Summary
فشل في الجهاز التنفسي هي السبب الرئيسي للوفاة بعد إصابة الحبل الشوكي العنقي. وجود نموذج حيواني ما قبل السريرية استنساخه، قابلة للقياس، ويمكن الاعتماد عليها من فشل في الجهاز التنفسي الناجمة عن اصابة عنق الرحم جزئية تساعد على فهم المرونة العصبية في الجهاز التنفسي وغير الجهاز التنفسي لاحقة والسماح اختبار استراتيجيات الإصلاح المفترضة.
Abstract
إصابة الحبل الشوكي عنق الرحم يدفع الشلل الدائم، وغالبا ما يؤدي إلى ضيق في التنفس. حتى الآن، لم توضع علاجات فعالة لتحسين / تخفيف من فشل في الجهاز التنفسي بعد الاصابة عالية عنق الرحم الحبل الشوكي (النخاع الشوكي). نحن هنا اقتراح نموذج ما قبل السريرية الفئران من ارتفاع اصابات النخاع الشوكي في 2 (C2) قسامية مستوى عنق الرحم لدراسة المتنوعة المرونة العصبية في الجهاز التنفسي بعد التقرحي. تتكون هذه التقنية من اصابة جزئية الجراحية على مستوى C2، التي من شأنها أن تحفز على فالج؛ شلل شقي من الحجاب الحاجز بسبب إزالة التدفعات الواردة من العصبونات الحركية الحجابي من مراكز الجهاز التنفسي الموجود في جذع الدماغ. على الجانب المقابل من الإصابة لا تزال سليمة ويسمح للانتعاش الحيوان. على عكس المصارف الإنمائية المتخصصة الأخرى التي تؤثر على وظيفة الحركي (في الصدر وأسفل الظهر مستوى)، لا تتطلب وظيفة الجهاز التنفسي الدافع الحيوانية والكمي لعجز / الانتعاش لا يمكن أن يؤديها بسهولة (الحجاب الحاجز وتسجيل العصب الحجابيق، والتهوية الجسم كله). هذا النموذج C2 اصابات النخاع الشوكي ما قبل السريرية هو نموذج ما قبل السريرية قوية ومفيدة وموثوقة لدراسة مختلف الأحداث المرونة العصبية في الجهاز التنفسي وغير الجهاز التنفسي على مختلف المستويات (الجزيئية لعلم وظائف الأعضاء) واختبار الاستراتيجيات العلاجية المفترضة المتنوعة التي قد تؤدي إلى تحسين التنفس في مرضى اصابات النخاع الشوكي.
Introduction
صدمة الحبل الشوكي هو إصابة المشتركة التي لوحظت في البشر مع حالات مثيرة، مثل الشلل الدائم. ومع ذلك، فإن شدة الإصابة تعتمد على مستوى ومدى الصدمة الأولية. فشل في الجهاز التنفسي هي السبب الرئيسي للوفيات التالية العلوي عنق الرحم إصابة الحبل الشوكي (النخاع الشوكي) 1. حاليا، والعلاج الوحيد هو العلاج لوضع المريض تحت اجهزة التنفس الصناعي المساعدة. منذ قليل من المرضى يمكن مفطوم قبالة المساعدة التنفس الصناعي 2، ويرجع ذلك إلى الشفاء التلقائي الذي يحدث مع تأخير بعد التقرحي، والحاجة إلى تطوير علاجات غير الغازية الجديدة المبتكرة أمر ملح 3. وجود نموذج ما قبل السريرية الجيدة موحدة للتحقيق في تأثير اصابات النخاع الشوكي عنق الرحم على قصور في الجهاز التنفسي، وبالتالي، لدراسة تطبيق الاستراتيجيات العلاجية المفترضة، أمر ضروري.
