Summary
Eine zuverlässige und wiederholbare Möglichkeit, eine zervikale einseitige Verletzung des Rückenmarks mit der Infinite Horizon Impaktor produzieren wird beschrieben. Die Methode nutzt die Vorteile eines maßgeschneiderten Rahmen und spannen, um die Wirbelsäule zu stabilisieren. Das standardisierte Verfahren und biomechanischen Parameter führen zu Verletzungen ausreichende und nachhaltige Verletzungen.
Abstract
Während die Mehrheit der menschlichen Verletzungen des Rückenmarks in der Halswirbelsäule auftreten, beschäftigt die große Mehrheit der Laborforschung Tiermodellen der Rückenmarksverletzung (SCI), in dem der thorakalen Rückenmarkes verletzt wird. Darüber hinaus, weil die meisten Menschen Schnur Verletzungen als Folge der stumpfen, nicht penetrierenden Verletzungen (z. B. Kfz-Unfall, Sportverletzung), wo das Rückenmark gewaltsam von Vertriebenen Knochen oder Weichteile geschlagen wird auftreten, sind die Mehrheit der SCI-Forscher der Meinung, dass die meisten klinisch relevanten Verletzungen Modelle, bei denen das Rückenmark gequetscht wird schnell sind. 1 ist daher ein wichtiger Schritt in der präklinischen Evaluierung neuer Therapien auf dem Weg zum menschlichen Übersetzung eine Bewertung ihrer Wirksamkeit in einem Modell der Prellung SCI innerhalb der zervikalen Rückenmarks. Hier beschreiben wir die technischen Aspekte und die daraus resultierenden anatomischen und Verhaltensstörungen Ergebnisse einer einseitigen gequetscht Modell der Halswirbelsäule, die SCI beschäftigt dasInfinite Horizon Rückenmarksverletzung Impaktor.
Sprague Dawley Ratten wurden einer linksseitigen unilateralen Laminektomie an C5. Um die Reproduzierbarkeit der biomechanischen, funktionellen und histologischen Ergebnisse der Verletzung Modell zu optimieren, gequetscht wir das Rückenmark mit einer Schlagkraft von 150 kdyn, ein Aufprall Flugbahn von 22,5 ° (Tiere bei 22,5 ° gedreht), und eine Auswirkung Lage abseits der Mittellinie von 1,4 mm. Funktionelle Erholung wurde mit Hilfe des Zylinders Aufzucht Test, horizontale Leiter Test, Test und Pflege modifizierte Montoyas Treppenhaus Test für bis zu 6 Wochen, danach werden die Rückenmark wurden histologisch auf weißen und grauen Substanz schonende ausgewertet.
Die Verletzung hier vorgestellte Modell vermittelt konsistente und reproduzierbare biomechanische Kräfte auf das Rückenmark, ein wichtiges Merkmal eines experimentellen Modells SCI. Dies führt zu diskreten histologischen Schäden an der lateralen Hälfte des Rückenmarks, die sich im Wesentlichen auf t enthaltenener ipsilateralen Seite der Verletzung. Die Verletzung wird von den Tieren gut vertragen, führt aber zu funktionellen Defiziten der Vordergliedmaße, die signifikante und nachhaltige in den Wochen nach der Verletzung sind. Die zervikale einseitige Verletzung hier vorgestellten Modells können eine Ressource, um Forscher, die potenziell vielversprechende Therapien vor der menschlichen Übersetzung testen möchten sein.
Protocol
1. Richten Sie: Rahmen und Design-Clamp zum Halten der Tiere
- Der Rahmen und die Klammer um das Tier zu halten, war speziell entwickelt, um die Infinite Horizon (IH) Spinal Cord Injury Impactor unterzubringen.
- Die Basis des Rahmens ist ein Aluminium-Plattform in den folgenden Abmessungen (30,2 cm x 20,3 cm x 1,3 cm), um in der Tabelle Führungsbügel, die serienmäßig mit dem IH-Gerät (Abbildung 1A) kommt zu passen geschnitten.
- Vier Flexaframe Unterstützung Fußplatten (Fisher Scientific, Toronto, ON) werden auf die Plattform und acht Flexaframe Stützstangen (Fisher Scientific, Toronto, ON, 30,5 cm) werden mit Hilfe von acht Flexaframe Unterstützung Anschlüsse (Abbildung 1B) angebracht.
- Zwei zusätzliche Unterstützung Flexaframe Anschlüsse, die an den mittleren zwei Stäbe, die custom made Haus hält für die Klemme (Abbildung 1B).
- Der Winkel, um das Tier Rückenmarks gedreht Bezug auf die Vertikale durch keepin eingerichtetg eines der horizontalen Stange an Ort und Stelle und das Verändern der Höhe der anderen horizontalen Stange (2).
- Die Klemme ist 35,6 mm lang, 25,4 mm hoch und mit einem 7,6 mm Kiefer entwickelt, um starr festhalten unter dem Querfortsatz von C4 bis C6 (Abbildung 1C). Weitere Einzelheiten zu der Klemme Design wurden bereits von Choo et al., 2009.
