Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Medicine

פרפלגיה Reproducable ידי בית חזה אבי העורקים ספיגה במודל Murine של חוט השדרה איסכמיה reperfusion

doi: 10.3791/50910 Published: March 3, 2014

Summary

חוסר הבנת מכניסטית של פגיעת איסכמיה reperfusion חוט השדרה יש הפריע נספחים נוספים למניעת paraplegia הבא פעולות אב העורקים בסיכון גבוה. לכן, הפיתוח של מודלים של בעלי החיים הוא הכרחי. כתב יד זה מדגים שיתוק גפיים תחתון לשעתק הבא חסימת אב העורקים החזי במודל עכברי.

Abstract

רקע
שיתוק גפיים תחתון ממשיך לסבך את ההתערבויות של אב העורקים. חוסר הבנה של פתולוגיה שבבסיס יש הפריע התקדמות כדי להקטין את ההתרחשות פגיעה זו. המודל הנוכחי מדגים שיתוק גפיים תחתון לשעתק הבא חסימת אב העורקים החזי.

שיטות
עכברי C57BL6 זכר בוגר היו מורדמים עם isoflurane. דרך חתך cervicosternal אב העורקים נחשפו. עורקי אב העורקים וsubclavian השמאל החזי יורדים זוהו ללא כניסה לחלל פלאורלי. Skeletonization של עורקים אלה בעקבות סגירה מיידית (Sham) או חסימה למשך 4 דקות (איסכמיה המתונה) או 8 דקות (איסכמיה הממושכת). Sternotomy והעור נסגרו והעכבר הועבר למיטה חימום להתאוששות. בעקבות התאוששות, אנליזה פונקציונלית הושגה ב12 מרווחי שעות עד 48 שעה.

= "Jove_content" תוצאות>
עכברים שעברו ניתוח דמה לא הראו גירעון גפיים האחורי נצפים. עכברים חשופים לאיסכמיה המתונה למשך 4 דקות היו גירעון תפקודי מינימאלי ב12 שעה אחרי התקדמות כדי להשלים שיתוק ב48 שעות. עכברים חשופים לאיסכמיה הממושכת היו שיתוק מיידי ללא תנועה אחורית גפה נצפית בכל נקודה בתקופה שלאחר הניתוח. לא היה במהלך ניתוח נצפה או תמותה לאחר ניתוח.

מסקנה
שיתוק בגפיים תחתון לשחזור אם מיידי או מושהה ניתן להשיג במודל עכברי. בנוסף, באמצעות sternotomy חציון ונתיחה זהירה, שיעורי הישרדות גבוהים, ושחזור יכול להיות מושגת.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

שיתוק גפיים תחתון ממשיך לסבך התערבויות thoracoabdominal. הפציעה, הידוע בשם פגיעת איסכמיה reperfusion חוט השדרה (SCIR), התוצאה היא שיתוק בעד 20% מהחולים בסיכון גבוה 1. נספחים כירורגית כגון מעקף השאיר את הלב, מנקז נוזלי cerbrospinal המותני, מעצר דם היפותרמיה ושתילתם מחדש של עורקים הבינה צלעיים הפחיתו את השכיחות של סיבוך זה 2, עם זאת, חולים רבים מדי ימשיכו להיות מושפעים.

פציעה, איסכמיה קלינית בחוט השדרה וreperfusion נתפס כמיידי או מושהה שיתוק בעקבות התערבות 3. עם זאת, ההבנה של פגיעה זו שלנו כבר חנוקה בחוסר פירוט מכניסטית. כתוצאה מכך, כמה אפשרויות זמינות להפחתת עוצמת הפגיעה פעם זה קרה.

וכך יש לנו התגייסנו לבעלי חיים, עכברי, דגם קטן של איסכמיה בחוט השדרה, ופגיעת reperfusion כדיטוב יותר לאפיין פתוגנזה שלה. רוב המחקרים עד כה השתמשו במודלים של בעלי חיים גדולים יותר כדי לאפיין פגיעה זו, כלומר עכברוש 4, ארנב 5, וחזיר 6 דגמים. עם זאת, אלה מוגבלים בעלותם, מורכבות, שחזור משתנה, והכי החשוב, חוסר טכניקות זמינות למניפולציה גנטית. אמין ביותר של מודלים של בעלי החיים שפורסמו אלה כרוך בהידוק צלב infrarenal של אב העורקים בבטן בארנבות. עם זאת, תאי עצב בעמוד השדרה קדמי אדם לרוב נובעים אספקת הדם שלהם מסניפים נוספים הפרוקסימלי 7. האנטומיה של כלי דם משתנה של חוט השדרה במודלים אלה מוסיפה לקושי במעבר את התוצאות שלהם לשימוש קליני.