في هذه المقالة التقنية، نحن تصف محددة ما قبل السريرية نموذج الفئران سضعف الجهاز التنفسي و الناجمة عن اصابات النخاع الشوكي العنقي والجزئي على مستوى C2. ويستخدم هذا النموذج حاليا من قبل العديد من المختبرات في جميع أنحاء العالم (على رأي: 4-13). ومع ذلك، يمكن ملاحظة اختلافات طفيفة في إجراء العمليات الجراحية بين المحققين مختلفة لتوليد هذا خاصة عنق الرحم إصابة نموذج الفئران. وكان أول وصف للتأثير C2 اصابات النخاع الشوكي على إخراج الجهاز التنفسي في عام 1895 من قبل بورتر 14. A تنصيف عنق الرحم يؤدي الى إزالة التدفعات الواردة من العصبونات الحركية الحجابي من القرص المركزي على (الموجود في rVRG في الدماغ، الشكل 1A) على الجانب المماثل من الإصابة، مما يؤدي إلى نشاط العصب الحجابي الصمت والحجاب الحاجز الشلل اللاحقة. يبقى الجانب المقابل سليمة ويسمح للحيوان من أجل البقاء. خلافا مختلفة اصابات النخاع الشوكي الموجود في شريحة العمود الفقري السفلي (على سبيل المثال اصابة contusive على مستوى C4 15)، والحفاظ على سلامة نواة العصبون الحركي الحجابي على كلا الجانبين. بعد cervإصابة C2 كال، وبعض النشاط العفوي يمكن ملاحظتها على الجانب المماثل (الحجابي والحجاب الحاجز) بسبب تفعيل مسارات المقابل متشابك الصامتة التي عبرت خط الوسط الشوكي على المستوى القطاعي C3-C6 (مسارات الحجابي عبرت، CPP، الشكل 1B) . تفعيل CPP، الذي هو، بحكم التعريف، وتنصيف C2 جنبا إلى جنب مع بضع العصب الحجابي المقابل مما يحفز على المماثل جزئية الحجابي الانتعاش العصبية، يمكن أن يحدث من ساعات إلى أسابيع بعد الإصابة 16-18. الأثر الإيجابي الحقيقي لهذا المسار CPP على انتعاش الجهاز التنفسي يقتصر 19 وينبغي وضع مزيد من التحقيق والعلاج لتحسين حجم ترميم عفوية 3.
يوفر هذا البروتوكول نوع قوية من نموذج الفئران ما قبل السريرية لدراسة الجهاز التنفسي اللدونة بعد التقرحي على مختلف المستويات (فسيولوجيا الجهاز التنفسي من قبل العصبونات الحركية والحجابي، interneurons، الجزيئية وcellulaص، تنقل من الطرف الأمامي على سبيل المثال) وكذلك نموذج لاختبار الاستراتيجيات العلاجية الغازية وغير الغازية التي تهدف إلى تحسين التنفس والإنعاش الحركي التالية C2 عنق الرحم إصابة الحبل الشوكي الجزئي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
تمت الموافقة على هذا البروتوكول من قبل لجنة أخلاقيات كرسي RBUCE-UP التميز (جامعة باريس سود، اتفاقية منحة رقم 246556) وجامعة فرساي سان كوينتين-EN-إيفلين.
1. إعداد الأدوات الجراحية المعقم
- تنظيف الأدوات الجراحية مع المنظفات المختبر.
- الأوتوكلاف الصكوك قبل الجراحة.
- في جلسة الجراحية، تعقيم الأدوات عن طريق وضع نصائح في حبة تعقيم الساخنة لمدة 10 دقيقة على حرارة 180 درجة مئوية بين 2 عملية جراحية.
2. إعداد أدوية
- إعداد 2 × 1 مل المحاقن للأدوية ما قبل التخدير الكوكتيل وآخر للبترول المخدرات.
- وفقا لوزن الفئران، وإعداد حقنة بعقاقير ما قبل التخدير: كاربروفين (5 ملغ / كلغ)، البوبرينورفين (50 ميكروغرام / كلغ)، Baytril (5 ملغ / كلغ) وDexmedetomidine (0.5 ملغ / كلغ). استكمال وحدة التخزين إلى 1 مل مع قارعو الأجراس Lactated.
- إعداد فيحقنة أخرى انعكاس للأدوية ما قبل التخدير: Atipamezole (500 ميكروغرام / كغ).
3. التخدير في الجرذان
- إدارة تحت الجلد للحيوان الحل من المخدرات قبل التخدير هو موضح في الخطوة 2.2. ثم، وضع الحيوان مرة أخرى في قفص والانتظار حتى يظهر تأثير مهدئ.
- وضع الفئران في غرفة مغلقة تمتلئ 5٪ isoflurane و100٪ في O 2، وانتظر حتى يبطئ إيقاع التنفس أسفل (حوالي 30 ثانية). ثم، وإزالة الفئران من غرفة ووضعه على الطاولة التنبيب.
4. فموي رغامي التنبيب
- تكمن الحيوان على ظهره، ثم تأمين الرأس عن طريق وضع حزام تعلق على أسنانه الأمامية الى طاولة المفاوضات.
- مع ضوء الألياف البصرية، وتضيء الفضاء الصدري. ثم، وضع المنظار (أو العرف واحد، جوو] وآخرون. 20 لمزيد من التفاصيل) في فم الحيوان. تصور الحبال الصوتية.
- انزلقه ووضع دليل فموي رغامي في القصبة الهوائية (بين الحبال الصوتية). حرك أنبوب فموي رغامي (16 G حجم القسطرة) على دليل.
- إزالة دليل وتحقق مع مرآة الحنجرة وضعت في نهاية أنبوب فموي رغامي لوجود الرطوبة، مؤكدا الموقف المناسب من أنبوب في القصبة الهوائية وليس في المريء.