2. Chirurgie
- Männliche Sprague-Dawley-Ratten (Charles River Laboratories) mit einem Gewicht von 300-350 g wurden anästhesiert durch Isofluran (4% für die Induktion und 2% für die Wartung) in Sauerstoff (1 L / min).
- Sobald die Tiere unter der Ebene der Anästhesie sind, wird das Tier in einen stereotaktischen Rahmen (Kopf, Tujunga, CA) angeordnet ist.
- Um Blutungen während der Operation 0,4 ml Lidocain (20 mg / ml; Bimeda - MTC Animal Health Inc., Cambridge, Ontario, Kanada) zu minimieren mit Adrenalin intramuskulär wird rund um die Operationsstelle in der DORSA injiziertl Halsbereich.
- Ein 4-5 cm dorsalen Mittellinie Einschnitt gemacht wird mit einem sterilen Skalpell (# 15), ausgehend von der Basis des Schädels und nach kaudal.
- Sterile Pinzette Adson werden verwendet, um ohne Umschweife durch die Rückenmuskulatur, die Wirbelsäule zu sezieren, und eine sterile Alm Retraktor (Fine Science Tools, North Vancouver, BC) eingeführt wird, damit die Muskeln auseinander zu erreichen.
- Mit dem Skalpell Nr. 15, die Muskeln, die über der Laminae von C4-C7 sind abgekratzt beginnend in der Mittellinie und fegt sie seitlich.
- Ein Schnitt mit einem sterilen Skalpell (# 15) wird an den Muskel an den Querfortsätzen auf beiden Seiten der Wirbelsäule, um die Klemme unter den Querfortsätzen C4 bis C6 Passform.
- Mit einem sterilen feinen kippte Friedman-Pearson Rongeur (Fine Science Tools, North Vancouver, BC), wird die linke C5 Lamina vorsichtig entfernt, um die Dura und das Rückenmark zu visualisieren.
- Eine Stange mit einem Durchmesser von 1,5 mm unter den Armen geschobendas Tier zu stützen, wodurch sich die Wirbelsäule leicht und Erleichterung Klemme Insertion.
- Montieren Sie den Unterkiefer des sterilen Klemme auf seitlichen Querfortsätze von C4-C6 und die Schrauben anziehen.
- Entfernen Sie die Alm Retraktor.
3. Spinal Cord Injury
- Nachdem die Klemme an dem Tier befestigt ist, wird das Tier in der IH Schlagkörper bewegt.
- Die Klemme wird in die Metallträger auf den beiden mittleren Stäbe des Rahmens, die in einem Winkel von 22,5 ° von der Horizontalen (2) kontrolliert wurden, eingesetzt.
- Die Scheren-Wagenheber, die stabil Höhenverstellung, (VWR, Mississauga, ON) stellt wird, bis das Tier flach aufliegt angehoben.
- Stellen Sie sicher, dass die Klemme horizontal, indem Sie einen kleinen Zylinder Ebene auf der Oberseite der Klemme und durch Anziehen der Schrauben ist. Es ist wichtig, dass alle Schrauben fest angezogen sind und so ist die Einstellung starre ohne jede Bewegung.
- Der Rest des Verfahrens wird unter einem Mikr durchgeführtOSCOPE (Leica MZ8).
- Senken und zielen Sie mit dem Impaktor Spitze (15 mm Durchmesser, mit abgerundeten Kanten) mit Hilfe der vertikalen Einstellknopf und die beiden horizontalen Einstellknöpfe auf der IH Impaktor bis das Zentrum der Impaktor-Spitze über die Spitze des Dornfortsatzes C6 schwebt.
- Sobald der Impaktor Spitze zentriert ist, drehen Sie den y-Achse Einstellknopf eins und zwei fünfte Zug (1,4 mm), um die Spitze seitlich zu bewegen, um die linke Seite und der x-Achse horizontal Einstellknopf, um den Impaktor Spitze des Zentrums von C5 zu bewegen.
- Senken Sie die Spitze, bis er knapp über der Dura ist zu überprüfen, dass der Impaktor Spitze strebt die laterale Hälfte der grauen Substanz.
- Drehen Sie den vertikalen Einstellknopf zwei wendet sich an die Spitze 4 mm über der Dura zu erhöhen.
- Stellen Sie sicher, dass die Auswirkungen von trockenen Gebiet mit einem Wattestäbchen oder Stick ist.
- Stellen Sie die gewünschte Kraft zu 150 kdyn auf dem Programm und klicken Sie auf "Start Experiment", um den Impaktor auslösen.
- Nach der Verletzung, wird die Wunde in Laye geschlossenrs mit 5-0 Vicryl Nähte. Buprenorphin (0,03 mg / kg SC, Temgesic, Schering-Plough Corporation, Kenilworth, NJ) und Kochsalzlösung (10 ml) wird subkutan verabreicht und vor zweimal täglich für zwei Tage nach der Operation. Tiere sind eng zweimal pro Tag für 2 Wochen und einmal pro Woche für 6 Wochen nach der Verletzung überwacht.
