Name: Impactor Automatizado para Modelo de Lesão Medular Contusão em Camundongos (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-01-19T12:55:00.000+00:00
Duration: 6 min 31 s
Description: Aprenda a criar modelos de lesão medular contusão em camundongos usando um impactor automatizado com controle preciso de velocidade e profundidade. Este método permite avaliar biomateriais e estratégias antioxidantes na recuperação neural.

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Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, Nos. 82102314 (para ZSJ), e 32170977 (para HSL) e Fundação de Ciências Naturais da Província de Guangdong, Nos. 2022A1515010438 (para ZSJ) e 2022A1515012306 (para HSL). Este estudo foi apoiado pelo Programa de Tecnologia de Fronteira Clínica do Primeiro Hospital Afiliado da Universidade de Jinan, China, Nos. JNU1AF- CFTP- 2022- a01206 (para HSL). Este estudo foi apoiado pelo Guangzhou Science and Technology Plan Project, Nos. 202201020018 (para HSL), 2023A04J1284 (para ZSJ) e 2023A03J1024 (para HSL).

Os estudos envolvendo animais foram revisados e aprovados pelo Comitê de Ética da Universidade de Jinan.
1. Anestesiização dos animais e laminectomia espinhal T10
<ol><li>Use camundongos C57/6J fêmeas adultas jovens de 8 semanas de idade para este estudo. Anestesiar os camundongos por injeção intraperitoneal de cetamina (100 mg/kg) e diazepam (5 mg/kg). Verifique se há sucesso na anestesia indicada pela perda do reflexo da dor. Aplique pomada veterinária nos olhos para evitar o ressecamento sob anestesia.</li>
	<li>Raspe o cabelo na parte de trás dos ratos usando um barbeador para revelar a pele. Desinfete a pele com três rodadas alternadas de iodóforo e álcool.</li>
	<li>Realizar incisão longitudinal medial de 2,5 cm no dorso da pele com bisturi e expor a coluna vertebral no nível de T9-T11 com pinça.</li>
	<li>Fixar bilateralmente as facetas de T10 com fixador espinhal. Certifique-se de que a coluna esteja fixada de forma estável. Certifique-se de que os músculos paravertebrais sejam despojados e remova o processo espinhoso, bem como as lâminas usando broca de micro-retificação para expor a medula espinhal do segmento T10.</li>
</ol>2. Contusão da medula espinhal T10 utilizando o sistema G smart SCI
<ol><li>Ligue o interruptor e aguarde até que o dispositivo retorne automaticamente ao seu estado original. Coloque o fixador espinhal no sistema G smart SCI e fixe-o usando parafusos.</li>
	<li>Usando a tela sensível ao toque de operação (Figura 2A), defina parâmetros de dano, incluindo velocidade de impacto (1 m/s), profundidade de impacto (0,5 mm, 0,8 mm e 1,1 mm para três diferentes conjuntos de camundongos) e tempo de permanência (500 ms)15.</li>
	<li>Alinhe o telêmetro a laser no centro da medula espinhal exposta movendo a plataforma. (Figura 2B)</li>
	<li>Clique no botão Ready na tela sensível ao toque (Figura 2C). A cabeça de impacto se ajusta automaticamente a uma altura específica com base nos parâmetros de configuração. A mesa transportadora move automaticamente o local do impacto da medula espinhal abaixo da cabeça do impacto.</li>
	<li>Pressione manualmente a cabeça de impacto para determinar melhor o local do impacto. Clique no botão Iniciar , a cabeça de impacto atingirá a medula espinhal com base nos parâmetros definidos.</li>
	<li>Retirar os camundongos do aparelho e observar sob estereomicroscópio (20x) para determinar a lesão medular (Figura 3). Para determinar o sucesso do desenvolvimento do modelo, observe a congestão local, o colapso e a ruptura da membrana espinhal.</li>
	<li>Sutura do músculo, fáscia e pele camada por camada com pontos 3-0. Coloque os ratos em uma caixa quente e aguarde sua recuperação.</li>
</ol>3. Cuidados pós-operatórios
<ol><li>Injetar meloxicam (5 mg/kg) por via subcutânea diariamente durante 7 dias após a cirurgia. Esvazie manualmente a bexiga a cada 8 h até que as funções da bexiga sejam restauradas.</li>
	<li>Aos 14 dias após a operação, retirar os fios de sutura.</li>
</ol>4. Testar os efeitos da lesão medular
<ol><li>Calcular os escores de SNF para camundongos a partir do primeiro dia de pós-operatório16,17.</li>
	<li>No 30ºdia de pós-operatório, realizar experimentos comportamentais com animais, incluindo passarela, foot fault e rotarod 16,17. Passarela: Distância recorde de 45 cm; Duração máxima da corrida 8 s; Ganho de câmera 28,02; Limiar de intensidade 0,01. Falha no pé: Grave 60 passos para cada mouse. Rotarod: Velocidade 20 rpm. Registre o tempo para o mouse cair e registre-o como 120 s por mais de 120 s.</li>
	<li>No 31º dia de pós-operatório, anestesiar os camundongos por injeção intraperitoneal de cetamina (100 mg/kg) e diazepam (5 mg/kg) e, em seguida, sacrificar os camundongos por perfusão com PFA a 4%. Remova a medula espinhal cuidadosamente e intercepte 5 mm acima e abaixo do local da lesão para inclusão em parafina. Realizar corte de 5 μm do centro da lesão medular em camundongo e coloração por hematoxilina e eosina17.</li>
	<li>Para análise estatística utilizar software comercial. Expresse os dados como média ± erro padrão da média (EPM) e compare usando ANOVA one-way; Considerou-se significativo < 0,05.</li>
</ol>