- توصيل أنبوب إلى جهاز التنفس الصناعي القوارض (683 القوارض التنفس الصناعي، جهاز هارفارد)، وضبط تركيز isoflurane وإلى 2٪ (في 100٪ O 2).
- تأمين أنبوب فموي رغامي مع الشريط الجراحية.
5. جراحة العمود الفقري
- وضع الحيوان في موقف استلقاء بطني على لوحة الجراحية ساخنة، مع الأنف لافتا في زاوية 90 درجة إلى الجراح. الحفاظ على درجة حرارة الجسم حوالي 37.5 درجة مئوية طوال الجراحة.
- حلاقة الشعر مع كليبرز بين scapulas وإزالة الشعر مع الشاش.
- تنظيف البشرة مع بتدين، ثم مع 70٪ كحول. كرر هذه الخطوة 3X.
- يتم تنفيذ قرصة اصبع القدم قبل بداية عملية جراحية لضمان عمق التخدير المناسبة. ثم، إجراء شق الجلد الوحشي rostro-نحو caudally مع مقص بين scapulas.
- قطع العضلات acromiotrapezius rostro-نحو caudally باتباع وتر لمنع أي نزيف. ثم فصل العضلة المعينية للوصول إلى العضلات النخاعي (المحيطة فقرة).
- سحب العضلات النخاعي من C1 إلى C3 فقرة. فقرة C2 هو واحد مع الناتئ بارزة.
- تنظيف العضلات حول الجزء الظهري للفقرة باستخدام قطعة قطن معقمة.
- البدء في إزالة بعناية ناتئ C2 مع قراضة. ثم، لا تزال بدقة حتى يتعرض الحبل الشوكي الظهري. تأكد من أن الثقب هو الثقب الظهرية نصفي. دفع الاهتمام الدقيق لالجافية الذي يحيط الحبل الشوكي، والشرايين في محيط هذه المنطقة.
- مع رقم 55 ملقط، تشريح روسترومان-نحو caudally الجافية على طول C2، مواصلة المقبل أفقيا على كل جانب منقاري والذيلية.
- الاسفنج يصل السائل النخاعي.
- جعل الباب الجانبي تحت الجذر الظهري عنق الرحم عدد 2 مع microscissors. تحقق مع مشرط الصغيرة أن مدى الآفة هي قريبة بما فيه الكفاية للوصول إلى خط الوسط من الحبل الشوكي (انظر الشكل 2A للحصول على عرض الظهري للإصابة). إذا لم يكن كذلك، ثم يمكن إجراء خفض آخر لاستكمال الاصابة. في حالة النزيف، استخدم قطعة قطن معقمة. يجب الحرص على عدم ذهاب إلى الجانب المقابل، وإلا فإن الحيوان لا يتعافى من الإصابة وسوف يكون فشل في الجهاز التنفسي.
- خياطة العضلات كطبقة واقية وخياطة الجلد مرة أخرى. تنظيف الجرح مع بتدين المشبعة شاش معقم.
- بدوره قبالة المرذاذ isoflurane وحقن المخدرات وانعكاس (Atipamezole [500 ميكروغرام / كغ، والتراسل الفوري])، والتحقق من درجة حرارة الجسم.
- عندما يبدأ الحيوان للتنفس ضد التنفس الصناعي،قطع أنبوب القصبة الهوائية من التنفس الصناعي، ثم قم بإزالة أنبوب فموي رغامي. وضع الحيوانات في قفص ساخنة للانتعاش.
6. رعاية ما بعد العمليات الجراحية
بعد الجراحة، وتتم مراقبة الحيوانات باستمرار لضمان أفضل بيئة ممكنة لتحقيق الانتعاش. المضادات الحيوية (Baytril، 5 ملغ / كلغ)، المضادة للالتهابات (كاربروفين، 5 ملغ / كلغ) والبوبرينورفين تعطى (50 ميكروغرام / كغ) المخدرات كل 12 ساعة خلال الأيام الأولى 2 بعد الجراحة لمنع العدوى والحد من وقوع من الألم بعد الجراحة. الفئران الحصول بالمال وبالشهرة أيضا الإعلانية في الغذاء والماء لينة (أو الماء jellified لليوم 1 بعد الجراحة). السوائل تحت الجلد يمكن استخدامها لمنع الجفاف في الأيام القليلة الأولى بعد الجراحة. يتم مراقبة وزن الجسم وتناول الطعام يوميا. غير المخصب بيئتهم في كافة مراحل التجربة والوقت بعد الإصابة (السكن المزدوج، وأنابيب في أقفاصها).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
مدى الإصابة
نجاح واستنساخ هذا النموذج التجريبي معينة تعتمد على تجربة كل مناور / الجراح. ويرتبط مقدار اللاحقة للانتعاش الجهاز التنفسي (نشاط العصب الحجابي والنشاط الحجاب الحاجز) بعد إصابة C2 مع بطناني المتبقية يدخر المادة البيضاء 21. منذ الإصابة "اليدوية"، ويتطلب بعض الممارسة من الجراح، ومدى كل إصابة لابد من فحصها من قبل التقنيات النسيجية (التثبيت من الأنسجة مع بارافورمالدهيد 4٪، تشريح الأنسجة المجمدة، البنفسجي cresyl تلطيخ) لتحديد الحجم الدقيق الأنسجة التالفة (الشكل 2B).