4. Repräsentative Ergebnisse
Zwanzig Neun männliche Sprague Dawley-Ratten (Charles River Laboratories) mit einem Gewicht von 300-350 g wurden bei einer Kraft von 150 Einstellung kdyn verletzt. Der Stoßkörper Spitze wurde 1,4 mm lateral zur Mittellinie gerichtet, in einem Winkel von 22,5 ° von der Vertikalen. Die mittlere tatsächliche Kraft war 155,55 ± 0,73 kdyn. Die mittlere Verschiebung war 1512,72 ± 27,86 um und die Geschwindigkeit war 120,24 ± 0,52 mm / s (Abbildung 3).
Verhalten Outcome Measures
Funktionelle Erholung wurde anhand der horizontalen Leiter Test, Test-Zylinder-Aufzucht, Pflege-Test,und modifizierte Montoya Treppenhaus Test 1. Die Tiere wurden vor der Verletzung ausgebildet und beurteilt 2, 4 und 6 Wochen nach der Verletzung. Es gab signifikante Beeinträchtigungen Vorderbein über den Versuchszeitraum entstanden sind.
Horizontale Ladder-Test. Vor der Verletzung, gemacht Tieren nur 4,75 ± 0,73% Fehler auf der ipsilateralen Vorderpfote beim Durchlaufen über die unregelmäßigen Abständen horizontale Leiter. Nach der Verletzung, zeigten die Tiere gekennzeichnet Anstieg des Prozentsatzes der Vorderpfote Fehler. Die ipsilateralen Vorderpfote Prozent Fehler waren 26,97 ± 2,92%, 26,23 ± 2,84% und 22,06 ± 2,05% bei 2, 4 und 6 Wochen nach der Verletzung (Abbildung 4A). Wichtig ist, dass die Vordergliedmaße Beeinträchtigung zu diesem Test für die 6 Wochen lang aufrechterhalten.
Zylinder Aufzucht Test. Der prozentuale Anteil der ipsilateralen Vorderpfote (links + beides) Nutzung während der Exploration deutlich zurückgegangen nach einer Rückenmarksverletzung.Vor der Verletzung, verwendet die Tiere die ipsilateralen Vorderpfote 75,12 ± 2,25%. Nach der Verletzung die Tiere nutzten die ipsilateralen Vorderpfote 8,59 ± 1,80% bei 2 Wochen, 14,25 ± 2,65% bei 4 Wochen und 11,76 ± 2,66% nach 6 Wochen (Abbildung 4B).
Geändert Montoya Staircase-Test. Die Zahl der Pellets mit der ipsilateralen Vorderpfote abgerufen dramatisch zurück nach der Verletzung. Vor der Verletzung, die Tiere gesammelt 84,85 ± 2,88% der Nahrung belohnt. Jedoch auf 2, 4 und 6 Wochen nach der Verletzung die abgerufenen Tiere nur 30,91 ± 4,03%, 28,94 ± 4,38% und 25,86 ± 3,09% der Pellets (4C).
Grooming-Test. Es gab eine drastische Verringerung der Fellpflege Scores nach der Verletzung. Nach SCI, waren die ipsilaterale Grooming Partituren 2 Wochen: 2,00 ± 0,17, 4 Wochen: 1,83 ± 0,17 und 6 Wochen: 1,79 ± 0,11 (FiguRe 4D).
Histologische Ergebnisse
Weißen Substanz und Grau Angelegenheit Sparing. Ein Beispiel für eine Verletzung des Rückenmarks mit einer Kraft von 150 kdyn, Winkel von 22,5 ° und Querrichtung Ziel von 1,4 mm wird in 5 dargestellt. Die Verletzung führte zu erheblichen Schäden an der grauen und weißen Substanz auf der ipsilateralen Seite. Sowohl kortikospinalen rubrospinale und Traktate wurden verletzt und 23 der 29 Tiere hatten Parenchymschädigung auf der ipsilateralen Seite enthalten sind. Die longitudinale Ausmaß der Schäden der weißen und grauen Substanz war 2400 und 2400 rostral nach kaudal (Abbildung 6). Beim Hinzufügen der Abschnitte, um eine grobe Schätzung des "kumulativen Ausbreitung" der weißen und grauen Substanz schonende (2000 um rostralen und kaudalen zum Epizentrum) bieten, hatte der ipsilateralen Seite nur 51,8% der weißen Substanz geschont und 39,7% der grauen Substanz übrigen auf der Gegenseite (Abb. 6) verglichen.
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Abbildung 1. Infinite Horizon Rückenmarksverletzung Impaktor. A. Infinite Horizon Impaktor und insgesamt einzurichten. B. Frame einrichten. C. Close-up Bild von der Klemme zur Befestigung von Gebärmutterhalskrebs Querfortsätze. D. Spezifikation (Einheit: cm) der Klemme. Empfohlene Toleranz <0,002 in (Choo et al. 2009). Klicken Sie hier für eine größere Abbildung anzuzeigen .
Abbildung 2. A. Illustration und entsprechenden Rahmen bis zu Rückenmark Drehung von 0 ° (neutral) oder B. 22,5 ° zu erreichen mit der seitlichen Ziel von 1,4 mm eingestellt.
