgowego, w jaki sposób powstaje jednostronny uraz przy ustawieniu siły na 150 kilodonów i kącie 22 i pół stopnia. Wykres zależności siły od czasu przedstawiono jako wstawkę.

Wykresy te przedstawiają zarejestrowaną zależność czasu od przemieszczenia oraz czasu od siły dla typowego stłuczenia rdzenia kręgowego o sile 150 kilodons wykonanego za pomocą impaktora IH. Czerwona strzałka wskazuje moment, w którym impaktor osiągnął wartość 20 kilodons i rozpoczęto rejestrację przemieszczenia. Zapisy wskazują, że rzeczywista osiągnięta siła wyniosła 152 kilodons, a uderzenie lub przemieszczenie w głąb rdzenia mierzono na poziomie 1 287 micrometers.

Wyniki czterech testów behawioralnych wykazały, że uszkodzenie rdzenia kręgowego spowodowało statystycznie istotne zaburzenia funkcji czterech kończyn utrzymujące się przez cały okres eksperymentalny, ograniczone jedynie do kończyny po stronie ipsilateralnej. We wszystkich przypadkach zaburzenia utrzymywały się przez pełne sześć tygodni po urazie. Seria przekrojów rdzenia kręgowego przechodzących przez typowe stłuczenie na poziomie 150 kilo nine pokazuje, że uraz doprowadził do uszkodzenia istoty szarej i białej po stronie ipsilateralnej.

Zarówno drogi rdzeniowo-czerwone, jak i korowo-rdzeniowe po stronie urazu znajdują się w obszarze uszkodzenia. Nie można jednak wykluczyć częściowego przetrwania aksonów w tych drogach. U ponad 80% zwierząt uszkodzenia miąższowe ograniczały się do strony ipsilateralnej.

Ilościowa analiza dodatkowych przekrojów pozwala na ogólną ocenę skumulowanego zakresu oszczędzenia istoty białej i szarej, który w tym przypadku wynosi 2 400 µm w kierunku rostralnym i kaudalnym względem centrum urazu. Po stronie ipsilateralnej oszczędzono jedynie 51,8% istoty białej i 39,7% istoty szarej w porównaniu ze stroną kontralateralną. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać biegłą wiedzę na temat tego, jak wywoływać powtarzalne jednostronne urazy rdzenia kręgowego w odcinku szyjnym przy użyciu uderzeniowca typu infinite horizon.

Ten model urazu nie tylko dostarczy cennego narzędzia do testowania potencjalnych terapii przedklinicznych w przypadku urazów rdzenia kręgowego, ale powtarzalność tego modelu pozwoli nam również na zmniejszenie liczby zwierząt wykorzystywanych w tego typu badaniach nad urazami rdzenia kręgowego. Kolejnym aspektem tego modelu, który uważamy za bardzo atrakcyjny, jest fakt, że zachorowalność zwierząt jest zminimalizowana. Deficyty ograniczają się do jednej przedniej kończyny i uważamy, że dążenie do minimalizacji zachorowalności jest istotnym elementem prowadzenia przedklinicznych badań nad urazami rdzenia kręgowego.