Um dispositivo de contusão de lesão medular para modelos precisos de mouse

<ol><li>Venkatesh, K., Ghosh, S. K., Mullick, M., Manivasagam, G., Sen, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spinal+cord+injury%3A+pathophysiology%2C+treatment+strategies%2C+associated+challenges%2C+and+future+implications%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+and+Tissue+Research%22%5BJournal%5D)">Spinal cord injury: pathophysiology, treatment strategies, associated challenges, and future implications.</a> Cell and Tissue Research. 377 (2), 125-151 (2019).</li>
<li>Chiu, C. W., Cheng, H., Hsieh, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contusion+Spinal+Cord+Injury+Rat+Model%5BTitle%5D)+AND+%22Bio+Protocol%22%5BJournal%5D)">Contusion Spinal Cord Injury Rat Model.</a> Bio Protocol. 7 (12), e2337(2017).</li>
<li>Thygesen, M. M., Guldbæk-Svensson, F., Rasmussen, M. M., Lauridsen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contusion+Spinal+Cord+Injury+via+a+Microsurgical+Laminectomy+in+the+Regenerative+Axolotl%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Contusion Spinal Cord Injury via a Microsurgical Laminectomy in the Regenerative Axolotl.</a> Journal of Visualized Experiments. (152), 60337(2019).</li>
<li>Anderson, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+controlled+pneumatic+technique+for+experimental+spinal+cord+contusion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">A controlled pneumatic technique for experimental spinal cord contusion.</a> Journal of Neuroscience Methods. 6 (4), 327-333 (1982).</li>
<li>Allen, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SURGERY+OF+EXPERIMENTAL+LESION+OF+SPINAL+CORD+EQUIVALENT+TO+CRUSH+INJURY+OF+FRACTURE+DISLOCATION+OF+SPINAL+COLUMN%3A+A+PRELIMINARY+REPORT%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Medical+Association%22%5BJournal%5D)">SURGERY OF EXPERIMENTAL LESION OF SPINAL CORD EQUIVALENT TO CRUSH INJURY OF FRACTURE DISLOCATION OF SPINAL COLUMN: A PRELIMINARY REPORT.</a> Journal of the American Medical Association. LVII (11), 878-880 (1911).</li>
<li>Cheriyan, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spinal+cord+injury+models%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Spinal+Cord%22%5BJournal%5D)">Spinal cord injury models: a review.</a> Spinal Cord. 52 (8), 588-595 (2014).</li>
<li>Yan, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+modified+impactor+for+establishing+a+graded+contusion+spinal+cord+injury+model+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">A modified impactor for establishing a graded contusion spinal cord injury model in rats.</a> Annals of Translational Medicine. 10 (8), 436(2022).</li>
<li>Gruner, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+monitored+contusion+model+of+spinal+cord+injury+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">A monitored contusion model of spinal cord injury in the rat.</a> Journal of Neurotrauma. 9 (2), 123-126 (1992).</li>
<li>Ghnenis, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+the+Cardiometabolic+Disorders+after+Spinal+Cord+Injury+in+Mice%5BTitle%5D)+AND+%22Biology+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Evaluation of the Cardiometabolic Disorders after Spinal Cord Injury in Mice.</a> Biology (Basel). 11 (4), 495(2022).</li>
<li>Scheff, S. W., Rabchevsky, A. G., Fugaccia, I., Main, J. A., Lumpp, J. E. Jr <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+modeling+of+spinal+cord+injury%3A+characterization+of+a+force-defined+injury+device%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Experimental modeling of spinal cord injury: characterization of a force-defined injury device.</a> Journal of Neurotrauma. 20 (2), 179-193 (2003).</li>
<li>Hong, Y. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound+stimulation+improves+inflammatory+resolution%2C+neuroprotection%2C+and+functional+recovery+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Ultrasound stimulation improves inflammatory resolution, neuroprotection, and functional recovery after spinal cord injury.</a> Scientific Reports. 12 (1), 3636(2022).</li>
<li>Noyes, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromechanical+impactor+for+producing+experimental+spinal+cord+injury+in+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+%26+Biological+Engineering+%26+Computing%22%5BJournal%5D)">Electromechanical impactor for producing experimental spinal cord injury in animals.</a> Medical & Biological Engineering & Computing. 25 (3), 335-340 (1987).</li>