Abbildung 3. Vertreter von Kraft und Weg Graphen für Infinite Horizon Impaktor. Der Pfeil indicates die Zeit, dass der Impaktor Spitze hat 20 kdyn und den Punkt, wenn die Aufzeichnung der Verschiebung initiiert erreicht ist. Die tatsächliche Kraft von der Spitze der Kraft-Zeit-Kurve abgelesen und die entsprechende Verschiebung berechnet wird. Die nachfolgenden Grafiken zeigen ein typisches 150 kdyn Prellung, Hubraum A.-Zeit-Graphen, B. Kraft-Zeit-Graphen. Diese Grafiken zeigen, dass die tatsächliche Kraft erreicht 152 kdyn, und der Impaktor Verschiebung war in die Schnur wurde gemessen, um 1287 um betragen. Klicken Sie hier für eine größere Abbildung anzuzeigen .
Abbildung 4. Behavioral Assessments für Kraft von 150 kdyn, Impaktor Winkelung von 22,5 ° und Ziel von 1,4 mm von der Mittellinie. A. links Horizontale Leiter Test. B. Zylinder Aufzucht Test. C. Modifizierte Montoya Treppenhaus Test. D. Grooming-Test. Die ipsilateralen Vorderpfote führte zu einer signifikanten und nachhalNed Beeinträchtigungen der kontralateralen Vorderpfote verglichen.
Abbildung 5. Repräsentative Bilder das verletzte Rückenmark von rostral nach kaudal 1600 um 1600 um.
Abbildung 6. Histologische Beurteilungen. A. Prozent weißer und grauer Substanz verschont. Materie um 2000 um die Epizentrum Schäden weitgehend verschont wurde. B. Kumulative weißen und grauen Substanz geschont 2000 um innerhalb des Epizentrums des Schadens. Der ipsilateralen Seite hatte deutlich weniger grauen und weißen Substanz im Vergleich zur kontralateralen Seite verschont. Klicken Sie hier für eine größere Abbildung anzuzeigen .
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Discussion
In diesem Beitrag beschreiben wir eine einseitige zervikale Prellung Modell mit dem Infinite Horizon (IH) Impaktor mit einer Kraft von 150 kdyn ein Winkel von 22,5 ° aus der vertikalen und einer lateralen Ziel von 1,4 mm von der Mittellinie. Mit diesen Einstellungen konnten wir nachhaltige Verhaltensänderungen Defizite in der ipsilateralen Vorderpfote mit Parenchym enthaltenen Störung weitgehend auf der ipsilateralen Seite, wo es schien, dass erhebliche Schäden aufgetreten zu den Regionen, wo die rubrospinale, retikulospinale, vestibulospinalis und kortikospinalen Trakts erwartet werden würde produzieren laufen. Die Entwicklung dieses Modells traten in einer Reihe von drei Experimenten, die die optimale Verletzungen Kraft, Wirkung Lage abseits der Mittellinie, und der Grad der Rotation etabliert. Zum einen fanden wir, dass Verletzungen Kräfte unter 150 kdyn hat keine ausreichenden und nachhaltigen funktionellen Defizite. Zusätzlich mit dem Impaktor Spitze fällt die Schnur vertikal (dh ohne Rotation), wir häufig zu beobachtenden Spitzen in der force vs Zeit-Kurven, was darauf hindeutet, dass der Impaktor Spitze, schlug die Knochen auf der Bauchseite des Wirbelkanals. Viele dieser Tiere auch nicht über schwere oder anhaltende funktionelle Defizite. In Übereinstimmung damit ergab die histologische Analyse Schaden bei diesen Tieren mit dem plötzlichen Kraft Spikes, Parenchymschädigung, die sowohl mild und sehr seitlich innerhalb des Rückenmarks platziert war. Deshalb gedreht die Tiere, so dass die Flugbahn des Schlagkörpers 22,5 ° weg von der vertikalen Mittellinie war. Dadurch, dass der Impaktor Spitze in mehr senkrecht auf das Rückenmark kommen, entschlossen wir das Problem der Spitze Schlagen des ventralen Boden des Wirbelkanals, aber wir beobachteten erheblichen Parenchymschädigung auf der kontralateralen Seite des Rückenmarks. Schließlich sollten wir den Impaktor auf drei verschiedenen Strecken abseits der Mittellinie, 1,0, 1,2 und 1,4 mm, mit einem 150 kdyn Kraft und einen Winkel von 22,5 °. Wir haben beobachtet, dass es keine Verhaltensunterschiede zwischen dem 1,0, 1,2 und 1,4 mm SEllunge, sondern als das Ziel des Aufpralls seitlich verschoben wurde, war es wahrscheinlicher, dass die Brutto-Parenchymschädigung auf der ipsilateralen Seite eingebremst werden konnten. Deshalb kam bei unseren aktuellen einseitige Quetschung Einstellungen von einem 150 kdyn Verletzungen bei 22,5 ° aus der vertikalen geliefert, mit dem Impaktor Spitze gerichtet 1,4 mm links von der Mittellinie.
