Минимально инвазивный, быстрый метод латеральной гемисекции спинного мозга для моделирования открытых повреждений спинного мозга у крыс
23 марта 2022 г.
В этой статье мы опишем новый, быстрый метод моделирования открытой травмы спинного мозга у крыс, который исключает ламинэктомию. Латеральная гемисекция проводится при просмотре через микроскоп. Методика универсальна и также может быть использована в шейном, грудном и поясничном отделах спинного мозга других животных.
Этот протокол важен, потому что травмы спинного мозга по-прежнему распространены сегодня, и необходимы исследования для дальнейшего понимания этих травм и разработки возможных методов лечения. Эта методика более точна и воспроизводима, чем компрессионные и ушибные травмы, и менее инвазивна, чем травмы при полной ламинэктомии. Таким образом, это может быть лучшим вариантом для моделирования травмы спинного мозга, чем ранее описанные процедуры.
Для начала используйте лезвие скальпеля 20, чтобы открыть операционную область, сделав разрез длиной от двух до 2,5 сантиметров через все слои кожи вдоль позвоночника. Расположите этот разрез параллельно позвоночному столбу, используя позвонок L1 в качестве средней точки, удлинив его примерно на один сантиметр как в направлении черепа, так и в направлении няни вдоль позвоночного столба. Мобилизуйте боковые стороны раны, разрезая соединительную ткань, окружающую мышцы.
Затем делают два параллельных разреза вдоль позвоночника, проникая в надкостницу. Сделайте разрезы рядом с отростками позвоночника с обеих сторон, охватывая расстояние между грудными позвонками 13 и L1. Рассекайте мышцы, прикрепленные к позвонкам, с помощью восьмерки респиратора до тех пор, пока не будут видны все спинномозговые связки.
Установите втягивающее устройство. Затем удаляют спинномозговые отростки 13-го грудного позвонка и первого поясничного позвонка с помощью зубных костных щипцов для визуализации всей операционной области. При необходимости используйте стерильную марлю для остановки кровотечения на протяжении всей процедуры.
Осторожно приподнимите оставшиеся отростки L1 позвоночника, приподняв дугу позвонка L1. Удалите желтую связку, чтобы получить доступ к спинному мозгу. Поднимите спинномозговые отростки дальше, открывая доступ к разорванной твердой мозговой оболочке позвоночника.
Наклоните спинномозговые отростки в краниальном направлении, чтобы визуализировать pia mater. Посмотрите через pia mater на наличие задней срединной вены, демонстрирующей среднюю линию позвоночника. Используя вену в качестве направленной биссектрисы, сделайте разрез с помощью микрохирургического скальпеля, сохраняя при этом вену.
Сделайте разрез под веной в поперечной плоскости через передний задний диаметр спинного мозга. Выполняйте гемисекцию, перемещая лезвие в сторону от центральной линии. Сделайте разрез так, чтобы не перерезать переднюю спинномозговую артерию.
Следите за тем, чтобы при перерезании спинного мозга на тело позвонка не оказывалось избыточного давления, чтобы сохранить переднюю спинномозговую артерию на вентральной стороне спинного мозга. Не закрывайте твердую мозговую оболочку непосредственно во время закрытия раны. Плотно сшивают мышцы и спинномозговые отростки, косвенно закрывая небольшую ранку на твердой мозговой оболочке.
Закройте дорсальный соединительнотканный слой швами. Этот новый минимально инвазивный метод травмы спинного мозга выполняется намного быстрее, чем традиционный хирургический подход с использованием ламинэктомии, и не требует дополнительных специализированных инструментов. Для визуализации места повреждения использовали окрашивание гематоксилином и эозином.
Другие участки могут выполняться вдоль спинного мозга, имитируя специфические нейронные повреждения. Регенерация также может быть изучена, поскольку с помощью этого метода можно установить электроды или стволовые клетки. Большинство методов, использующих модели повреждения спинного мозга с открытой раной, осуществляющие либо гемисекцию, либо операцию, могут быть упрощены и ускорены с помощью этой техники.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании представлен новый эффективный метод моделирования открытой травмы спинного мозга у крыс, который исключает необходимость проведения ламинэктомии. Метод позволяет визуализировать латеральную гемисекцию с помощью микроскопа и применим к различным отделам спинного мозга на различных моделях животных.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Травма спинного мозга
- Хирургические методы на животных моделях
Теоретическое обоснование
- Травмы спинного мозга остаются распространенным явлением, что обуславливает необходимость исследований для понимания механизмов повреждения и разработки методов терапии.
- Современные методики зачастую являются инвазивными и обладают низкой воспроизводимостью.
- Данный новый метод представляет собой менее инвазивную альтернативу традиционным моделям.
- Методика легко адаптируется для различных отделов позвоночника.
Цель исследования
- Внедрить более быструю и воспроизводимую модель повреждения спинного мозга.
- Повысить хирургическую точность и минимизировать инвазивность по сравнению с существующими методами.
- Облегчить проведение исследований регенерации, обеспечив доступ для электродов или стволовых клеток.
