Contusive модели Односторонние шейки Травма спинного мозга с помощью бесконечного Ударный Horizon

Краткое содержание

Надежные и повторяемые способ получения шейки одностороннего повреждения спинного мозга помощью бесконечного ударный Horizon описано. Метод использует специально разработанные рамы и зажим для стабилизации позвоночника. Стандартизированные процедуры и биомеханических параметров травмы приводят к достаточно и получили ранения.

Аннотация

В то время как большинство человеческих травм спинного мозга возникают в шейном отделе спинного мозга, подавляющее большинство научно-исследовательской лаборатории работают животных моделях травмы спинного мозга (SCI), в котором грудной спинной мозг поврежден. Кроме того, поскольку большинство человеческих травм шнура происходит в результате тупой, не проникающие травмы (например, автомобильной аварии, спортивные травмы), где спинной мозг сильно ударил по перемещенным кости или мягких тканей, большинство исследователей SCI считают что наиболее клинически значимой модели травмы, в которых спинной мозг быстро контужен. ¹ Таким образом, важным шагом в доклинической оценки новых методов лечения на их пути к человеческой перевода оценки их эффективности в модели ушиб в SCI шейного отдела спинного мозга. Здесь мы расскажем о технических аспектах и, как следствие анатомические и поведенческие результаты односторонних contusive модель шейки SCI, которые работаютInfinite Horizon спинного ударный травмы.

Sprague Dawley крыс прошли левосторонний одностороннем ламинэктомия на C5. Для оптимизации воспроизводимости биомеханические, функциональные и гистологические результаты травмы модели, контужен спинного мозга использование силы удара 150 kdyn, влияние траектории 22,5 ° (животных повернуты на 22,5 °), а также влияние места с от средней линии 1,4 мм. Функциональное восстановление оценивали с помощью цилиндра воспитание тест, горизонтальные лестницы тест, уход за испытание и лестница тест изменения Монтойя на срок до 6 недель, после чего спинного мозга были оценены гистологически для белого и серого вещества щадящие.

Травмы модель, представленная здесь, придает последовательный и воспроизводимые биомеханических сил спинного мозга, важной особенностью любой экспериментальной модели ТСМ. Это приводит к дискретным гистологического повреждения боковой половины спинного мозга, в основном, содержащихся в тОн ипсилатеральной стороне травмы. Травма хорошо переносится животными, но делает результат в функциональных дефицитов передних конечностей, которые являются существенными и выдержана в течение нескольких недель после травмы. Шейки односторонние модели травмы, представленные здесь может быть ресурсом для исследователей, которые хотят оценить потенциально перспективных терапии до человеческого перевода.

Протокол

1. Настройка: Рама и зажим Дизайн Проведение животных

1. Рама и зажим для хранения животного была специально разработана для удовлетворения Infinite Horizon (IH) спинного Ударный травмы.
2. Основание кадр алюминия платформа врезалась в следующие размеры (30,2 см х 20,3 см х 1,3 см) для того, чтобы вписаться в кронштейн таблице руководство, которое поставляется вместе с устройством IH (рис. 1А).
3. Четыре Flexaframe поддержку ноги пластин (Fisher Scientific, Toronto, ON) крепятся на платформу и восемь Flexaframe поддержку стержней (Fisher Scientific, Toronto, ON, 30,5 см) собираются с помощью восьми Flexaframe поддержкой разъемов (рис. 1б).
4. Два дополнительных разъема Flexaframe поддержки, прикрепленный к середине двумя стержнями, дома на заказ выполняется для зажима (рис. 1б).
5. Угол, на который спинной мозг животного повернута по отношению к вертикальной устанавливается Keepinг одной из горизонтальных стержней на место и различной высоты других горизонтальных стержня (рис. 2).
6. Зажим 35,6 мм, 25,4 мм и 7,6 мм челюсти предназначен для жестко схватить под поперечного отростка от С4 до С6 (рис. 1в). Дополнительная информация на зажиме дизайн были описаны ранее Choo и соавт., 2009.

2. Хирургия

1. Мужской Sprague Dawley крыс (Charles River Laboratories) весом 300-350 г анестезировали по ИФ (4% для индукции и 2% за обслуживание) в кислороде (1 л / мин).
2. После того, животные находятся в плоскости анестезии, животное помещается в стереотаксической рамы (Kopf, Tujunga, Калифорния).
3. Чтобы свести к минимуму кровотечение во время хирургической процедуры, 0,4 мл лидокаина (20 мг / мл; Bimeda - MTC Animal Health Inc, Кембридж, Онтарио, Канада) с адреналина вводят внутримышечно вокруг места операции в Дорсаобласти л шеи.
4. 4-5 см разрез средней линии спины осуществляется с помощью стерильного скальпеля (№ 15), начиная с основания черепа и расширение каудально.
5. Стерильные пинцеты Адсон используется для откровенно анализировать через спинной мускулатуры, чтобы достичь позвоночника, и стерильные втягивающим Alm (Fine инструментов науки, Северный Ванкувер, Британская Колумбия) вставляется держать мышцы раздвинуты.
6. С помощью скальпеля № 15, мышцы наложения пластинок С4-С7 соскабливают, начиная от средней линии и сметая их с боков.
7. Разрез стерильным скальпелем (# 15) делается на мышцы прикреплены к поперечным отросткам по обе стороны от позвоночника, чтобы соответствовать зажим под поперечных отростков С4 до С6.
8. В стерильной тонкой наконечником Фридман-Пирсона костные кусачки (Fine инструментов науки, Северном Ванкувере, Британская Колумбия), левый C5 пластинки тщательно удалены, чтобы визуализировать оболочки и спинного мозга.
9. Стержень диаметром 1,5 мм заводят под оружиедля поддержания животного вверх, тем самым повышая позвоночник немного и содействие зажим вставки.
10. Установите челюсть стерильных зажима на боковых поперечных отростков С4 до С6 и затянуть винты.
11. Удалить втягивающего Alm.

3. Травма спинного мозга

1. После того, как зажим крепится на животное, животное перемещается в ударный IH.
2. Зажим вставляется металлический держатели на два средних стержней рамки, которые были обеспечены под углом 22,5 ° от горизонтальной (рис. 2).
3. Ножницы разъем, что обеспечивает стабильную корректировки высоты (VWR, Mississauga, ON) поднимается, пока животное лежит плоско.
4. Убедитесь, что зажим горизонтально, поставив маленький цилиндр уровня на верхней части зажима и, затянув винты. Важно, что все болты затянуты и настройки жестко без движения.
5. Остальная процедура проводится в соответствии с микрoscope (Leica MZ8).
6. Нижняя и направить ударный наконечник (15 мм в диаметре, с закругленными краями-офф), используя вертикальную ручку регулировки и двумя горизонтальными ручками регулировки на ударный IH до центра ударного наконечника парит над вершиной C6 остистого отростка.
7. После ударного наконечника по центру, повернуть ось у регулировочная ручка с одной и двумя пятой очереди (1,4 мм) для перемещения наконечника сбоку на левую сторону, а ось х горизонтальных ручки регулировки для перемещения ударного наконечника к центру C5.
8. Нижний наконечник, пока это не только над твердой мозговой оболочкой, чтобы убедиться, что ударный наконечник стремится боковой половины серого вещества.
9. Включите вертикальную ручку регулировки на два оборота, чтобы поднять наконечник 4 мм над твердой мозговой оболочкой.
10. Убедитесь, что район падения сухой с помощью ватного тампона или палкой.
11. Установите желаемую силу до 150 kdyn на программу и нажмите кнопку "Начать эксперимент", чтобы вызвать ударника.
12. После травмы, раны закрылись в ЛеRS с 5-0 Викрил швов. Бупренорфин (0,03 мг / кг подкожно, Temgesic, Schering-Plough Corporation, Кенилворт, Нью-Джерси) и солевым раствором (10 мл) вводят подкожно до и два раза в день в течение двух дней после операции. Животные внимательно следить за два раза в день в течение 2 недель и один раз в неделю в течение 6 недель после травмы.

4. Представитель Результаты

Двадцать девять мужчин Sprague Dawley крыс (Charles River Laboratories) весом 300-350 г были ранены в силу настройки 150 kdyn. Ударный наконечник был направлен 1,4 мм латеральнее средней линии, под углом 22,5 ° от вертикальной. Средняя фактическая сила была 155,55 ± 0,73 kdyn. Среднее смещение было 1512,72 ± 27,86 мкм, а скорость была 120,24 ± 0,52 мм / с (рис. 3).

Меры поведение результата

Функциональное восстановление оценивали с помощью горизонтальной лестнице тест, тест цилиндра воспитания, ухода за тест,и изменение Монтойя лестница тест ^1. Животные были обучены до травмы и оценивается в 2, 4 и 6 недель после травмы. Существовали значительные нарушения передних конечностей продолжается в течение экспериментального периода.

Горизонтальная теста лестницы. До травмы, животных производится только 4,75 ± 0,73% ошибок на ипсилатеральной передней конечности, проходя через нерегулярно расположенные горизонтальные лестницы. После травмы, животных продемонстрировали заметное увеличение доли лапы ошибок. Ипсилатерального ошибки процентов лапы были 26,97 ± 2,92%, 26,23 ± 2,84% и 22,06 ± 2,05% на 2, 4 и 6 недель после травмы, соответственно (рис. 4а). Важно отметить, что передняя конечность нарушения на этом тесте был продолжаться в течение 6 недель.

Цилиндр тест воспитания. Процент ипсилатеральной передней конечности (левой + и) использование во время исследования значительно уменьшилось после ТСМ.До травмы, животных, используемых ипсилатерального лапы 75,12 ± 2,25%. После травмы животных, используемых ипсилатерального лапы 8,59 ± 1,80% через 2 недели, 14,25 ± 2,65% через 4 недели и 11,76 ± 2,66% в течение 6 недель (рис. 4В).

Измененный Монтойя Лестница тест. Количество гранул получить с помощью передних конечностей ипсилатерального резко сократилось после травмы. До травмы, животных собрали 84,85 ± 2,88% пищевых вознаграждений. Тем не менее, на 2, 4 и 6 недель после травмы, животные получены лишь 30,91 ± 4,03%, 28,94 ± 4,38% и 25,86 ± 3,09% гранул (рис. 4С).

Стрижка тест. Были резкому снижению ухода баллов после травмы. После того, как SCI, ипсилатерального ухода показатели были 2 недели: 2,00 ± 0,17, 4 недели: 1,83 ± 0,17 и 6 недель: 1,79 ± 0,11 (ФигуRe 4D).

Гистологические результаты

Белое вещество серого и щадящий вопрос. Пример травмы спинного мозга в силу 150 kdyn, угол 22,5 ° и боковых Цель 1.4 мм представлена ​​на рисунке 5. Травмы в результате существенного ущерба серого и белого вещества на ипсилатеральной стороне. Оба кортикоспинальных и rubrospinal участки были ранены и 23 из 29 животных была повреждение паренхимы, содержащаяся на ипсилатеральной стороне. Продольный размер ущерба белого и серого вещества рострально 2400 и 2400 каудально (рис. 6). При добавлении раздела обеспечить валовой оценки "совокупный размах" щадящие вещества белого и серого (2000 мкм ростральной и хвостовой от эпицентра), ипсилатеральной стороне имели только 51,8% белого вещества пощадил и 39,7% серого вещества Остальные по сравнению с противоположной стороны (рис. 6).

Рисунок 1. Infinite Horizon спинного ударный травмы. А. Бесконечные ударный Horizon и общей настройки. Б. кадров создана. С. Крупным планом образ зажим для проведения шейки поперечных отростков. D. Спецификация (единица измерения: дюйм) зажим. Предлагаемый допуск <0,002 в (Choo и соавт. 2009). Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок .

Рисунок 2. А. Иллюстрации и соответствующих кадров, созданной для достижения спинного вращение шнура от 0 ° (нейтральный) и В. 22,5 ° с боковой цели 1,4 мм.

Рисунок 3. Представитель силы и перемещения графики Бесконечные ударный Horizon. Стрелка яndicates то время, когда ударный наконечник достиг 20 kdyn и тот момент, когда запись начинается перемещение. Реальная сила читать от пика кривой силы в зависимости от времени и соответствующее смещение вычисляется. На приведенных ниже графиках изображена типичная 150 kdyn ушиб, А. перемещения от времени граф Б. группу по времени график. Эти графики показывают, что фактическая сила достигнута составляло 152 kdyn и ударного смещения в кабель было измерено, 1287 мкм. Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок .

Рисунок 4. Поведенческая оценка за силу 150 kdyn, ударный углом 22,5 ° и цели 1,4 мм слева от срединной линии. A. Горизонтальная теста лестницы. Б. цилиндра испытание воспитания. C. изменения Монтойя лестница тест. Д. стрижка тест. Ипсилатерального передних конечностей привело к значительному и sustaiопределена нарушений по сравнению с противоположной передней конечности.

Рисунок 5. Представитель изображения поврежденный спинной мозг от ростральной 1600 мкм до 1600 мкм хвостовой.

Рисунок 6. Гистологическое оценок. А. Вопрос Процент белого и серого пощадили. Любой около 2000 мкм от эпицентра ущерб был в значительной степени избавлены. Б. полезных белого и серого вещества пощадил в 2000 мкм от эпицентра повреждения. Ипсилатеральной стороны значительно меньше жалели белого и серого вещества по сравнению с противоположной стороной. Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок .

Обсуждение

В этой статье мы описываем шейки односторонние модели ушиб использованием Infinite Horizon (IH) ударный в силу 150 kdyn, угол 22,5 ° с вертикальной и боковой цели 1,4 мм от средней линии. С помощью этих параметров, мы были в состоянии производить устойчивый поведенческий дефицит в ипсилатеральной передних конечностей с нарушением паренхиматозной, содержащихся в значительной степени на ипсилатеральной стороне, где выяснилось, что значительный ущерб в тех регионах, где rubrospinal, ретикулоспинальных, вестибулоспинальных ...

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Наименование оборудования	Компания	Номер по каталогу	Комментарии
Бесконечные Ударный Horizon	Точность системы и приборы	IH-0400
Алюминиевый лист металла	Metalsupermarlets.com	APT6061/500
Flexaframe пластины поддержки ног	Рыбаки Научные	1466625Q
Стержней Flexaframe поддержки	Рыбаки Научные	1466610GQ
Flexaframe поддержка разъемов	Рыбаки Научные	1466620Q
Clamp 1	На заказ		Чу и др..2009
Металл владельцам	На заказ		См. выше
Ударный наконечник	На заказ		Диаметр: 1,15 мм
Стереотаксической кадров	Дэвид Kopf Instruments	Модель 900
Цилиндр уровень	Yijia ИНСТРУМЕНТЫ	YJ-SL0620
Микроскоп	Leica		Model #: MZ8
Лаборатория ножницы гнездо	VWR	12620-902