Die Begründung für die Herstellung zervikalen Verletzungen Modelle für die Prüfung von SCI-Therapien ist klar: Die Mehrheit der Menschen leiden Schnur Verletzungen an der Halswirbelsäule, ist Funktion der oberen Extremität vorrangig an diese Personen und klinische Erprobung neuer neuroprotektive oder neuroregenerative Interventionen setzen verstärkt am Gebärmutterhals SCI-Patienten, um segmentale motorische Erholung als Ergebnis Maßnahme zu nutzen. Eine Verletzung des zervikalen Rückenmarks kann über Platzwunde, Kompression oder Quetschung auftreten. Unter diesen Modellen Verletzungen, Quetschungen und Verletzungen Kompression am besten repräsentieren die pathophysiologischen Prozess OBserviert in der menschlichen SCI. 1,2,3 Laut einer aktuellen Umfrage des SCI Forschungsgemeinschaft, stimmen 72% der 324 Befragten an, dass die meisten Verletzungen Prellung klinisch relevante Verletzung Modell des SCI ist. 1
Da Reginald Allen-Beschreibung der ersten experimentellen Gew.-Drop-Einrichtung zum Erzeugen des verletzten Rückenmarks im Labor Einstellung 4 eine Reihe von Quetschung durch Energieerzeugung, um die Reproduzierbarkeit zu optimieren und im allgemeinen zu simulieren, die Pathologie Verletzungsrisiko entwickelt. 3 Der neue York University Impaktor verwendet elektromechanische Komponenten, um Verletzungen zu Bewegung und Geschwindigkeit während Gewicht fallen. 5,6 Hier messen, wird Verletzungsschwere von der Höhe, aus der das Gewicht fallen gelassen wird diktiert. Im Gegensatz dazu in der Ohio State University (OSU) und der Impaktor multimechanism Verletzungen System von Choo et al konzipiert. (2009), wird die maximale Verschiebung des Rückenmarks bestimmt, und die Kraft imparten an der Schnur wird dann gemessen. Die IH Schlagkörper unterscheidet, dass der Benutzer bestimmt die Kraft, und dann die Verschiebung gemessen wird. Während jedes dieser Systeme (Gewicht-Drop-Steuerung gegen Verschiebung gegenüber Kraft-Kontrolle) hat seine theoretischen Vorteile, die relative einfache Handhabung, kommerziellen Verfügbarkeit und die Verfügbarkeit der technischen Unterstützung durch den Hersteller des IH Impaktor haben es immer beliebter in den letzten Jahren.
Aus technischer Sicht sollten wir beachten, dass wesentliche Änderungen in der Methode zur Klemmung der Tiere und sichern Sie sie vor dem Aufprall (Abbildung 1) gemacht wurden. Um auf die Konsistenz unserer Verletzungen zu verbessern und die einzigartige Anatomie der Halswirbelsäule unterzubringen, stabilisierten wir die Tiere mit einem custom-built-Spannsystem, das fest greift die Querfortsätze der Halswirbelsäule. 7 Wie die Klammern, die mit der vorgesehenen IH Impaktor sollen die SPI haltennous Prozesse innerhalb der Brustwirbelsäule, fühlten wir, dass sie nicht auch für den viel kleineren Dornfortsätze der Halswirbelsäule geeignet. Der Rahmen und Spannsystem hält die Tiere sehr starr während des Aufpralls, mit praktisch keinem "Schlupf" zwischen der Klemme und der Wirbelsäule. 7 Die Spannvorrichtung ist relativ einfach zu bedienen und gelten für die Wirbelsäule. Eine Anzahl von Auszubildenden und Techniker im Labor haben es mit Erfolg konsequent genutzt. Zusätzliche Dissektion der Weichteile mehr seitlich aus der Dorsalseite der Halswirbelsäule ist jedoch erforderlich, um die Querfortsätze erfassen und Blutungen können dabei auftreten. Hämostase wird in der Regel einfach durch leichten Druck mit einem kleinen Stück von chirurgischen Schwamm erzielt. Darüber hinaus wird die Klemme speziell für die Tiere in der 300 bis 350 g Gewicht Bereich ausgebildet, würde eine Änderung benötigen eine kleinere Tiere aufzunehmen (obwohl dies wahrscheinlich mit Abstandshaltern eingereicht betwee erreicht werdenn die beiden Arme der Klammer).