تسجيلات الكهربية
بعد C2 اصابات النخاع الشوكي، وألغت النشاط المماثل العصب الحجابي (الشكل 3A، انظر Vinit وآخرون 17لمنهجية). لا يتأثر النشاط العصب الحجابي المقابل من الإصابة ويسمح للبقاء على قيد الحياة الحيوانية (الشكل 3B). 7 أيام بعد الإصابة، وهو نشاط طفيف يمكن تسجيلها على الجانب المماثل من بعض الحيوانات، ويرجع ذلك أساسا إلى CPP التي عبرت خط الوسط من الجانب المقابل (الشكل 3A و3B). يمكن ملاحظة نتائج مماثلة على النشاط الحجاب الحاجز (الشكل 3C و 3D)، مع نشاط طفيف في 7 أيام بعد الإصابة على الجانب المماثل (الشكل 3C). ويتعزز هذا النشاط مع مرور الوقت بعد الإصابة ويمكن ملاحظتها في جميع الحيوانات بعد بضعة أشهر (لا يظهر).
الشكل 1. عرض تخطيطي للتشريح الجهاز التنفسي في الفئران.أ) عرض الجانبي للمنظمة الشهيق الرئيسي، لدى العصبونات الحركية قبل الحجابي تقع في rVRG (جذع الدماغ) والعصبونات الحركية الحجابي تقع في النواة الحجابي (C3 إلى C6)، والتي محاور المشروع على الحجاب الحاجز. B) الظهرية تخطيطي نظرا لتأثير الإصابة جزئية C2 على مسارات تنازلي الجهاز التنفسي. نلاحظ وجود مسارات الحجابي عبروا من الجانب المقابل مما عبور خط الوسط في الحجابي مستوى النواة قطعي. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.
الرقم 2. صور للإصابة جزئية C2 في الفئران. A) الصورة الظهرية للموقع الجراحة. السهم يظهر موقع ينجأوروغواي. لاحظ عدم وجود فقرة C2 (الظهرية جزء). B) إعادة بناء مدى الإصابة C2 (صورة الحق، ومدى باللون الرمادي) من قسم مستعرضة من الحبل الشوكي (صور اليسار). شريط النطاق: 1،000 ميكرون اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.
الرقم 3. الآثار الفسيولوجية للاصابة C2 على إخراج الجهاز التنفسي. أ) إصابة جزئية C2 يلغي النشاط العصب الحجابي على الجانب المماثل. ملاحظة استعادة جزئية للنشاط العصب الحجابي المماثل في 7 أيام بعد التعرض للإصابة بسبب مسار عبرت الحجابي (CPP). B) اصابة C2 لا يؤثر على النشاط العصب الحجابي المقابل فوراوفي 7 أيام بعد الإصابة. C) وإصابة جزئية C2 يلغي النشاط المماثل الحجاب الحاجز. يظهر نشاط طفيف في 7 أيام بعد الإصابة، ويرجع ذلك أساسا إلى نشاط حزب الشعب الكمبودي. ويرجع ذلك إلى تسجيل مصطنعة من الكهربائي. D) انحراف الإيقاعي للإشارة لوحظ على الجانب المماثل بعد اصابة C2، لا يزال النشاط الحجاب الحاجز المقابل نفس قبل وقوع الضرر، ويسمح هذا الحيوان من أجل البقاء. اضغط هنا ل عرض صورة أكبر.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
الصعوبات التقنية لجعل الإصابات نموذج C2
نموذج الفئران إصابة C2 هو أداة مثيرة للاهتمام لدراسة الجهاز التنفسي المرونة العصبية بعد التقرحي. ومع ذلك، فإن الخطوات اللازمة لإنتاج نموذج يمكن استنساخه وموثوق بها عديدة ولكل واحد يمكن أن تؤثر على نتائج الدراسة. على سبيل المثال، أثناء عملية التنبيب، العناية القصوى يجب أن تؤخذ منذ أنبوب فموي رغامي يمكن أن تنتج عن التهاب في القصبة الهوائية، والتي يمكن أن تؤدي إلى مضاعفات مختلفة مثل الفشل التنفسي الانسدادي، بالإضافة إلى عدم كفاية الأولية في الجهاز التنفسي بسبب الإصابة نفسها . علاوة على ذلك، يمكن الوصول إلى الحبل الشوكي أثناء إجراء عملية جراحية تكون حاسمة لاسترداد الحيوان. جميع الخطوات (تشريح العضلات / التراجع، الظهرية الثقب، durotomy، وإصابة نفسه) يجب أن تؤديها بحذر شديد نظرا لوجود الشرايين متنوعة حول موقع الجراحة في العمود الفقري والحبل. نزيف واسعة لابد من تجنبها منذ الانتعاش بعد الجراحة يمكن أن يعوقه فقدان الدم، ويمكن أن يحدث نقص التروية الشوكي بالإضافة إلى إصابات.