<li>Stokes, B. T., Noyes, D. H., Behrmann, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+electromechanical+spinal+injury+technique+with+dynamic+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">An electromechanical spinal injury technique with dynamic sensitivity.</a> Journal of Neurotrauma. 9 (3), 187-195 (1992).</li>
<li>Pearse, D. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Histopathological+and+behavioral+characterization+of+a+novel+cervical+spinal+cord+displacement+contusion+injury+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Histopathological and behavioral characterization of a novel cervical spinal cord displacement contusion injury in the rat.</a> Journal of Neurotrauma. 22 (6), 680-702 (2005).</li>
<li>Wu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Tissue+Displacement-based+Contusive+Spinal+Cord+Injury+Model+in+Mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">A Tissue Displacement-based Contusive Spinal Cord Injury Model in Mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (124), 54988(2017).</li>
<li>Forgione, N., Chamankhah, M., Fehlings, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Mouse+Model+of+Bilateral+Cervical+Contusion-Compression+Spinal+Cord+Injury%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">A Mouse Model of Bilateral Cervical Contusion-Compression Spinal Cord Injury.</a> Journal of Neurotrauma. 34 (6), 1227-1239 (2017).</li>
<li>Ji, Z. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+bioactive+iridium+metal-complex+alleviates+spinal+cord+injury+via+ROS+scavenging+and+inflammation+reduction%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Highly bioactive iridium metal-complex alleviates spinal cord injury via ROS scavenging and inflammation reduction.</a> Biomaterials. 284, 121481(2022).</li>
<li>Chen, C., Qiao, X., Liu, W., Fekete, C., Reinhardt, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidemiology+of+spinal+cord+injury+in+China%3A+A+systematic+review+of+the+chinese+and+english+literature%5BTitle%5D)+AND+%22Spinal+Cord%22%5BJournal%5D)">Epidemiology of spinal cord injury in China: A systematic review of the chinese and english literature.</a> Spinal Cord. 60 (12), 1050-1061 (2022).</li>
<li>Flack, J. A., Sharma, K. D., Xie, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delving+into+the+recent+advancements+of+spinal+cord+injury+treatment%3A+a+review+of+recent+progress%5BTitle%5D)+AND+%22Neural+Regeneration+Research%22%5BJournal%5D)">Delving into the recent advancements of spinal cord injury treatment: a review of recent progress.</a> Neural Regeneration Research. 17 (2), 283-291 (2022).</li>
<li>Khuyagbaatar, B., Kim, K., Kim, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conversion+Equation+between+the+Drop+Height+in+the+New+York+University+Impactor+and+the+Impact+Force+in+the+Infinite+Horizon+Impactor+in+the+Contusion+Spinal+Cord+Injury+Model%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Conversion Equation between the Drop Height in the New York University Impactor and the Impact Force in the Infinite Horizon Impactor in the Contusion Spinal Cord Injury Model.</a> Journal of Neurotrauma. 32 (24), 1987-1993 (2015).</li>
<li>Alizadeh, A., Dyck, S. M., Karimi-Abdolrezaee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Traumatic+Spinal+Cord+Injury%3A+An+Overview+of+Pathophysiology%2C+Models+and+Acute+Injury+Mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neurology%22%5BJournal%5D)">Traumatic Spinal Cord Injury: An Overview of Pathophysiology, Models and Acute Injury Mechanisms.</a> Frontiers in Neurology. 10, 282(2019).</li>
<li>Bilgen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+device+for+experimental+modeling+of+central+nervous+system+injuries%5BTitle%5D)+AND+%22Neurorehabilitation+and+Neural+Repair%22%5BJournal%5D)">A new device for experimental modeling of central nervous system injuries.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. 19 (3), 219-226 (2005).</li>
<li>Khan, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GSNOR+and+ALDH2+alleviate+traumatic+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">GSNOR and ALDH2 alleviate traumatic spinal cord injury.</a> Brain Research. 1758, 147335(2021).</li>
</ol>

Os autores declaram não haver interesses financeiros concorrentes.