Im Hinblick auf die beabsichtigte Ziel der Verletzung war es unser Ziel, sowohl die kortikospinalen (CST) und rubrospinale (RST) Traktate der ipsilateralen Seite nur zu verletzen, da diese sowohl eine Rolle spielen Vordergliedmaße Funktion bei Nagern. 8 In unserer Studie, funktional Defizite wurden mit der horizontalen Leiter Test, Test beurteilt Zylinder Aufzucht, Pflege und Prüfung Montoya Treppenhaus Test. Sowohl die horizontalen Leiter-Test-Zylinder-Aufzucht sind wertvolle Beurteilungen nach Halsverletzung Modelle. 8,9,10,11 Die horizontalen Leiter-Test zwingt die Tiere sowohl ihre verletzten und unverletzten Vorderbeine verwenden, um über die Leiter zu erhalten, und daher werden die Test misst die kompensatorische und adaptive Funktion der Vordergliedmaße. Während der Ausbildung vor der Verletzung, Tiere in der Regel wird "greifen" und stellen Sie ihre Vorderpfote auf den Stäben mit ihren Ziffern beim Überqueren der Leiter. Nach schweren oder mittelschweren zervikalen einseitige Prellungen, ist der größte Teil dieses motorischen Funktion abolished, und Tiere sind nicht mehr in der Lage, konsequent zu platzieren oder die Sprossen greifen. 2,12 Der Zylinder Aufzucht Test prüft Erholung natürlich durch die Analyse von freiwilligen Vordergliedmaße Nutzung. Typischerweise wird die Verwendung des verletzten Vorderbein während erkunden dramatisch bei einer Verletzung reduziert. Der Verlust dieser Funktionen werden wahrscheinlich eine Kombination von sowohl axonale Unterbrechung und zur Beseitigung der Motoneuronen an der Läsion Epizentrum, die solche Muskeln innervieren wie der Deltamuskel, Bizeps, extensor carpi radialis longus und den M. extensor carpi radialis brevis verwandt. 13 Die Fellpflege Test, wie der Zylinder Aufzucht Test, untersucht die grobe natürliche Verhalten der Tiere. Die modifizierte Montoya Treppe wertet die stellige Funktionen oder genaue Kontrolle, der Vordergliedmaßen. Überraschend auf dem neuesten Stand, es gibt nur eine Studie, die das modifizierte Montoyas Treppenhaus Test in zervikalen SCI genutzt hat. Zusammen 14, werten diese Tests sowohl die feinen und groben Komponenten des GesamtsystemsVorderbein Funktionen.
Andere Studien haben auch zervikalen Quetschung Modelle, die typischerweise mit einigen Veränderungen an einem bereits existierenden thorakalen Quetschung Vorrichtung entwickelt worden, beschrieben. 2,12,15,16,17 Dunham et al. (2011), Popovich et al. (2010) und Sandrow et al. (2008) alle IH Impaktor eingesetzt. Dunham et al. (2011) dadurch gekennzeichnet die Schädigung Modell mit 100, 200 und 300 kdyn durch Auswertung des Zylinders Aufzucht Test, Laufsteg Ganganalyse, Vermicelli Handlingtest und horizontalen Leiter-Test. Popovich et al. (2010) verletzt die zervikalen Rückenmarks bei einer Kraft von 175 kdyn und beobachtete die funktionellen Ergebnisse mit der schiefen Ebene Test, Test Zylinder Aufzucht und die BBB-Test. Sandrow et al. (2008) verwendet eine Kraft von 200 kdyn und den daraus resultierenden Verschiebungen von 1,6 bis 1,8 mm und dann beurteilt Verhaltensergebnisse mit der Fortbewegung gezwungen Test, Vordergliedmaße offenen Feld Fortbewegung, Greifkraft Test-und Grid-walk-Test. Frühere Arbeiten aus unserem Labor verwendet die Ohio State University Impaktor bei 1,5 mm Verschiebung auf einseitige zervikale Prellungen (mit einer maximalen Spitzenkraft von 200 kdyn) zu testen. Gensel 18 et al. (2006) eine Mascis / New York University Impaktor verwendet Verwendung von 10 g bei 6,5 mm und 12,5 mm Höhe und beurteilt Verhaltensauffälligkeiten mit der Fellpflege Test, horizontale Leiter Test, Test-Zylinder Aufzucht und halbautomatische Walkway Test (Catwalk Ganganalyse). Soblosky et al. (2001) eine modifizierte Allen Gew. Drop-Einrichtung (10,5 g), um Verletzungen Tieren bei 5,00, 2,50 oder 1,25 mm auf einer Höhe 25,0 ° Winkel und überprüften die horizontalen Leiter-Test-Zylinder-Aufzucht Test Verhaltensrestitution bewerten. Es ist schwierig, unsere Verletzungsmodell der Studie von Sandrow et al vergleichen. (2008), da keiner von funktionalen Tests überschneiden sich mit unserer aktuellen Studie. Wenn wir die funktionellen Ergebnisse im Vergleich zu anderen Studien, ist unser aktuelles Modell IH Verletzung der Regel weniger schwer an den 300kdyn Gruppe von Dunham et al. (2011), aber schwerer zu anderen zervikalen einseitige Quetschung Berichten verglichen. Die Tiere in unserem Modell Verletzungen waren nicht in der Lage, die funktionalen Tests erst zwei Wochen nach einer Verletzung führen, während andere Verletzungen Modelle beginnen Funktionstests ab 1 Woche nach der Verletzung. Für die horizontale Leiter Test, Soblosky et al. (2001) berichteten über die Gesamtzahl von rutscht, ohne die Anzahl der Schritte. Die ipsilateralen Prozent Fehler bei 6 Wochen nach der Verletzung für die unsere aktuelle Modell war etwa 25%, im Vergleich zu von Lee et al studieren. (2010) und Gensel et al. (2006) berichtete, der Fehler im Bereich von 10 - 15% und Dunham et al. (2011) berichtet, dass 40% Fehler für die 300 kdyn Gruppe und 20% für den 100 und 200 kdyn Gruppen. Für die Aufzucht Zylinder Test, Popovich et al. (2010) berichteten über die Dauer der Aufzucht. Unsere 15-20% der ipsilateralen Vorderpfote Nutzung für die 22,5 ° Winkel war vergleichbar mit jener berichtet mit einem 5.0 mm Gewicht fallen. Vergleicht man die 12 Verhaltens-Defizite, die von der NYU Impaktor, Gensel et al geführt. (2006) berichtet über eine komplette Abschaffung der ipsilateralen Vorderpfote Nutzung für das 12,5 mm Höhe. Dunham et al. (2011) berichtete über 5, 10 und 20% ipsilateralen Vorderpfote Nutzung für 100, 200 und 300 kdyn Tiere. Für die Pflege Test, erzielte unsere Tiere weniger als die Gruppen, die durch Verletzungen Gensel et al. (2006).
Histologisch stellte die Verletzung Modell hier in der Regel größer induziert Parenchymschädigung zu anderen zervikalen Verletzungen hemicontusion Modelle verglichen, aber weniger als die Schäden, die durch Popovich et al. (2010) berichtet. Die rostralen und kaudalen Erweiterung unseres Verletzung war 4,8 mm, bis 8,0 mm, wie in Popovich et al., 4,0 mm in Lee et al. und 3,6 mm in Gensel et al. Studien mit dem IH Impaktor, OSU Impaktor und NYU Impaktor bzw.. 2,18 an der Läsion Epizentrum, fanden wiretwa 20% der grauen Substanz in unserem Modell Verletzungen, wie von Lee et al verglichen verschont. (2010) bei 10%, Gensel et al. (2006) bei 20-50%, und Soblosky et al. (2001) bei 31 bis 99%. Für weiße Substanz schonende legte die Verletzung Modell hier links etwa 20% verbleibende Gewebe im Epizentrum im Vergleich zu 30% in Lee et al, (2010), 5 - 10%. In Gensel et al, (2006) und 18 -. 62 % in Soblosky et al., (2001) an der Läsion Epizentrum. In der Studie von Lee et al., (2010) die rubrospinale-Darm-Trakt erheblichen Verletzungen erlitten, aber die corticospinalen Traktes oft schien intakt. Popovich et al. (2010) berichtet vollständige Abschaffung der beiden Bahnen. Gensel et al. (2006) berichteten teilweisen Beschädigung des corticospinalen Traktes und vollständige Zerstörung der rubrospinale Trakt für beide höhenverstellbar. Soblosky et al. (2001) berichten partielle Schäden an der rubrospinale-Darm-Trakt, aber keine Verletzung des corticospinalen Traktes. Diese Berichte weiteren Durchsetzung der Bedeutung der beiden absteigenden Bahnen zu verletzen, um eine ausreichende funktionelle Defizite zu produzieren. 19. Es lohnt sich auch zu beachten, dass in Popovich et al. (2010), Gensel et al. (2006) und Soblosky et al. (2001), Verletzungen auch auf der Gegenseite erweitert. Die Bedeutung dieser Frage der Ausweitung auf die gegenüberliegende Seite in unserem Modell ist umstritten, da gab es keine Verhaltensunterschiede zwischen den Verletzungen abzielen 1,0, 1,2 und 1,4 mm ab der Mittellinie (unveröffentlichte Daten), aber es wäre wünschenswert, enthalten die Verletzung des ipsilateralen Seite, denn wir nutzten die Gegenseite als "unverletzte" Kontrolle. Zwar gab es, bei einigen Tieren, einige Crossover von parenchmyal Schäden an der kontralateralen Seite, das war minimal. Vergleicht man die Darstellung der weißen und grauen Substanz Schaden entweder als ein Verhältnis zwischen ipsi-und kontralateralen Seiten, oder als absolute Ausmaß der Schäden gab es praktisch keinen Unterschied (unveröffentlichte Daten).