آخر الجزء المهم أن يكون على بينة من هو نظافة الأدوات والغرفة حيث يتم إجراء الجراحة. على الرغم من أن المضادات الحيوية يتم حقنها في الحيوانات والعناية القصوى حول استخدمت الظروف "الزائفة العقيمة" أثناء الجراحة، يمكن أن تحدث عدوى بكتيرية وتؤثر المخطط الدراسة بأكملها التي سيتم تنفيذها على هذا النموذج. على سبيل المثال، سوف الالتهابات الجهازية الناجمة عن حقن عديد السكاريد الشحمي إلغاء المرونة العصبية في الجهاز التنفسي 22، ويمكن أن تؤثر و / أو إخفاء المرونة العصبية عفوية لاحقة أو تأثير استراتيجيات التصالحية المفترضة. رصد درجة حرارة الجسم طوال هذا الإجراء يمكن أن تشارك أيضا في نجاح صنع هذا النموذج التجريبي. في الواقع، يمكن أن انخفاض حرارة الجسم بمثابةeuroprotectant لإصابة الحبل الشوكي الحادة ويمكن أن تحدث بعض التأثيرات المفيدة (انظر أحمد وآخرون. 23 للمراجعة).
2 قسم عنق الرحم على نموذج الفئران هو نموذج جذرية في المدى الإعاقة (الحركة). ومن الشائع أن نلاحظ فقدان الوزن أسبوع واحد بعد إصابة يرجع ذلك إلى حقيقة أن هذا الحيوان هو مفلوج ويواجه بعض الصعوبات للوصول إلى الغذاء والماء. يتم تنفيذ المساعدة المناسبة من قبل المشغل بعد الجراحة للتأكد من أن فقدان الوزن هو ما يقرب من 20٪ من الوزن الأولي (التغذية اليدوية). وبالتالي، فإن نقطة النهاية من هذا النموذج هو انخفاض وزن 30٪ من وزن الجسم الأولي في غضون أسبوع. ما يقرب من أسبوع واحد بعد الجراحة، الحيوانات استرداد ببطء تحرك جزئية السماح لهم القدرة على إطعام أنفسهم واستعادة الوزن (انظر وفيت بار وآخرون 24 لدراسة الانتعاش الحركي).
في نهاية الدراسة، منذ إصابة C2 هو "هاndmade "من قبل الجراح، من أجل استنساخ وموثوقية النموذج، ومدى كل إصابة لابد من إعادة بنائها من خلال تقنيات النسيجية. خصوصا، عندما يتم درس المرونة العصبية في الجهاز التنفسي، فولر وآخرون 21 أظهرت أن كمية الانتعاش بعد إصابة الجهاز التنفسي C2 ارتبط مع يدخر المادة البيضاء بطني المتبقية.
فوائد استخدام نموذج الفئران من الإصابة C2 لدراسة المرونة العصبية التنفسية بعد التقرحي
نموذج الفئران لدراسة علم وظائف الأعضاء C2 الجهاز التنفسي بعد التقرحي و / أو استراتيجيات المفترضة لتحسين / استعادة قصور في الجهاز التنفسي ويعرض العديد من المزايا منذ: 1) متوفرة بسهولة من مربي التجارية في جميع أنحاء العالم الفئران؛ 2) بسبب صغر حجمها وعمر قصير، والظروف البيئية يمكن رصدها بعناية ورقابة صارمة من الولادة وحتى مرحلة البلوغ؛ 3) أصبحت الفئران نموذج رئيس الوزراء سو بيولوجيا الأعصاب في الجهاز التنفسي، ليحل محل النموذج الأكثر تقليدية، والقطط. وفقا لذلك، هي البيانات المتوفرة بكثرة في الأدبيات المتعلقة التشريح العصبي الفئران، الكيمياء العصبية، الفسيولوجيا العصبية واستجابات اجهزة التنفس الصناعي المنعكس، وتوفير السياق الذي لأداء وتفسير النتائج التجريبية؛ 4) (نسبيا) عدم التجانس بين السلالات الوراثية منخفضة الفئران المتاحة تجاريا يسمح للانخفاض في عدد الحيوانات اللازمة لتحقيق القدرة الإحصائية، ويسهل مقارنة النتائج بين المختبرات المختلفة؛ 5) الفئران لديها معدل وفيات منخفض جدا بعد إصابة الحبل الشوكي عنق الرحم مما يقلل من عدد الحيوانات اللازمة لقوة إحصائية؛ 6) الفئران لديها معدل استرداد السيارات