כתב יד זה מציג מודל לparaplegia מיידי או המושהה הבאים חסימת אב העורקים החזי שהיא קליני רלוונטי וקל להעסיק. חשיפה של קשת אב העורקים באמצעות sternoto מינישלי הוא פחות פולשנית ויכולים לעורר תוצאות לשעתקו מאוד עם מינימאלית תחלואה ותמותה. בעוד מודל זה באינו נטול אתגרים ודקויות טכניות, אלה ניתן להתגבר עם נתיחה זהירה וטיפול רקמות לייצר מודל של שיתוק גפיים האחורי שיכול להיות מיושם בקלות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. לפני ניתוח הכנה והרדמה

  1. הקפד להתבונן בטכניקה סטרילית לאורך כל ההליך. להוציא את כל המכשירים.
  2. כבה על מיטת בקרת הטמפרטורה לפני גיוס הרדמה, כך שהוא יכול לחמם לטמפרטורה המתאימה (36.5 מעלות צלזיוס). הפעל את צג זלוף דופלר הלייזר, כך שהוא יכול לבצע אתחול במהלך אינדוקציה.
  3. מניחים את העכבר בתא האינדוקציה.
    1. לפקח בזהירות את קצב הנשימה של העכבר במהלך אינדוקציה.
    2. ברגע שקצב הנשימה הואט מבחינה ויזואלית, הסר את העכבר מתא האינדוקציה.
    3. בצע קמצוץ הבוהן להעריך הלימות של חומר הרדמה.
  4. עם העכבר מורדם כמו שצריך, עכבר מקום במצב שכיבה.
  5. הכנס פנים לתוך חרטומו ולאבטח את כל הגפיים לשולחן החימום.
    1. להקדיש תשומת לב מיוחדת כדי להבטיח שגפיים מובטחים בעמדה אנטומית, ללא deviatiעל צד אחד. אם העכבר ממוקם בצורה לא נכונה, קשה להימנע מחיתוך הרוחב של עורקים החזי פנימי במהלך sternotomy.
  6. באמצעות קוצץ או קרם להסרת שיער זמין באופן מסחרי, להסיר שיער מחזה קו האמצע והשאיר את פני השטח הגחון בגפיים תחתון.
    1. אם משתמש בקרם להסרת שיער, להימנע מהשארת קרם במקום ליותר מ 30 שניות, כוויות אלקלי כיכולים להתרחש.
  7. לכיל ריכוז מאדה הרדמה נדיפים כדי לשמור על הרדמה נאותה.
    1. שברים מאדה צפויים הם בין 1-5% באמצעות isoflurane עם הזרימה גבוהה O 2.
    2. ריכוז מאדה הרדמה נדיפים צריך להיות טיטרציה כדי לשמור על הרדמה במהלך גירוי כירורגית תוך שמירה על נשימה ספונטנית.

2. מיקום רקטלית בדיקה הלייזר דופלר

  1. הכנס בדיקה רקטלית משומנת לתוך פי הטבעת של העכבר. Secure במקום אופרating מיטה.
  2. התאם את מיטת החימום לטמפרטורה רקטלית יעד של 36.5 ° C.
  3. לעשות חתך קטן מעל עורק הירך של עכבר ולנתח את עור מרקמה התת עורית.
  4. הכנס בדיקה דופלר לייזר על עורק הירך.
  5. התאם עמדות בדיקה עד שמסך זלוף רושם גדול מ 800 יחידות זלוף.
    1. בדיקה תוקף והמאובטח במקום. בדיקות מאובטחות כיאות יכולות להיות מדידות זלוף כוזבות נמוכות.