e_content "> Abschließend berichten wir über die Entwicklung einer einseitigen Prellung Verletzung, und hoffen, dass ausreichende Details über seine Entwicklung und Technik bieten. Andere, die an präklinischen SCI Therapien studieren wollen, kann ein solches Modell zu verwenden, über einen Impaktor Gerät, das überall erhältlich ist (dem unendlichen Horizont Impaktor). Wir sind derzeit unter Verwendung des Modells auf neuroprotektive Interventionen zu bewerten, mit der Hoffnung auf die Bereitstellung wichtiger präklinischen Beweiskraft Unterstützung für spezifische Behandlungen vor der menschlichen Übersetzung.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Keine Interessenskonflikte erklärt.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Infinite Horizon Impactor | Precision Systems and Instrumentation | IH-0400 | |
| Aluminum metal sheet | Metalsupermarlets.com | APT6061/500 | |
| Flexaframe support foot plates | Fishers Scientific | 1466625Q | |
| Flexaframe support rods | Fishers Scientific | 1466610GQ | |
| Flexaframe Support Connectors | Fishers Scientific | 1466620Q | |
| Clamp1 | Custom made | Choo et al., 2009 | |
| Metal holders | Custom made | See above | |
| Impactor tip | Custom made | Diameter: 1.15 mm | |
| Stereotaxic frame | David Kopf Instruments | Model 900 | |
| Cylinder Level | YIJIA TOOLS | YJ-SL0620 | |
| Microscope | Leica | Model #: MZ8 | |
| Laboratory scissor jack | VWR | 12620-902 |
References
- Lee, J. H., Tigchelaar, S., Liu, J., Stammers, A. M., Streijger, F., Tetzlaff, W., Kwon, B. K. Lack of neuroprotective effects of simvastatin and minocycline in a model of cervical spinal cord injury. Exp. Neurol. 225, 219-230 (2010).
- Kwon, B. K., Hillyer, J., Tetzlaff, W. Translational research in spinal cord injury: a survey of opinion from the SCI community. J. Neurotrauma. 27, 21-33 (2010).
- Gensel, J. C., Tovar, C. A., Hamers, F. P., Deibert, R. J., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. Behavioral and histological characterization of unilateral cervical spinal cord contusion injury in rats. J. Neurotrauma. 23, 36-54 (2006).
- Kwon, B. K., Borisoff, J. F., Tetzlaff, W. Molecular targets for therapeutic intervention after spinal cord injury. Mol. Interv. 2, 244-258 (2002).
- Allen, A. R. Surgery of experimental lesions of spinal cord equivalent to crush injury of fracture dislocation. J. Am. Med. Assoc. 57, 878-880 (1911).
- Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. Graded histological and locomotor outcomes after spinal cord contusion using the NYU weight-drop device versus transection. Exp Neurol. 139, 244-256 (1996).
- Gruner, J. A. A monitored contusion model of spinal cord injury in the rat. J. Neurotrauma. 9, 123-128 (1992).
- Choo, A. M., Liu, J., Liu, Z., Dvorak, M., Tetzlaff, W., Oxland, T. R. Modeling spinal cord contusion, dislocation, and distraction: characterization of vertebral clamps, injury severities, and node of Ranvier deformations. J. Neurosci. Methods. 181, 6-17 (2009).
- Whishaw, I. Q., Piecharka, D. M., Drever, F. R. Complete and partial lesions of the pyramidal tract in the rat affect qualitative measures of skilled movements: impairment in fixations as a model for clumsy behavior. Neural. Plast. 10, 77-92 (2003).
- Jones, T. A., Schallert, T. Overgrowth and pruning of dendrites in adult rats recovering from neocortical damage. Brain Res. 581, 156-160 (1992).
- Liu, Y., Kim, D., Himes, B. T., Chow, S. Y., Schallert, T., Murray, M., Tessler, A., Fischer, I. Transplants of fibroblasts genetically modified to express BDNF promote regeneration of adult rat rubrospinal axons and recovery of forelimb function. J. Neurosci. 19, 4370-4387 (1999).
- Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury. Neuropharmacology. 39, 777-787 (2000).
- Soblosky, J. S., Song, J. H., Dinh, D. H. Graded unilateral cervical spinal cord injury in the rat: evaluation of forelimb recovery and histological effects. Behav. Brain Res. 119, 1-13 (2001).
- McKenna, J. E., Prusky, G. T., Whishaw, I. Q. Cervical motoneuron topography reflects the proximodistal organization of muscles and movements of the rat forelimb: a retrograde carbocyanine dye analysis. J. Comp. Neurol. 419, 286-296 (2000).
- Sandrow, H. R., Shumsky, J. S., Amin, A., Houle, J. D. Aspiration of a cervical spinal contusion injury in preparation for delayed peripheral nerve grafting does not impair forelimb behavior or axon regeneration. Exp. Neurol. 210, 489-500 (2008).
- Popovich, P. G., Lemeshow, S., Gensel, J. C., Tovar, C. A. Independent evaluation of the effects of glibenclamide on reducing progressive hemorrhagic necrosis after cervical spinal cord injury. Exp. Neurol. 233, 615-622 (2012).
- Dunham, K. A., Siriphorn, A., Chompoopong, S., Floyd, C. L. Characterization of a graded cervical hemicontusion spinal cord injury model in adult male rats. J. Neurotrauma. 27, 2091-2106 (2010).
- Lee, J. H., Roy, J., Sohn, H. M., Cheong, M., Liu, J., Stammers, A. T., Tetzlaff, W., Kwon, B. K. Magnesium in a polyethylene glycol formulation provides neuroprotection after unilateral cervical spinal cord injury. Spine (Phila Pa 1976). 35, 2041-2048 (2010).
- Alstermark, B., Isa, T., Lundberg, A., Pettersson, L. G., Tantisira, B. The effect of low pyramidal lesions on forelimb movements in the cat. Neurosci. Res. 7, 71-75 (1989).