سريعة جدا بعد الاصابة عنق الرحم الحبل الشوكي (على سبيل المثال، مقابل القطط والكلاب أو قرود). وفقا لذلك، واستخدام الفئران يقلل طول الوقت يتطلب الحيوان الرعاية المركزة بعد الجراحة (على سبيل المثال، المثانة التعبير، وإدارة السوائل، الخ)، ودقيقةimizes الموضوع استغاثة الحيوان؛ 7) عكس وظيفة الحركي، لا تتطلب وظيفة الجهاز التنفسي الدافع الحيوانية وبسهولة قياس الكمي (EMG الحجاب الحاجز، العصب الحجابي ENG، حجم المد والجزر وتردد)؛ 8) الجانب مفتاح واحد هو "ظاهرة الحجابي عبرت" (CPP). هذا الموضوع بالذات لديه الكتابات المنشورة واسعة باستخدام الفئران كنموذج (انظر جوشجيريان وآخرون 5،16 للاستعراضات.)؛ 9) الفئران والبشر تشترك في العديد من السمات المشتركة في النظام الخاص بهم التحكم في الجهاز التنفسي، والتي تجعل الفئران نموذجا جيدا قبل السريرية لدراسة القصور التنفسي التالية SCI12 عنق الرحم. وعلاوة على ذلك، بدأ مختبر واحد لتطوير تنصيف C2 على نموذج الفأر 25 بنجاح. ويوفر هذا النهج بحماس كبير عن استخدامها في المستقبل من الحيوانات المعدلة وراثيا.
نموذج الحيوان أكثر ذات الصلة سريريا هو إصابة contusive على مستوى عنق الرحم 26-28. ومع ذلك، فإن استنساخ من الإصابة inconsistent، ويرجع ذلك أساسا إلى الموقع من الممرات التنفسية تنازلي واستحالة للقيام كدمة واسعة (والذي سوف يقلل بشكل كبير من معدل البقاء على قيد الحياة من الحيوانات). المزيد من العمل الذي ينبغي القيام به بشأن وضع نماذج contusive لتحديد الطريقة المناسبة للحث على إصابة contusive مع العجز الدائم.
يستخدم لC2 إصابة الفئران نموذج
هذا النموذج C2 SCI هو ذات الصلة ولا سيما لدراسة أنواع مختلفة من اللدونة. على سبيل المثال، والتغيرات الجزيئية والخلوية من المصابين حددت-العصبونات الحركية قبل الواقعة في جذع الدماغ (rVRG النواة) 29 وكذلك العصبونات الحركية الحجابي deafferented مستوى تم دراستها 30-32. وقد تم التحقيق في عمليات التهابات اللاحقة 33 و التغييرات cytoarchitectural (صافي بالعصبون يغير 10) بعد C2 اصابات النخاع الشوكي. التغيرات الهيكلية في العمود الفقري (الآثار المترتبة على السلطة الفلسطينية استبداليةthways 34 وإشراك interneurons الشوكي 8) أو التغيرات التركيبية في محرك نهاية اللوحة الحجاب الحاجز 4 أيضا المشاركة بنشاط في استعادة عفوية النشاط التنفسي بعد C2 اصابات النخاع الشوكي. الموضوع الأكثر دراسة على نموذج C2 SCI هو العواقب الفسيولوجية للإصابة الأولية على النظام بأكمله الجهاز التنفسي (حجم المد والجزر، والتردد في الحيوانات غير تخدير 24) وانتعاشها عفوية لاحقة (على الاستعدادات تخدير أي نشاط العصب الحجابي 17، والحجاب الحاجز النشاط 16،17 ومؤخرا، ونشاط وربي 35). كما تم استخدام هذا النموذج الفئران C2 اصابات النخاع الشوكي لدراسة ضعف hindlimb والشفاء التلقائي لاحقة والتي يسببها الانتعاش في أعقاب استراتيجية غير الغازية (hypoxias المتقطع 24).
استنتاج
نموذج الفئران C2 SCI هو قويةالثانية مفيدة ما قبل السريرية نموذج لدراسة الجهاز التنفسي والمرونة العصبية غير الجهاز التنفسي واختبار الاستراتيجيات العلاجية المفترضة المتنوعة التي قد تؤدي إلى تحسين التنفس لدى مرضى اصابات النخاع الشوكي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.