Используемые методы
- В данном исследовании использовался хирургический протокол на крысах для моделирования травмы спинного мозга.
- Биологическая модель включала латеральную гемисекцию спинного мозга.
- Рабочий процесс мультиомиксного анализа не упоминался.
- Основные этапы включают точные разрезы и мобилизацию мышц для обнажения спинного мозга.
- Процедура разработана таким образом, чтобы выполняться быстро и не требовать специализированных инструментов.
Основные результаты
- Новый метод оказался более быстрым и эффективным, чем традиционные подходы к ламинэктомии.
- Окрашивание гематоксилином и эозином позволило визуализировать место повреждения.
- Для симуляции специфических нейронных повреждений можно использовать другие отделы спинного мозга.
- Данный метод позволяет в дальнейшем исследовать механизмы регенерации.
Выводы
- В исследовании представлена перспективная малоинвазивная модель для изучения травм спинного мозга.
- Несмотря на отсутствие мультиомиксного анализа, данный метод открывает возможности для различных применений в исследованиях регенерации.
- В целом, работа способствует более глубокому пониманию природы повреждений спинного мозга и потенциальных терапевтических стратегий.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Модели повреждения спинного мозга с минимальным инвазивным вмешательством имеют решающее значение для трансляционной нейробиологии и доклинической оценки терапевтических методов. Данный метод быстрой латеральной гемисекции снижает вариативность процедуры и травматизацию тканей, что способствует созданию более воспроизводимых и прогностически точных моделей на животных. Операционная эффективность и меньшая инвазивность этого метода напрямую влияют на ранние этапы поиска и снижение рисков при изучении механизмов в рамках разработки методов нейрорегенерации.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Обеспечивает точное моделирование повреждений спинного мозга по типу разрыва для исследований, основанных на проверке гипотез.
- Снижает влияние побочных переменных за счет минимизации вторичного повреждения тканей и наличия костных фрагментов.
- Повышает воспроизводимость и точность валидации функциональных мишеней в исследованиях нейротравм.
- Способствует снижению механистических рисков, позволяя контролировать локализацию и степень повреждения.
Скрининг и разработка анализа
- Облегчает подготовку стандартизированных моделей животных для последующего скрининга регенеративных или нейропротекторных соединений.
- Обеспечивает единообразное нанесение повреждений, что позволяет получать количественные показатели поведенческого и гистологического анализа.
- Сокращает время проведения процедуры, увеличивая пропускную способность доклинических скрининговых исследований.
- Минимизирует нагрузку на животных, что соответствует этическим нормам и передовым операционным практикам.
Трансляционные и доклинические исследования
- Обеспечивает релевантную заболеванию систему для оценки регенеративных вмешательств, таких как трансплантация стволовых клеток или установка электродов.
- Поддерживает целостность позвоночного канала, обеспечивая непрерывность трансляционного перехода от этапа открытия к доклинической валидации.
- Позволяет осуществлять направленное моделирование конкретных повреждений нервной системы, что повышает прогностическую ценность при разработке методов терапии.
- Обеспечивает возможность принятия обоснованных решений о переходе на следующие этапы разработки с учетом рисков на основе воспроизводимых результатов моделирования повреждений.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Данный метод интегрируется в начальный этап поиска и доклинических исследований, связывая валидацию мишеней, изучение механизмов и трансляционные исследования на моделях повреждения спинного мозга.
- Биология открытий: Облегчает проверку гипотез и уточнение сигнальных путей за счет возможности контролируемого индуцирования повреждений.
- Скрининг: Обеспечивает воспроизводимые модели для количественной оценки потенциальных методов терапии.
- Аналитика: Позволяет получать согласованные гистологические и поведенческие результаты для сравнения различных условий.
- Трансляционные исследования: Соответствует рабочим процессам регенеративной медицины, позволяя проводить исследования по таргетному воздействию.
- Корпоративное использование: Предлагает широко адаптируемый протокол для различных программ исследований нейротравм.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает достоверность прогнозов и снижает механистическую неоднозначность при моделировании повреждений спинного мозга.
- Операционная ценность: улучшает стандартизацию, воспроизводимость и эффективность процедур.
- Стратегическая ценность: способствует принятию более обоснованных решений о целесообразности дальнейшей разработки (go/no-go) и повышает эффективность использования капитала за счет минимизации вмешивающихся переменных повреждения.
- Влияние на портфель: позволяет осуществлять приоритизацию кандидатов для нейрорегенеративной и нейропротекторной терапии с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуется хирургический опыт проведения микрохирургических операций на позвоночнике и навыки работы с животными.
- Необходимы стандартные лабораторные хирургические инструменты и доступ к микроскопии для визуального контроля.
- Требуется стандартизация протоколов индукции повреждения и послеоперационного ухода между исследовательскими группами.
- Метод применим к различным отделам спинного мозга крыс, но при гемисекции ограничен межпозвоночными пространствами.
- Важно соблюдать осторожность при выполнении техники, чтобы избежать повреждения сосудов и обеспечить воспроизводимость модели.