A lesão medular pode levar a déficits sensoriais e motores, que podem resultar em deficiências físicas e mentais graves. Na China, a incidência de lesões medulares em diferentes províncias varia de 14,6 a 60,6 por milhão18. O aumento da prevalência da LM colocará mais pressão sobre o sistema de saúde. Atualmente, existem limitadas opções de tratamento efetivo para a lesão medular, pois seus patomecanismos e processos de reparo ainda não estão totalmenteesclarecidos19. Há necessidade de criar modelos animais de lesão medular precisos e reprodutíveis para investigar os patomecanismos e os processos de reparo das lesões medulares. Para isso, desenvolvemos um instrumento de lesão medular preciso, repetível e simples.
Muitos dispositivos, incluindo o impactor NYU-MASCIS, o impactor de horizonte infinito e o impactor OSU são usados para criar modelos de contusão de lesões medulares 8,9,12,13,20. Esses dispositivos são complexos de operar e podem produzir grandes erros devido às diferentes proficiências do pessoal. Além disso, existem várias falhas no design desses dispositivos que os tornam menos precisos e reprodutíveis6. A localização específica da lesão medular determina sua gravidade, portanto, durante o estabelecimento de modelos de lesão medular, o método de posicionamento determina a precisão damodelagem21. O sistema G smart SCI usa um telêmetro a laser para localizar o local da lesão medular e ajusta a altura da cabeça de impacto com base nos dados do telêmetro para definir a profundidade de ataque. Outro dispositivo de percussão que utiliza posicionamento a laser é o impactor Louisville injury system apparatus (LISA) da Escola de Medicina da Universidade de Indiana15. Embora o LISA use posicionamento a laser, ele requer determinação manual e ajuste da altura da cabeça de impacto para atingir profundidade de ataque controlada, o que aumenta a intervenção humana. Enquanto isso, o LISA utiliza golpes pneumáticos e controle de laptop, que exigem mais espaço experimental e aumentam os custos operacionais10. O sistema G smart SCI reduz os erros humanos ao semi-automatizar o processo de operação e é fácil de mover devido ao seu design leve.
Com base em parâmetros definidos, o dispositivo pode impactar com precisão a medula espinhal de camundongos, criando assim modelos com diferentes graus de lesões na medula espinhal. Neste estudo, camundongos com diferentes graus de lesão medular exibiram diferenças significativas nas funções dos membros pélvicos. É importante ressaltar que os ensaios são reprodutíveis e podem gerar consistentemente modelos de LM.
No protocolo, as etapas mais críticas incluem a realização precisa de laminectomia, a estabilização das espinhas de camundongos e o uso do laser para posicionamento preciso para garantir a precisão e a repetibilidade do experimento. Durante o processo de design, fizemos algumas melhorias no dispositivo. Descobrimos que após o strike, o estágio não poderia retornar facilmente ao ponto de alcance, portanto, adicionamos um botão para retornar ao ponto de alcance. Além disso, os parâmetros desejados não puderam ser ajustados rapidamente, assim, adicionamos um teclado numérico para entrada. O acionamento eletromagnético de carregamento lento na primeira versão também foi melhorado. Este dispositivo está atualmente limitado ao estabelecimento de modelos de camundongos com lesão medular torácica em camundongos. Estudos devem ser realizados para apoiar o uso desse instrumento no estabelecimento de modelos de lesão medular em ratos ou modelos de lesão medular cervical.
Além disso, o Dr. Bilgen, da Faculdade de Medicina da Universidade do Kansas, descreveu um dispositivo impactor controlado por computador, que pode induzir lesões do sistema nervoso central (SNC), incluindo traumatismo cranioencefálico (TCE) e lesão medular (LME)22. Assim como o nosso aparelho, este dispositivo também utiliza uma variedade de equipamentos e sistemas comercializados, por isso foi comercializado e utilizado com sucesso23. O equipamento que descrevemos tem as características de automação, precisão e conveniência, e espera-se que seja comercializado no futuro e beneficie mais pesquisadores em lesão medular. 
Em resumo, projetamos um pêndulo automatizado de medula espinhal de camundongo para criar modelos de contusão de LM. O dispositivo melhora a precisão com um telêmetro a laser e reduz os erros humanos por meio de um processo operacional automatizado. Além disso, o sistema G smart SCI é mais fácil de operar e transportar do que outros dispositivos, trazendo conveniência para a pesquisa de lesão medular. É importante ressaltar que o dispositivo pode criar com precisão e reprodutibilidade diferentes classes de modelos de camundongos SCI, dependendo das necessidades do experimento.