3. דיסקציה של אבי העורקים קשת / עורק subclavian

  1. לעשות חתך בעור 2 סנטימטר מעל החריץ של עצם החזה ועדינות לנתח עור מרקמה התת עורית.
  2. לנתח את בלוטת submandibular בחינם.
    1. אם דימום מתרחש, לחץ עדין יכול להיות מיושם עם מקלון צמר גפן.
    2. מחלקים את בלוטת submandibular דרך קו האמצע במטוס avascular.
  3. רם בעדינות עצם החזה עם מלקחיים ובאמצעות scissORS להפוך sternotomy קו האמצע 1 סנטימטר דרך קו האמצע של עצם החזה. כל סטייה מקו האמצע יכולה לגרום לדימום בעורק שד הפנימי שיהיה קשה לשלוט בו.
  4. הנח 5-0 תפרי הכחשה בכל צד בקצה של עצם החזה ועצם חזה לחזור רוחבי הבטחת תפרים למיטת ההפעלה. הימנע מצבת תפרי הכחשה מדי רוחבית כדי למנוע pneumothoraces.
  5. בעזרת שרירי רצועה בחינם לנתיחה בוטה לאורך קנה הנשימה. השרירים הרצועה עזבו יכולים להיות מחולקים במספריים כדי לשפר את החשיפה.
  6. לנתח לשחרר את בלוטת התימוס מרקמה הסובבת. המשך לנתיחה בוטה עד שהכלי הגדול הם דמיינו. השתמש בזהירות רבה כדי למנוע כניסה לתוך חלל פלאורלי.
  7. הנח מלחציים כלי דם על קשת אב העורקים ועורק subclavian השמאלי.
  8. זרימת דיסטלי ודא שבשה כראוי. זה שנראה כמו הפחתה> 90% ביחידות זלוף.
    1. המשך חסימה לדסיאדום ל4-8 דקות.
  9. הסר את המהדק של כלי דם ועצירת דימום לוודא לפני סגירת החזה.

4. סגירת sternotomy והעור

  1. הסר את תפר ההכחשה בצד השמאל של העכבר.
  2. סגור את sternotomy עם תפר ההכחשה הנכון.
    1. תפר אחד של עצם חזה (באמצעות תפר ההכחשה הניח בעבר) הוא נאות לסגירה של עצם חזה. הצבת תפר אחר היא מיותרת ומגביר את הסיכונים של חזה אוויר ודימום.
  3. עור הדוק עם ריצת 5-0 תפר.

5. הערכת התאוששות ולאחר הניתוח

  1. העבר את העכבר לכלוב התאוששות. כלוב צריך להיות ממוקם על כרית חימום כדי להגדיל את טמפרטורת הסביבה של חדר ההתאוששות ולהפחית את אובדן חום לסביבה.
  2. לעקוב מקרוב אחר העכבר למצוקה נשימתית סימנים או פעילות התקפים. לנהל שיכוך כאבים בהתאם להנחיות מוסד. Euthaעכברי nize מייד אם תפיסה או מצוקה נשימתית הוא ציין.
    1. המתת חסד 2 תא CO היא השיטה המועדפת שלנו. נקע בצוואר הרחם הוא אפשרות נוספת, אם CO 2 אינו זמינים.
    2. החלמה מלאה ניתן לצפות ב1-2 שעות, תלוי באורך של הרדמה נדיפים וריכוז בשימוש.
  3. להחזיר את העכבר לכלוב רגיל. הנח את המזון ומקום מים על הרצפה של הכלוב.
  4. להעריך את מצב נוירולוגים ב12 מרווחי שעות באמצעות באסו עכבר קנה מידה לתנועה 8.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

עכברים עברו ניתוח דמה (n = 3) או חסימה של אב העורקים ל4 (= 3 n) עד 8 דקות (n = 3). עכברים לאחר הניתוח דורגו על ידי ציון באסו עכבר (איור 1). עכברים שעברו ניתוח דמה לא היו גירעונות פונקציונליים נצפים בכל נקודה לאחר הניתוח. עכברים חשופים לאיסכמיה המתונה (4 דקות) היו ליד פונקציה אחורית איבר רגיל בשעות 12 עם ירידה תפקודית מתקדמת כדי להשלים שיתוק ידי 48 שעות. עכברים בקבוצה ממושכת איסכמיה (8min) היה שיתוק מלא לאחר ניתוח ללא כל פונקצית ההשבה (איור 2).

איור 1
איור 1. באסו ציון לפונקצית הינד ימב מנוע 8. שיטת ניקוד לחוסר תפקוד נוירולוגי גפיים אחוריות מדורג בין 0 (ללא פונקציה) עד 9 (functi הנורמליעל). לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.

