Contusive модели Односторонние шейки Травма спинного мозга с помощью бесконечного Ударный Horizon
24 июля 2012 г.
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.
Общая цель данной процедуры заключается в создании модели одностороннего контузионного повреждения шейного отдела позвоночника с использованием импактора Infinite Horizon. Для этого сначала изготавливаются зажим и рама индивидуальной конструкции, после чего шейный отдел позвоночника фиксируется в зажиме.
Затем животное помещают в импактор для подготовки к нанесению травмы спинного мозга. Заключительным этапом процедуры является повреждение шейного отдела спинного мозга. Данная процедура позволяет создать стабильную модель травмы с устойчивым и выраженным функциональным дефицитом.
В конечном счете, воспроизводимость и низкая летальность данной модели повреждения позволяют сократить количество животных, используемых в исследованиях травм спинного мозга. Процедуру продемонстрирует j Lee, научный сотрудник моей лаборатории, который в последние несколько лет активно занимался разработкой этой модели для обеспечения стабильного и воспроизводимого приложения биомеханического воздействия на спинной мозг. В данной процедуре используются импактор для нанесения травм спинного мозга Infinite Horizon (IH), зажим и фиксирующая рама.
Животное было специально подготовлено и подготовлено для использования импактора IH. После подтверждения того, что животное достигло хирургического уровня анестезии, поместите его в стереотаксическую раму и аккуратно рассеките дорсальную мускулатуру, чтобы обнажить позвоночник. Как только будут обнажены дуги позвонков от C4 до C6, сделайте разрез под поперечными отростками с обеих сторон позвоночника с помощью тонкого инструмента Фридмана-Пирсона, чтобы установить зажим под поперечными отростками C4–C6.
Осторожно удалите левую дугу пятого шейного позвонка (C5), чтобы визуализировать твердую мозговую оболочку и спинной мозг для облегчения установки зажима. Подложите под передние конечности стержень диаметром 1,5 см, чтобы приподнять животное и позвоночник. Установите губки зажима на латеральные поперечные отростки четвертого-шестого шейных позвонков (C4–C6), после чего затяните винты. Вставьте зажим в металлические держатели на двух средних стержнях рамы, закрепленных под углом 22,5 градуса.
Поднимите ножничный домкрат до тех пор, пока животное не окажется в горизонтальном положении. Убедитесь, что зажим расположен горизонтально, поместив на него небольшой цилиндрический уровень. Затяните винты; важно, чтобы все винты были надежно затянуты, а установка была жесткой и неподвижной.
Опустите и наведите наконечник импактора, используя ручку вертикальной регулировки и две ручки горизонтальной регулировки на импакторе IH, пока центр наконечника не окажется над вершиной остистого отростка шестого шейного позвонка (C6). После центрирования наконечника импактора поверните ручку регулировки по оси Y на 1,4 мм, чтобы сместить наконечник латерально влево. Используйте ручку горизонтальной регулировки по оси x, чтобы переместить наконечник в центр пятого шейного позвонка (C5).
Затем опустите наконечник так, чтобы он находился непосредственно над твердой мозговой оболочкой; наконечник импактора должен быть направлен на латеральную половину серого вещества. Поверните ручку вертикальной регулировки, чтобы поднять наконечник на 4 mm над твердой мозговой оболочкой. С помощью ватного тампона убедитесь, что область воздействия сухая, используя программное обеспечение IH impactor.
Установите в программе желаемую силу 150 килодонов и выберите «начать эксперимент» для нанесения удара. Эта анимация на поперечном срезе шейного отдела спинного мозга демонстрирует, как создается одностороннее повреждение при установленной силе 150 килодонов и угле 22,5 градуса. График зависимости силы от времени представлен в виде вставки.
На этих графиках показаны зависимость смещения от времени и зависимости силы от времени при типичном контузионном ударе силой 150 kilodons, нанесенном с помощью импактора IH. Красная стрелка указывает момент, когда импактор достиг значения 20 kilodons и началась запись смещения. Записи показывают, что фактически достигнутая сила составила 152 kilodons, а глубина удара или смещения в спинной мозг составила 1, 287 micrometers.
Результаты четырех поведенческих тестов показали, что повреждение спинного мозга привело к статистически значимым нарушениям функций четырех конечностей, сохранявшимся на протяжении всего экспериментального периода и ограничивавшимся только ипсилатеральной передней конечностью. Во всех случаях нарушения сохранялись в течение полных шести недель после травмы. Серия срезов спинного мозга, проходящих через типичный очаг контузии в области 150 килони, показывает, что повреждение привело к поражению серого и белого вещества на ипсилатеральной стороне.
Как руброспинальный, так и кортикоспинальный тракты на стороне повреждения охвачены зоной поражения. Тем не менее, нельзя исключить частичное сохранение аксонов в этих трактах. Более чем у 80% животных паренхиматозные повреждения были локализованы на ипсилатеральной стороне.
Количественная оценка дополнительных срезов позволяет дать грубую оценку совокупного распространения сохранных участков белого и серого вещества, которые в данном случае составляют 2 400 мкм рострально и каудально от эпицентра повреждения. На ипсилатеральной стороне было сохранено только 51,8% белого вещества и 39,7% серого вещества по сравнению с контралатеральной стороной. После просмотра этого видео вы должны получить четкое представление о том, как наносить стабильные односторонние повреждения спинного мозга в шейном отделе с помощью импактора Infinite Horizon.
Эта модель повреждения не только станет ценным инструментом для тестирования потенциальных методов доклинической терапии травм спинного мозга, но и благодаря воспроизводимости позволит сократить количество животных, используемых в исследованиях данного типа повреждений спинного мозга. Другим аспектом данной модели, который мы считаем весьма привлекательным, является минимизация заболеваемости животных. Дефицит функций ограничен одной передней конечностью, и мы полагаем, что такие усилия по снижению заболеваемости являются важным аспектом проведения доклинических исследований травм спинного мозга.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье описывается надежный метод моделирования одностороннего повреждения спинного мозга на уровне шейного отдела с использованием импактора Infinite Horizon. Процедура предполагает использование специально разработанной рамы и зажима для стабилизации позвоночника, что обеспечивает воспроизводимость и устойчивость полученных повреждений.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Модели повреждения спинного мозга
- Биомеханика
Теоретическая часть
- Травмы спинного мозга могут привести к значительным функциональным нарушениям.
- Надежные модели необходимы для изучения механизмов повреждения и поиска потенциальных методов терапии.
- Импактор Infinite Horizon представляет собой инструмент, используемый для нанесения контролируемых повреждений спинного мозга.
- Специальные методы стабилизации повышают воспроизводимость моделей травмы.
Цель исследования
- Установить стандартизированную процедуру моделирования одностороннего повреждения шейного отдела спинного мозга.
- Обеспечить воспроизводимость и достаточность полученных повреждений для целей исследования.
- Создать базу для дальнейшего изучения механизмов повреждения и восстановления спинного мозга.
Используемые методы
- Изготовление специальной рамы и зажима для стабилизации позвоночника.
- Закрепление шейного отдела позвоночника в зажиме.
- Размещение животного в импакторе Infinite Horizon.
- Индукция повреждения спинного мозга посредством контролируемого удара.
Основные результаты
- Данная процедура позволяет создать стабильную модель одностороннего контуза шейного отдела позвоночника.
- Травмы приводят к стойкому функциональному дефициту.
- Метод является воспроизводимым и надежным для применения в исследовательских целях.
- Биомеханические параметры стандартизированы для обеспечения воспроизводимости результатов.
Выводы
- Данный метод представляет собой ценный инструмент для изучения травм спинного мозга.
- Он позволяет исследовать процессы восстановления и терапевтические вмешательства.
- Дальнейшие исследования могут опираться на эту стандартизированную модель повреждения.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Создание клинически значимых доклинических моделей повреждения шейного отдела спинного мозга имеет решающее значение для снижения рисков при разработке терапевтических препаратов, направленных на устранение одностороннего двигательного дефицита. Данная модель обеспечивает воспроизводимое нанесение биомеханического повреждения, что позволяет получать стабильные функциональные показатели для валидации мишеней и оптимизации ведущих соединений в процессе нейробиологических исследований. Односторонний характер повреждения и стойкое нарушение функций передней конечности создают трансляционно ориентированную платформу для оценки механистически направленных вмешательств перед их применением в клинической практике.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Научная ценность: Позволяет проверять терапевтические гипотезы, связанные с односторонними путями шейного отдела спинного мозга и латерализованным функциональным восстановлением.
- Практическая ценность: Обеспечивает стандартизированную модель контузии с количественно определяемым гистологическим повреждением ипсилатерального серого и белого вещества, что способствует подтверждению воздействия на мишень и уточнению путей передачи сигнала.
- Прогностическая ценность: Стойкий дефицит функций передних конечностей в нескольких поведенческих тестах позволяет проводить лонгитюдную оценку снижения механических рисков и повышать прогностическую уверенность в отношении ведущих кандидатов.
Скрининг и разработка анализа
- Готовность анализа: Обеспечивает стабильные двусторонние поведенческие нарушения, ограниченные ипсилатеральной передней конечностью, что позволяет проводить надежный скрининг соединений с определенными функциональными конечными точками.
- Воспроизводимость: Стандартизированные параметры удара (сила 150 kdyn, траектория 22,5°, латеральное смещение 1,4 mm) гарантируют низкую вариабельность степени тяжести повреждения в различных исследованиях, что способствует масштабируемости анализа и сравнимости результатов между лабораториями.
- Количественные показатели: Гистологическая количественная оценка сохранности тканей (например, сохранение 51,8% белого вещества и 39,7% серого вещества ипсилатерально) предоставляет объективные биомаркеры для анализа зависимости «доза-эффект» и эффективности.
Трансляционные и доклинические исследования
- Клиническая значимость: Моделирует односторонний контузионный ушиб шейного отдела, отражая латерализованную патологию, наблюдаемую при тупых травмах шейного отдела спинного мозга у людей в результате автомобильных аварий или спортивных происшествий.
- Трансляционная преемственность: Обеспечивает переход от валидации мишени к доклиническим испытаниям эффективности, предоставляя стабильную платформу для исследований терапевтического вмешательства в течение шестинедельных периодов восстановления.
- Оценка рисков при разработке: Позволяет оценивать терапевтические методы, направленные на сохранение аксонов или реорганизацию нейронных цепей в кортикоспинальном и руброспинальном трактах, что помогает принимать решения о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) на основании гистологических и функциональных показателей сохранения тканей.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Данная модель вписывается в континуум от этапа поиска до доклинических исследований, позволяя проверять гипотезы на ранних стадиях поиска, стандартизировать анализы при скрининге и проводить механистическую валидацию в трансляционных исследованиях, при этом результаты напрямую влияют на принятие решений по формированию портфеля препаратов.
- Фундаментальная биология: Облегчает проверку гипотез о вовлечении односторонних путей спинного мозга, а также о латерализованных нейровоспалительных или регенеративных реакциях.
- Скрининг: Обеспечивает воспроизводимый функциональный дефицит и гистологические профили поражения, подходящие для высокоточного анализа соединений и подтверждения мишеней.
- Аналитика: Предоставляет количественные биомеханические, поведенческие и гистологические показатели (смещение силы, асимметрия использования конечностей, показатели сохранения тканей) для сравнительного анализа состояний.
- Трансляционные исследования: Моделирует клинически значимое одностороннее повреждение шейного отдела, способствуя согласованию биомаркеров и обеспечению преклинической преемственности для методов терапии, направленных на восстановление двигательных функций.
- Корпоративное повторное использование: Создает многоразовую хирургическую платформу с низкой летальностью, которая сокращает количество используемых животных, повышая при этом надежность данных в рамках терапевтических программ.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Снижает механистическую неопределенность за счет изоляции эффектов одностороннего повреждения шейного отдела и обеспечения возможности корреляции гистологических повреждений со стойким функциональным дефицитом.
- Операционная ценность: Обеспечивает воспроизводимость благодаря стандартизированным параметрам импактора и жесткой стабилизации позвоночника, что минимизирует межживотную вариабельность.
- Стратегическая ценность: Повышает уверенность при принятии решений о продолжении или прекращении исследований (go/no-go), предоставляя трансляционно-прогностические фенотипы повреждений с низкой летальностью и высокой согласованностью между исследованиями.
- Влияние на портфель: Поддерживает приоритизацию кандидатов с поправкой на риск, демонстрирующих сохранение аксонов или функциональное восстановление в тестах ипсилатеральной передней конечности.
Особенности реализации
- Требуется опыт проведения операций на позвоночнике грызунов, стереотаксического позиционирования и калибровки импактора.
- Зависит от наличия доступа к импактору Infinite Horizon, специальной раме, зажиму и инфраструктуре стереотаксической рамы.
- Необходима межгрупповая стандартизация хирургических, ударных и гистологических протоколов для обеспечения воспроизводимости результатов.
- При адаптации следует учитывать выбор между моделями двустороннего или одностороннего повреждения, а также анатомическое масштабирование с учетом конкретного вида.
- Практические ограничения включают сложность хирургического вмешательства и необходимость точного размещения латерального удара для локализации одностороннего повреждения.