A lesão medular geralmente resulta em disfunção permanente da medula espinhal abaixo do segmento lesado. É causada principalmente por objetos que atingem a coluna vertebral e hiperextensão da coluna vertebral, como acidentes de trânsito e quedas1. Devido à disponibilidade limitada de opções de tratamento eficazes para a lesão medular, a elucidação da patogênese das lesões medulares usando modelos animais será informativa para o desenvolvimento de abordagens de tratamento adequadas. O modelo de contusão da lesão medular causada por impacto na medula espinhal resulta no desenvolvimento de modelos animais com patologias semelhantes à maioriados casos clínicos de lesão medular2,3. Portanto, é importante produzir modelos animais precisos, reprodutíveis e convenientes para a contusão da lesão medular.
Desde a invenção de Allen do primeiro modelo animal de lesão medular em 1911, houve grandes avanços no desenvolvimento de instrumentos para o estabelecimento de modelos animais de lesão medular 4,5. Com base nos mecanismos de lesão, os modelos de lesão medular são classificados em contusão, compressão, distração, luxação, transecção ouquímica6. Dentre eles, os modelos de contusão, que utilizam forças externas para deslocar e lesar a medula espinhal, estão mais próximos da etiologia clínica da maioria dos pacientes com lesão medular. Portanto, o modelo de contusão tem sido utilizado por muitos investigadoresem estudos de lesão medular3,7. Vários instrumentos são utilizados para desenvolver modelos de contusão de lesão medular. O impactor MASCIS (Spinal Cord Injury Studies) multicêntrico da New York University (NYU) produz contusões de lesão medular por dispositivo de queda de peso8. Após várias versões atualizadas, o impactor MASCIS é amplamente utilizado no desenvolvimentode modelos animais de contusão de lesão medular9. No entanto, quando a haste de impacto do MASCIS cai e atinge a medula espinhal, podem ocorrer múltiplas lesões, o que afeta o grau de lesão em modelos de lesão medular. Além disso, alcançar a precisão mecânica para garantir a precisão do instrumento e a repetibilidade do modelo de fabricação também é um desafio. Os impactores de horizonte infinito causam contusões controlando a força aplicada à medula espinhal ao invés de quedas pesadas10. Ele usa um computador conectado a um sensor para medir diretamente a força de impacto entre o pêndulo e a medula espinhal. Quando o limiar é atingido, o pêndulo é imediatamente retraído, evitando o rebote do peso e melhorando a acurácia10,11. No entanto, o uso dessa modalidade motora fina para causar danos pode resultar em danos inconsistentes e déficits funcionais6. O dispositivo da Ohio State University (OSU) comprime a superfície dorsal da medula espinhal a uma taxa transitória por um driver eletromagnético12,13. Este dispositivo é semelhante aos impactores de horizonte infinito, pois utiliza compressões de curta distância para causar lesões medulares. No entanto, apresenta várias limitações, pois a determinação inicial do ponto zero causará erros devido à presença do líquido cefalorraquidiano6,14. Em resumo, existem muitos instrumentos que podem ser usados para desenvolver modelos animais de contusão de lesão medular, mas todos eles têm algumas limitações que levam à acurácia e reprodutibilidade insuficientes dos modelos animais. Portanto, para criar modelos de contusão medular em camundongos de forma mais precisa, conveniente e reprodutível, é necessário um impactor de lesão medular automatizado e inteligente.
Apresentamos um novo impacto de lesão medular, o sistema inteligente de lesão medular da Universidade de Guangzhou Jinan (sistema de SCI inteligente G; Figura 1), para a produção de modelos de contusão de lesão medular. O dispositivo usa um telêmetro a laser como um dispositivo de posicionamento, combinado com uma plataforma móvel automatizada para automatizar golpes de acordo com parâmetros de ataque definidos, incluindo velocidade de ataque, profundidade de ataque e tempo de permanência. A operação automatizada reduz os fatores humanos e melhora a precisão e a reprodutibilidade dos modelos animais.

<table><tbody><tr><td>0.01M PBS (pó, pH7.2-7.4)</td><td>Solarbio Life Sciences</td><td>P1010</td><td></td></tr><tr><td>2,2,2-Tribromoetanol</td><td>Macklin</td><td>75-80-9</td><td></td></tr><tr><td>4% paraformaldeído fixador de tecido</td><td>Biosharp ciências da vida</td><td>BL539A</td><td></td></tr><tr><td>Biomicroscópio</td><td>Leica</td><td>LCC50 HD</td><td></td></tr><tr><td>CatWalk&nbsp;</td><td>Noldus Tecnologia da Informação</td><td>CatWalk XT 9.1</td><td></td></tr><tr><td>Vidro de cobertura</td><td>CITOTEST Scientific</td><td>10212432C</td><td></td></tr><tr><td>Máquina de incorporação</td><td>Changzhou Zhongwei Instrumento eletrônico</td><td>BMJ-A</td><td></td></tr><tr><td>Etanol absoluto</td><td>DAMAO</td><td>64-17-5</td><td></td></tr><tr><td>FootFaultScan</td><td>Clever Sys Inc.</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>Lâmina de vidro</td><td>CITOTEST Scientific</td><td>80302-2104</td><td></td></tr><tr><td>Kit de Coloração de Hematoxilina e Eosina</td><td>Beyotime Biotechnology</td><td>C0105S</td><td></td></tr><tr><td>broca de micro-moagem&nbsp;</td><td>FEIYUBIO</td><td>19-7010</td><td></td></tr><tr><td>Fixador espinhal de camundongo</td><td>RWD Life Science</td><td>68094</td><td></td></tr><tr><td>Micrótomo de parafina</td><td>Thermo</td><td>shandon finesse 325</td><td></td></tr><tr><td>RotaRod para camundongos</td><td>Ugo Basile</td><td>47600</td><td></td></tr><tr><td>Estereomicroscópio</td><td>KUY NICE</td><td>SZM-7045</td><td></td></tr><tr><td>Álcool Terc-Amílico</td><td>Macklin</td><td>75-85-4</td><td></td></tr><tr><td>Xileno</td><td>China Nacional Farmacêutica</td> <td># 10023418</td><td></td></tr></tbody></table>

impactor automatizado para modelo de lesão medular contusão em camundongos

Automated Impactor for Contusive Spinal Cord Injury Model in Mice

A lesão medular (LM) decorrente de lesões traumáticas, como acidentes automobilísticos e quedas, está associada à disfunção permanente da medula espinhal. A criação de modelos de contusão de lesão medular por impacto na medula espinhal resulta em patologias semelhantes à maioria das lesões medulares na prática clínica. Modelos animais precisos, reprodutíveis e convenientes de lesão medular são essenciais para o estudo da lesão medular. Apresentamos um novo dispositivo automatizado de contusão de lesão medular para camundongos, o sistema inteligente de lesão medular da Universidade de Guangzhou Jinan, que pode produzir modelos de contusão de lesão medular com precisão, reprodutibilidade e conveniência. O sistema produz com precisão modelos de diferentes graus de lesão medular por meio de sensores de distância a laser combinados com uma plataforma móvel automatizada e software avançado. Usamos esse sistema para criar três níveis de modelos de camundongos com lesão medular, determinamos seus escores na escala Basso de camundongos (BMS) e realizamos ensaios comportamentais e de coloração para demonstrar sua precisão e reprodutibilidade. Mostramos cada etapa do desenvolvimento dos modelos de lesão utilizando este dispositivo, formando um procedimento padronizado. Este método produz modelos reprodutíveis de contusão de lesão medular em camundongos e reduz os fatores de manipulação humana por meio de procedimentos convenientes de manuseio. O modelo animal desenvolvido é confiável para estudar os mecanismos de lesão medular e as abordagens de tratamento associadas.

A laminectomia foi realizada em 24 camundongos fêmeas (8 semanas de idade), conforme descrito acima. Os camundongos do grupo sham (n=6) não foram submetidos à lesão medular, enquanto o restante dos camundongos, incluindo os grupos 0,5 mm (n=6), 0,8 mm (n=6) e 1,1 mm (n=6), foram submetidos a diferentes profundidades de impacto medular. Os escores da SNF foram registrados regularmente até 1 mês de pós-operatório (Figura 4). Houve diferenças significativas nos escores pós-operatórios de SNF de camundongos em diferentes grupos. Após 1 mês, os camundongos do grupo 0,5 mm tiveram 4 a 6 escores pós-operatórios e se recuperaram a um nível semelhante ao grupo sham. Camundongos nos grupos de 0,8 mm e 1,1 mm tiveram de 1 a 2 escores pós-operatórios. Após 1 mês, o grupo de 0,8 mm se recuperou para 4 a 6 pontos, enquanto os camundongos do grupo de 1,1 mm mal se recuperaram.
Após 1 mês, foram realizados ensaios comportamentais com animais, incluindo foot fault, rotarod e passarela. No ensaio de falha nos pés (Figura 5A), não houve diferenças significativas na falha do pé dos membros posteriores entre os grupos 0,5mm e sham. No entanto, a falha do pé do membro posterior para o grupo 0,8 mm foi significativamente diferente de todos os outros grupos. A taxa de falha nos pés dos camundongos do grupo de 1,1 mm foi de 100%, pois os membros posteriores não suportavam o animal no solo e foi significativamente diferente dos outros grupos. No teste rotarod (Figura 5B), registrou-se o tempo de latência para queda nos diferentes grupos de camundongos. Ambos os grupos 0,8 mm e 1,1 mm foram significativamente diferentes dos outros grupos, mas o grupo sham teve resultados semelhantes ao grupo 0,5 mm. No teste da passarela (Figura 6), registramos e analisamos o índice de regularidade e a área de contato póstero-máx em diferentes grupos de camundongos. Houve diferenças significativas no índice de regularidade e nas áreas de contato póstero-max entre camundongos em diferentes grupos, implicando diferenças significativas nas funções de marcha entre camundongos com diferentes profundidades de lesão medular. Portanto, modelos de camundongos com diferentes profundidades de lesão medular e com diferenças significativas em suas funções nos membros posteriores podem ser criados usando o dispositivo desenvolvido.
Finalmente, ressecamos a medula espinhal de camundongos (Figura 7A) e realizamos cortes para coloração de hematoxilina e eosina (HE) (Figura 7C). Houve vários graus de dano tanto nas imagens da medula espinhal quanto nos cortes corados com HE. Em resumo, desenvolvemos com precisão diferentes graus de modelos de camundongos com lesão medular usando o instrumento proposto.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65656/65656fig01.jpg"> Figura 1: Sistema inteligente de lesão medular da universidade de Guangzhou Jinan (sistema G smart SCI). Fixe o imobilizador espinhal para imobilizar o mouse na mesa transportadora. Defina parâmetros de impacto através de tela sensível ao toque. Use o microdriver lateral para ajustar as posições laterais do suporte e use a tela sensível ao toque para ajustar as posições frontais. O telêmetro a laser confirma a posição de impacto e mede a altura de impacto para que a cabeça de impacto possa atingir com precisão de acordo com a posição de ataque e profundidade definidas. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65656/65656fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65656/65656fig02.jpg"> Figura 2: A tela sensível ao toque da operação. (A) Na página de parâmetros, os parâmetros de dano, incluindo velocidade de impacto (0,5 -2,0 m/s), profundidade de impacto (0 -3 mm) e tempo de permanência (500 -2 ms) podem ser definidos. (B) Na página móvel, a altura da cabeça de impacto e a posição do fixador espinhal podem ser definidas. (C) Na página de preparação, clicar no botão Pronto resultará no ajuste automático da cabeça de impacto e da tabela transportadora para uma posição específica com base nos parâmetros definidos. Ao clicar no botão Iniciar , a cabeça de impacto atingirá a medula espinhal com base nos parâmetros definidos. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65656/65656fig02large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65656/65656fig03.jpg"> Figura 3: Medula espinhal após lesão. (A) Grupo simulado. O imobilizador espinhal imobilizou as vértebras T10, e a medula espinhal é exposta após laminectomia sem danos. (B) Grupo 0,5 mm. A medula espinhal foi levemente lesada após ser atingida a uma profundidade de 0,5 mm e houve uma pequena quantidade de congestão. (C) Grupo 0,8 mm. A medula espinhal estava moderadamente lesionada e apresentava congestão óbvia após ser atingida a uma profundidade de 0,8 mm. (D) grupo 1,1 mm. A medula espinhal foi gravemente ferida após ser atingida a uma profundidade de 1,1 mm e houve muita congestão. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65656/65656fig03large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65656/65656fig04.jpg"> Figura 4: Escores da BMS. Os escores de SNF de camundongos foram registrados desde o primeiro dia de pós-operatório até um mês de pós-operatório (n =6 /grupo). *p&lt; 0,05, ** p &lt; 0,01, *** p &lt; 0,001 em comparação usando ANOVA unidirecional. A data é expressa como média ± erro padrão da média (EPM). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65656/65656fig04large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65656/65656fig05.jpg"> Figura 5: Teste dos pés e teste de rotarod. (A) Falhas nos pés dos membros posteriores em camundongos com diferentes graus de lesão medular (n =6 /grupo). p &lt;0,001 comparado usando ANOVA one-way. (B) A latência para queda durante a rotação acelerada foi comparada entre camundongos com diferentes graus de lesão medular (n =6 /grupo). * p &lt; 0,05, *** p &lt; 0,001 em comparação usando ANOVA unidirecional. A data é expressa como média ± erro padrão da média (EPM). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65656/65656fig05large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65656/65656fig06.jpg"> Figura 6: Teste de passarela. (A, C) Índices de regularidade em camundongos com diferentes graus de lesão medular (n =6 /grupo). * p &lt; 0,05, *** p &lt; 0,001 em comparação usando ANOVA unidirecional. (B, D) As áreas de contato posteriores máximos foram analisadas automaticamente por meio do software (n =6 /grupo). ** p &lt; 0,01, *** p &lt; 0,001 em comparação usando ANOVA unidirecional. A data é expressa como média ± erro padrão da média (EPM). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65656/65656fig06large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65656/65656fig07.jpg"> Figura 7: Coloração medular e H&amp;E. (A) Medula espinhal de camundongos com diferentes graus de lesão 1 mês após a cirurgia. (B) Números ampliados. (C) Coloração H&amp;E dos sítios de lesão medular em camundongos com diferentes graus de lesão. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65656/65656fig07large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

Apresentamos aqui um novo dispositivo de contusão de lesão medular automatizada para camundongos, que pode produzir com precisão modelos de contusão de lesão medular com diferentes graus.

Impactor Automatizado para Modelo de Lesão Medular Contusão em Camundongos

Spinal cord injury (SCI) due to traumatic injuries such as car accidents and falls is associated with permanent spinal cord dysfunction. Creation of ...