איור 2
איור 2. פונקציה לאחר ניתוח הינד הגפה. חומרת חסרת נוירולוגים הייתה מדורגת באמצעות באסו עכבר הסולם ב12 מרווחי שעות לאחר הניתוח עד 48 שעה. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

פרפלגיה המשנית לreperfusion איסכמיה בחוט השדרה היא התוצאה של קומפלקס של פתולוגיות הבינו היטב 9. אמנם זה נראה בדרך כלל לאחר ניתוח אב העורקים thoracoabdominal, מגוון רחב של עלבונות אחרים כגון ניתוחי אב העורקים, טראומה, תופעות תסחיפים, וסקוליטיס, וירידה בלחץ דם מערכתי 10 יכול לגרום paraplegia. כדי להשיג הבנה נוספת של פגיעה זו ולספק מטרות עתיד לחסל את פגיעה זו, מודלים של בעלי החיים הפכו הכרח.

חולים לוקים בתערוכת סיבוך זה או שיתוק מיידי או מושהה. מודל זה ואחרים במידה מספקת במקביל 11 ההפצה bimodal של שיתוק ראתה מבחינה קלינית. בעוד איסכמיה המתונה (4 דקות) המיוצר על שיתוק מתעכב, איסכמיה הממושכת (8 דקות) הביאה לשיתוק מיידי וקבוע.

יש המודל שהוצג יתרונות בהשוואה לאלו הדורשים אלateral פתיחת בית החזה 12,13. חשיפת sternotomy החציון משאירה חלל פלאורלי שלם ומבטלת את הצורך בintubations לקנה הנשימה או להקים מחדש לחץ שלילי בחלל פלאורלי. מבחינה קלינית, sternotomy קשור לכאב לאחר ניתוח הרבה פחות מאשר בפתיחת בית החזה לרוחב ועשוי להפחית את הדרישות לשיכוך כאבים לאחר ניתוח.

המודל הזה הוא לא בלי מגבלות. כמו בדגמים אחרים, יש ניתוח עכברי עקומה למידה וטכניקה ניתוחית טובה היא הכרחית. עכברים יכולים להיכנע במהירות אם הנתיחה לא נעשתה בזהירות. הגורמים השכיחים ביותר לתמותה במהלך ניתוח הם דימום או חזה אוויר. כדי להימנע מדימום קטלני sternotomy חייבת להתבצע קו האמצע. אם sternotomy מורכב מדי רוחבי עסקה של עורקי החלב פנימיים ודימום שלאחר מכן עלולה להתרחש. בנוסף, לנתיחה גסה של יורד עורק אב העורקים וsubclavian יכולה לגרום לדימום יהיה קשייםt או בלתי אפשרי לשליטה. Pneumothoraces הוא עוד סיבוך שעלול להיות קטלני. אלה מתרחשים בדרך כלל במהלך המיקום של תפרי הכחשה או דיסקציה של אב העורקים. אם תפרי הכחשה הם מקום מדי רוחבי או קשת אב העורקים אינה גזור בזהירות חזה אוויר יכול להתרחש והם אוניברסלי קטלניים.

צעדים נוספים צריכים להיות מועסקים על מנת להבטיח שחזור. הטמפרטורה הנורמלית היא קריטית. במהלך ניתוח עכברים נשמרים קרוב ל36.5 ° C ככל האפשר. אפילו היפותרמיה קלה הוכח בלהיות השפעות הגנה עצביות משמעותיות בחוט השדרה ודגמי שבץ 14,15. יתר על כן, מדידות דופלר הלייזר צריכים להיות תחת פיקוח הדוק ועכברים עם הפחתה רק 90% בזרימה הדיסטלית צריכים להיכלל לשם השוואה. חסימה חלקית של עורקי אב העורקים או subclavian יכולה תוצאות בתזרים גבוה יותר דיסטלי ותוצאות שהם משתנים מאוד.

לסיכום, המודל העכברי של ליטריכול להיות מאומץ על שיתוק בגפיים ower הוצג בקלות, מניב תוצאות לשעתקו מאוד. יישומים של מודל זה יכול סיפקו את החוקר עם אמצעי ללמוד שיתוק המיידי ומתעכב. יתר על כן, אימוץ מודל זה עשוי להוכיח מועיל במאבק בסיבוך הרסני הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים מצהירים שום אינטרסים כלכליים מתחרים.