Acknowledgments
ويدعم هذا العمل من خلال تمويل من برنامج إطار الاتحاد الأوروبي السابع (FP7/2007-2013) تحت رقم 246556 اتفاق منحة (الأوروبية مشروع RBUCE-UP)، HandiMedEx المخصصة من قبل هيئة الاستثمار العامة الفرنسية. وأيد مارسيل Bonay من قبل Chancellerie قصر Universités باريس (بوا الساقين)، وفون دي Dotation بحوث في سانتيه Respiratoire، والمركز المساعدة Respiratoire à الموطن كوت إيل دو فرانس (CARDIF)
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Animal | |||
| Male Sprague Dawley Rat | Janvier | 225-250 g | |
| Surgical Instruments | |||
| Student Dumont #5 forceps | Fine Science Tool | 91150-20 | |
| Student Standard Pattern Forceps | Fine Science Tool | 91100-12 | |
| Mayo-Stille Scissors | Fine Science Tool | 14013-15 | Curved |
| Student Vannas Spring Scissors | Fine Science Tool | 91500-09 | Straight |
| Spring Scissors - 8 mm Blades | Fine Science Tool | 15025-10 | Straight Blunt/Blunt |
| Friedman Pearson Rongeur | Fine Science Tool | 16121-14 | Curved |
| Dissecting Knife - Fine Tip | Fine Science Tool | 10055-12 | Straight |
| Olsen-Hegar Needle Holder | Fine Science Tool | 12002-14 | Serrated |
| Weitlaner-Locktite Retractor | Fine Science Tool | 17012-11 | 2x3 Blunt |
| Absorbable surgical sutures | Centravet | BYO001 | Suture size 4-0 |
| Equipment | |||
| Hot Bead Steriliser | Fine Science Tool | 18000-45 | |
| Catheter | Centravet | CAT188 | 16 G |
| Laryngoscope | |||
| Guide wire | |||
| Laryngeal mirror | Centravet | MIR011 | |
| Lactated Ringers | Centravet | RIN020 | |
| Syringe | Centravet | ||
| Needle | Centravet | ||
| O2 | Air Liquid | I1001M20R2A001 | |
| 683 RodentT Ventilator 115/230V | Harvard Apparatus | 55-0000 | |
| Stand-Alone Vaporizer | WPI | EZ-155 | |
| Thin line heated bed | WPI | EZ-211 | |
| Air canister | WPI | EZ-258 | |
| Drugs | |||
| Carprofen | Centravet | ||
| Rimadyl | Centravet | RIM011 | |
| Buprenorphine | Centravet | BUP001 | |
| Baytril | Centravet | BAY001 | |
| Dexmedetomidine | Centravet | DEX010 | |
| Atipamezole | Centravet | ANT201 | |
| Betadine solution | Centravet | VET002 | |
| Isoflurane | Centravet | VET066 | |
References
- Frankel, H. L., et al. Long-term survival in spinal cord injury: a fifty year investigation. Spinal Cord. 36, 266-274 (1998).
- Ramer, M. S., Harper, G. P., Bradbury, E. J. Progress in spinal cord research - a refined strategy for the International Spinal Research Trust. Spinal Cord. 38, 449-472 (2000).
- Zimmer, M. B., Nantwi, K., Goshgarian, H. G. Effect of spinal cord injury on the respiratory system: basic research and current clinical treatment options. J Spinal Cord Med. 30, 319-330 (2007).
- Mantilla, C. B., Sieck, G. C. Neuromuscular adaptations to respiratory muscle inactivity. Respir Physiol Neurobiol. 169, 133-140 (2009).
- Goshgarian, H. G. The crossed phrenic phenomenon and recovery of function following spinal cord injury. Respir Physiol Neurobiol. 169, 85-93 (2009).
- Nantwi, K. D. Recovery of respiratory activity after C2 hemisection (C2HS): involvement of adenosinergic mechanisms. Respir Physiol Neurobiol. 169, 102-114 (2009).
- Sandhu, M. S., et al. Respiratory recovery following high cervical hemisection. Respir Physiol Neurobiol. 169, 94-101 (2009).
- Lane, M. A., Lee, K. Z., Fuller, D. D., Reier, P. J. Spinal circuitry and respiratory recovery following spinal cord injury. Respir Physiol Neurobiol. 169, 123-132 (2009).
- Seeds, N. W., Akison, L., Minor, K. Role of plasminogen activator in spinal cord remodeling after spinal cord injury. Respir Physiol Neurobiol. 169, 141-149 (2009).
- Alilain, W. J., Horn, K. P., Hu, H., Dick, T. E., Silver, J. Functional regeneration of respiratory pathways after spinal cord injury. Nature. 475, 196-200 (2011).
- Vinit, S. Cervical spinal cord injuries and respiratory insufficiency: a revolutionary treatment. Med Sci (Paris. 28, 33-36 (2012).
- Kastner, A., Gauthier, P. Are rodents an appropriate pre-clinical model for treating spinal cord injury? Examples from the respiratory system). Exp Neurol. 213, 249-256 (2008).
- Vinit, S., Lovett-Barr, M. R., Mitchell, G. S. Intermittent hypoxia induces functional recovery following cervical spinal injury. Physiol Neurobiol. 169, 210-217 (2009).
- Porter, W. T. The Path of the Respiratory Impulse from the Bulb to the Phrenic Nuclei. J Physiol. 17, 455-485 Forthcoming.
- Nicaise, C., et al. Phrenic motor neuron degeneration compromises phrenic axonal circuitry and diaphragm activity in a unilateral cervical contusion model of spinal cord injury. Exp Neurol. 235, 539-552 (2012).
- Goshgarian, H. G. The crossed phrenic phenomenon: a model for plasticity in the respiratory pathways following spinal cord injury. J Appl Physiol. 94, 795-810 (2003).
- Vinit, S., Gauthier, P., Stamegna, J. C., Kastner, A. High cervical lateral spinal cord injury results in long-term ipsilateral hemidiaphragm paralysis. J Neurotrauma. 23, 1137-1146 (2006).
- Fuller, D. D., Johnson, S. M., Johnson, R. A., Mitchell, G. S. Chronic cervical spinal sensory denervation reveals ineffective spinal pathways to phrenic motoneurons in the rat. Neurosci Lett. 323, 25-28 (2002).
- Dougherty, B. J., Lee, K. Z., Lane, M. A., Reier, P. J., Fuller, D. D. Contribution of the spontaneous crossed-phrenic phenomenon to inspiratory tidal volume in spontaneously breathing rats. J Appl Physiol. 112, 96-105 (2012).
- Jou, I. M., et al. Simplified rat intubation using a new oropharyngeal intubation wedge. J Appl Physiol. 89, 1766-1770 (2000).
- Fuller, D. D., et al. Graded unilateral cervical spinal cord injury and respiratory motor recovery. Respir Physiol Neurobiol. 165, 245-253 (2009).
- Vinit, S., Windelborn, J. A., Mitchell, G. S. Lipopolysaccharide attenuates phrenic long-term facilitation following acute intermittent hypoxia. Respir Physiol Neurobiol. 176, 130-135 (2011).
- Ahmad, F., Wang, M. Y., Levi, A. D. Hypothermia for Acute Spinal Cord Injury-A Review. World Neurosurg. , (2013).
- Lovett-Barr, M. R., et al. Repetitive intermittent hypoxia induces respiratory and somatic motor recovery after chronic cervical spinal injury. J Neurosci. 32, 3591-3600 (2012).
- Minor, K. H., Akison, L. K., Goshgarian, H. G., Seeds, N. W. Spinal cord injury-induced plasticity in the mouse--the crossed phrenic phenomenon. Exp Neurol. 200, 486-495 (2006).
- Baussart, B., Stamegna, J. C., Polentes, J., Tadie, M., Gauthier, P. A new model of upper cervical spinal contusion inducing a persistent unilateral diaphragmatic deficit in the adult rat. Neurobiol Dis. 22, 562-574 (2006).
- Golder, F. J., et al. Breathing patterns after mid-cervical spinal contusion in rats. Exp Neurol. 231, 97-103 (2011).
- Lane, M. A., et al. Respiratory function following bilateral mid-cervical contusion injury in the adult rat. Exp Neurol. 235, 197-210 (2012).
- Vinit, S., et al. Axotomized bulbospinal neurons express c-Jun after cervical spinal cord injury. Neuroreport. 16, 1535-1539 (2005).
- Guenther, C. H., Windelborn, J. A., Tubon, T. C., Yin, J. C., Mitchell, G. S. Increased atypical PKC expression and activity in the phrenic motor nucleus following cervical spinal injury. Exp Neurol. 234, 513-520 (2012).
- Mantilla, C. B., Gransee, H. M., Zhan, W. Z., Sieck, G. C. Motoneuron BDNF/TrkB signaling enhances functional recovery after cervical spinal cord injury. Exp Neurol. 247, 101-109 (2013).
- Vinit, S., Darlot, F., Aoulaiche, H., Boulenguez, P., Kastner, A. Distinct expression of c-Jun and HSP27 in axotomized and spared bulbospinal neurons after cervical spinal cord injury. J Mol Neurosci. 45, 119-133 (2011).
- Windelborn, J. A., Mitchell, G. S. Glial activation in the spinal ventral horn caudal to cervical injury. Respir Physiol Neurobiol. 180, 61-68 (2012).
- Vinit, S., Stamegna, J. C., Boulenguez, P., Gauthier, P., Kastner, A. Restorative respiratory pathways after partial cervical spinal cord injury: role of ipsilateral phrenic afferents. Eur J Neurosci. 25, 3551-3560 (2007).
- Dougherty, B. J., et al. Recovery of inspiratory intercostal muscle activity following high cervical hemisection. Respir Physiol Neurobiol. 183, 186-192 (2012).