Meu escopo de pesquisa inclui a patogênese e os métodos de tratamento da lesão medular. Nossa pesquisa recente descobriu que vários biomateriais podem promover o reparo da lesão medular em camundongos através do estresse antioxidante. O desenvolvimento de sensores, tecnologias e tecnologia de modificação gênica de biomateriais, bem como a otimização de modelos de lesão medular estão avançando em nosso campo de pesquisa.Devido à compressão e ao mecanismo incompletamente compreendido da lesão medular, atualmente é difícil curar a lesão medular usando uma única intervenção. No futuro, múltiplos métodos de intervenção podem ser necessários para a pesquisa. Verificamos que a compressa mental imediata pode participar do tratamento e da reparação da lesão medular em animais através do estresse antioxidante.

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

Uma maneira confiável e repetível para produzir uma lesão da medula espinhal cervical unilateral utilizando o pêndulo horizonte infinito é descrito. O método leva vantagem de um quadro projetado e grampo para estabilizar a coluna. O procedimento padronizado e biomecânica lesão os parâmetros resultam em lesões suficientes e sustentados.

Um Modelo contundente de lesão da medula espinhal cervical unilateral Usando o Impactor horizonte infinito

Fonte: Elzat, E. Y. Y., et al., Estabelecendo um modelo de lesão medular por contusão em camundongos com base em uma técnica minimamente invasiva. J. Vis. Exp. (2022). Este vídeo demonstra o método para induzir uma lesão de contusão na medula espinhal no nível T9 em um modelo de camundongo, usando uma plataforma coaxial de lesão da medula espinhal. Um peso é colocado na medula espinhal de nível T9 que cria uma contusão que causa imediatamente descoloração e inchaço do tecido.

Induzindo uma contusão da medula espinhal em um modelo de camundongo usando uma plataforma coaxial de lesão da medula espinhal

Um modelo de contusão grave lesão da medula espinhal é descrito. As etapas detalhadas no pré-operatório, operatório e pós-operatório são descritos para obter um modelo consistente.

Um modelo de contusão grave de lesão medular em ratos

Estabilização vertebral é necessário para minimizar a variabilidade, e para a produção de lesões da medula espinhal experimentais consistentes. Utilizando um aparelho de estabilização personalizado em conjunto com o dispositivo de pêndulo NYU / MASCIS, demonstramos aqui o equipamento e procedimento adequado para gerar cervical (C5) lesões na espinal hemi-contundente reprodutíveis medula em ratos adultos.

Um método de estabilização Novel Vertebral para a Produção de contusão Lesão Medular

A lesão medular é uma condição traumática que causa grave morbidade e mortalidade elevada. Neste trabalho, descrever em detalhes um modelo contusão de lesão medular em ratos, seguido por um transplante de células-tronco neurais.

Neural Stem Cell Transplantation em Experimental contusão Model of Spinal Cord Injury

Os modelos de lesão medular devem ser altamente reprodutíveis. Demonstramos que o modelo de compressão com fórceps calibrado de lesão medular é um método cirúrgico fácil de usar para gerar lesões reprodutíveis na medula espinhal murina.

Calibrado Fórceps Modelo de Lesão Medular Compression

Este artigo descreve um método para gerar uma lesão por compressão da medula espinhal (LM) reprodutível no camundongo neonatal. O modelo fornece uma plataforma vantajosa para estudar os mecanismos de plasticidade adaptativa subjacentes à recuperação funcional espontânea.

A Neonatal do rato Spinal Cord Injury Compression Modelo

A concussão apresenta o tipo mais comum de lesão cerebral traumática. Portanto, um modelo animal de concussão repetitiva, que replica as características importantes de uma lesão em pacientes, pode fornecer um meio de estudar a concussão de maneira rigorosa, controlada e eficiente.

A principal modelo lesões repetitivas Concussive em Ratos

Apresentamos um modelo de lesão medular contundente baseado em deslocamento de tecido que pode produzir uma lesão contundente consistente da medula espinhal em camundongos adultos.

Um Modelo de Lesão Medular Contusiva Baseado em Cilindrada de Tecidos em Ratos

Aqui nós descrevemos um protocolo para a indução de ferimento de cérebro traumático murino através de um impacto cortical controlado da abrir-cabeça.

Modelo murino de impacto cortical controlado para a indução de traumatismo cranioencefálico

Técnicas minimamente invasivas e um simples dispositivo laboratorial melhoram a reprodutibilidade do modelo de lesão medular, reduzindo os danos operatórios aos animais experimentais e permitindo a manutenção da morfologia anatômica. O método vale a pena porque os resultados confiáveis e o procedimento reprodutível facilitam as investigações dos mecanismos de reparação da doença.

Estabelecendo um Modelo de Lesão da Medula Espinhal por Contusão de Camundongo Baseado em uma Técnica Minimamente Invasiva

Aprenda a criar modelos de lesão medular contusão em camundongos usando um impactor automatizado com controle preciso de velocidade e profundidade. Este método permite avaliar biomateriais e estratégias antioxidantes na recuperação neural.

Impactor Automatizado para Modelo de Lesão Medular Contusão em Camundongos

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