Acknowledgments

ברצוננו להודות לקרן כירורגיית בית החזה למחקר ולחינוך על התמיכה הכספית של הפרויקט הזה.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
VMS Anesthesia Machine MDS Matrx
Isoflurane Vet One 13985-528-60 2.0% through nose cone 
Induction Chamber Vet Equip 941444
Heating Bed Vestavia Scientific
Lazer Doppler Monitor Moor Instruments VMS-LDF1
5-0 Suture, Polyester Surgidac VD-551 Taper Needle
Microdissecting Clips Biomedical Research Instruments 14-1030, 14-1060
Surgical Instruments Fine Surgical Instruments Forceps, needle holder

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Conrad, M. F., Ye, J. Y., Chung, T. K., Davison, J. K., Cambria, R. P. Spinal cord complications after thoracic aortic surgery: long-term survival and functional status varies with deficit severity. J. Vasc. Surg. 48, 47-53 (2008).
  2. Okita, Y. Fighting spinal cord complication during surgery for thoracoabdominal aortic disease. Gen. Thorac. Cardiovasc. Surg. 59, 79-90 (2011).
  3. Wong, D. R., et al. Delayed spinal cord deficits after thoracoabdominal aortic aneurysm repair. Ann. Thorac. Surg. 83, 1345-1355 (2007).
  4. Taira, Y., Marsala, M. Effect of proximal arterial perfusion pressure on function, spinal cord blood flow, and histopathologic changes after increasing intervals of aortic occlusion in the rat. Stroke. 27, 1850-1858 (1996).
  5. Naslund, T. C., Hollier, L. H., Money, S. R., Facundus, E. C., Skenderis, B. S. Protecting the ischemic spinal cord during aortic clamping. The influence of anesthetics and hypothermia. Ann. Surg. 409-515 (1992).
  6. Qayumi, A. K., Janusz, M. T., Lyster, D. M., Gillespie, K. D. Animal model for investigation of spinal cord injury caused by aortic cross-clamping. J. Invest. Surg. 10, 47-52 (1997).
  7. Lang-Lazdunski, L., Matsushita, K., Hirt, L., Waeber, C., Vonsattel, J. P., Moskowitz, M. A., Dietrich, W. D. Spinal Cord Ischemia: Development of a model in the mouse. Stroke. 31, 208-213 (2000).
  8. Basso, D. M., Fisher, L. C., Anderson, A. J., Jakeman, L. B., McTigue, D. M., Popovich, P. G. Basso Mouse Scale for locomotion detects differences in recovery after spinal cord injury in five common mouse strains. J. Neurotrauma. 23, 635-659 (2006).
  9. Kwon, B. K., Tetzlaff, W., Grauer, J. N., Beiner, J., Vaccaro, A. R. Pathophysiology and pharmacologic treatment of acute spinal cord injury. Spine. J. 4, 451-464 (2004).
  10. Cheshire, W. P., Santos, C. C., Massey, E. W., Howard, J. F. Spinal cord infarction: etiology and outcome. Neurology. 47, 321-330 (1996).
  11. Kakinohana, M., et al. Delayed paraplegia after spinal cord ischemic injury requires caspase-3 activation in mice. Stroke. 42, (8), 2302-2307 (2011).
  12. Wang, Z., Yang, W., Britz, G. W., Lombard, F. W., Warner, D. S., Sheng, H. Development of a simplified spinal cord ischemia model in mice. J. Neurosci. Methods. 189, 246-251 (2010).
  13. model of ischemic spinal cord injury with delayed paralysis caused by aortic cross-clamping. Anesthesiology. 113, 880-891 (2010).
  14. Kang, J., et al. The effects of systemic hypothermia on a murine model of thoracic aortic ischemia reperfusion. J. Vasc. Surg. 52, 435-443 (2010).
  15. Li, J., Benashski, S., McCullough, L. D. Post-stroke hypothermia provides neuroprotection through inhibition of AMP-activated protein kinase. J. Neurotrauma. 28, (7), 1281-1288 (2011).
פרפלגיה Reproducable ידי בית חזה אבי העורקים ספיגה במודל Murine של חוט השדרה איסכמיה reperfusion
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bell, M. T., Reece, T. B., Smith, P. D., Mares, J., Weyant, M. J., Cleveland Jr., J. C., Freeman, K. A., Fullerton, D. A., Puskas, F. Reproducable Paraplegia by Thoracic Aortic Occlusion in a Murine Model of Spinal Cord Ischemia-reperfusion. J. Vis. Exp. (85), e50910, doi:10.3791/50910 (2014).More

Bell, M. T., Reece, T. B., Smith, P. D., Mares, J., Weyant, M. J., Cleveland Jr., J. C., Freeman, K. A., Fullerton, D. A., Puskas, F. Reproducable Paraplegia by Thoracic Aortic Occlusion in a Murine Model of Spinal Cord Ischemia-reperfusion. J. Vis. Exp. (85), e50910, doi:10.3791/50910 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter