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बाद lesional श्वसन Neuroplasticity अध्ययन करने के लिए ग्रीवा रीढ़ की हड्डी की चोट के एक murine मॉडल

Published: May 28, 2014 doi: 10.3791/51235
Automatic Translation
1, 1, 1,2, 1,2, 1,3, 1
1UFR des sciences de la santé - Simone Veil, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, 2Service de Physiologie - Explorations fonctionnelles, Hôpital Ambroise Paré, 3Services de Physiologie, Explorations Fonctionnelles, Réanimation Médicale et Centre d'Investigation Clinique et d'Innovation Technologique (Unité Inserm 805), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines

Summary

श्वसन विफलता एक गर्भाशय ग्रीवा रीढ़ की हड्डी में चोट के बाद मौत का प्रमुख कारण है. एक आंशिक ग्रीवा चोट से प्रेरित सांस की विफलता की एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य quantifiable, और विश्वसनीय पूर्व नैदानिक ​​पशु मॉडल होने बाद सांस और गैर सांस neuroplasticity को समझने में मदद और ख्यात मरम्मत रणनीतियों के परीक्षण की अनुमति देगा.

Abstract

एक गर्भाशय ग्रीवा रीढ़ की हड्डी में चोट स्थायी पक्षाघात लाती है, और अक्सर श्वसन संकट की ओर जाता है. तिथि करने के लिए, कोई कुशल चिकित्सा विज्ञान उच्च ग्रीवा रीढ़ की हड्डी की चोट (एससीआई) निम्नलिखित सांस की विफलता उन्नति / सुधार करने के लिए विकसित किया गया है. यहाँ हम विविध बाद lesional सांस neuroplasticity अध्ययन करने के लिए गर्भाशय ग्रीवा 2 (सी 2) metameric स्तर पर उच्च विज्ञान की एक murine पूर्व नैदानिक ​​मॉडल का प्रस्ताव. तकनीक के कारण brainstem में स्थित श्वसन केन्द्रों से श्वासपटलीय motoneurons के एक deafferentation को डायाफ्राम की एक hemiparalysis प्रेरित करेगा जो सी 2 स्तर पर एक शल्य आंशिक चोट के होते हैं. चोट के contralateral पक्ष बरकरार है और जानवरों की वसूली की अनुमति देता है. (वक्ष और काठ स्तर पर) हरकत समारोह को प्रभावित करने वाले अन्य Scis के विपरीत, श्वसन समारोह पशु प्रेरणा की आवश्यकता नहीं है और घाटा / वसूली की मात्रा का ठहराव आसानी से (डायाफ्राम और श्वासपटलीय तंत्रिका रिकॉर्डिंग किया जा सकता हैएस, पूरे शरीर वेंटिलेशन). इस पूर्व नैदानिक ​​सी 2 एससीआई मॉडल विभिन्न स्तरों (फिजियोलॉजी के लिए आणविक) पर विभिन्न सांस और गैर सांस neuroplasticity घटनाओं का अध्ययन करने के लिए और में श्वसन में सुधार हो सकता है, जो विविध ख्यात चिकित्सीय रणनीतियों का परीक्षण करने के लिए एक शक्तिशाली, उपयोगी, और विश्वसनीय पूर्व नैदानिक ​​मॉडल है एससीआई रोगियों.

Introduction

रीढ़ की हड्डी आघात ऐसे स्थायी पक्षाघात के रूप में नाटकीय घटनाओं, साथ मानव आबादी में मनाया एक आम चोट है. हालांकि, चोट की गंभीरता प्रारंभिक आघात के स्तर और मात्रा पर निर्भर करता है. श्वसन विफलता ऊपरी ग्रीवा रीढ़ की हड्डी की चोट (एससीआई) 1 निम्न मृत्यु दर का प्रमुख कारण है. वर्तमान में, केवल चिकित्सकीय उपचार ventilatory सहायता के तहत रोगी के लिए जगह है. कुछ रोगियों के कारण बाद lesional देरी के साथ होता है जो सहज वसूली करने, ventilatory सहायता 2 बंद weaned किया जा सकता है, नए नए गैर इनवेसिव चिकित्सा विज्ञान विकसित करने की आवश्यकता तत्काल 3 है. , ख्यात चिकित्सीय रणनीतियों के आवेदन का अध्ययन करने के लिए, इसलिए सांस की कमी पर एक गर्भाशय ग्रीवा एससीआई के प्रभाव की जांच करने के लिए और एक अच्छा मानकीकृत पूर्व नैदानिक ​​मॉडल होने आवश्यक है.

इस तकनीकी लेख में, हम एक विशिष्ट पूर्व नैदानिक ​​murine मॉडल ओ का वर्णनच सांस की हानि सी 2 स्तर पर एक आंशिक ग्रीवा एससीआई द्वारा प्रेरित किया. इस मॉडल वर्तमान में (: 4-13 समीक्षा के लिए) दुनिया भर के कई प्रयोगशालाओं द्वारा प्रयोग किया जाता है. हालांकि, शल्य चिकित्सा की प्रक्रिया में मामूली अंतर से इस विशेष ग्रीवा चोट murine मॉडल उत्पन्न करने के लिए विभिन्न जांचकर्ताओं के बीच मनाया जा सकता है. श्वसन उत्पादन पर एक सी 2 एससीआई का प्रभाव पहले पोर्टर 14 द्वारा 1895 में वर्णित किया गया था. एक गर्भाशय ग्रीवा hemisection एक मूक श्वासपटलीय तंत्रिका गतिविधि और बाद डायाफ्राम पक्षाघात के लिए अग्रणी चोट के ipsilateral ओर (brainstem, चित्रा 1 ए में rVRG में स्थित) उनके केंद्रीय ड्राइव से श्वासपटलीय motoneurons के एक deafferentation लाती है. contralateral पक्ष बरकरार है और पशुओं के जीवित रहने के लिए अनुमति देता है. एक कम रीढ़ की खंड (सी 4 15 के स्तर पर उदाहरण के लिए एक contusive चोट) में स्थित विभिन्न एससीआई के विपरीत, दोनों तरफ श्वासपटलीय motoneuron नाभिक की अखंडता को संरक्षित है. एक CERV बादराजनैतिक C2 चोट, कुछ सहज गतिविधि के कारण कमानी स्तर C3-C6 (क्रास्ड श्वासपटलीय रास्ते, सीपीपी, चित्रा 1 बी) में रीढ़ की हड्डी के midline पार कर गया, जो contralateral चुप synaptic रास्ते में से एक सक्रियण के लिए (श्वासपटलीय और डायाफ्राम) ipsilateral पक्ष पर देखा जा सकता है . जो सीपीपी, की सक्रियता, परिभाषा द्वारा, एक ipsilateral आंशिक श्वासपटलीय तंत्रिका वसूली के लिए प्रेरित जो एक contralateral phrenicotomy के साथ संयुक्त एक सी 2 hemisection, घंटे से सप्ताह के बाद चोट 16-18 के लिए हो सकता है. सांस की वसूली पर इस सीपीपी मार्ग की वास्तविक लाभकारी प्रभाव 19 सीमित है और आगे की जांच और उपचार सहज बहाली 3 की भयावहता को सुधारने के लिए विकसित किया जाना चाहिए.

इस प्रोटोकॉल (पूर्व और श्वासपटलीय motoneurons, interneurons, आणविक और सूक्ष्मकोशिका से श्वसन फिजियोलॉजी विभिन्न स्तरों पर सांस के बाद lesional plasticity के अध्ययन करने के लिए पूर्व नैदानिक ​​murine मॉडल की एक शक्तिशाली प्रकार प्रदान करता हैआर, उदाहरण के लिए सामने अंग) की हरकत के साथ ही सी 2 आंशिक ग्रीवा रीढ़ की हड्डी की चोट के बाद श्वसन और हरकत वसूली में सुधार करने के उद्देश्य से आक्रामक और गैर इनवेसिव चिकित्सीय रणनीतियों का परीक्षण करने के लिए एक मॉडल.

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Protocol

इस प्रोटोकॉल उत्कृष्टता (पेरिस सूद, अनुदान समझौते सं 246556 विश्वविद्यालय) और विश्वविद्यालयों-de Versailles सेंट क्वेंटिन एन वेलाइंस की RBUCE अप कुर्सी की आचार समिति द्वारा अनुमोदित किया गया था.

निष्फल सर्जिकल उपकरण के 1. तैयारी

  1. प्रयोगशाला साबुन के साथ सर्जिकल उपकरणों को साफ करें.
  2. सर्जरी से पहले उपकरणों आटोक्लेव.
  3. एक शल्य चिकित्सा सत्र में, 2 सर्जरी के बीच 180 डिग्री सेल्सियस पर 10 मिनट के लिए एक गर्म मनका अजीवाणु में सुझावों रखकर उपकरण बाँझ.

ड्रग्स के 2. तैयारी

  1. पूर्व संवेदनाहारी दवाओं कॉकटेल और बाद आपरेशन दवाओं के लिए एक्स 1 2 मिलीलीटर सीरिंज तैयार करें.
  2. Carprofen (5 मिलीग्राम / किग्रा), buprenorphine (50 ग्राम / किग्रा), Baytril (5 मिलीग्राम / किग्रा) और Dexmedetomidine (0.5 मिलीग्राम / किलो): चूहे के वजन के अनुसार, पूर्व संवेदनाहारी दवाओं के साथ एक सिरिंज तैयार करते हैं. Lactated Ringers साथ 1 एमएल मात्रा को पूरा करें.
  3. में तैयार करेंएक और सिरिंज पूर्व संवेदनाहारी दवाओं के लिए उलटा: Atipamezole (500 ग्राम / किग्रा).

चूहा के 3. संज्ञाहरण

  1. पशु के लिए कदम 2.2 में वर्णित पूर्व संवेदनाहारी दवाओं का समाधान subcutaneously प्रशासन. फिर, पिंजरे में वापस पशु डाला और शामक प्रभाव दिखाई देता है जब तक प्रतीक्षा करें.
  2. 100% 2 हे में 5% isoflurane के साथ भरा एक बंद कक्ष में चूहे रखें, और सांस की लय (30 सेकंड के आसपास) को धीमा कर देती है जब तक प्रतीक्षा करें. फिर, चैम्बर से चूहे को निकालने और इंटुबैषेण मेज पर जगह है.

4. Orotracheal इंटुबैषेण

  1. उसकी पीठ पर पशु झूठ बोलते हैं, तो तालिका में उसके सामने दांत से जुड़ी एक पट्टा रखकर सिर सुरक्षित.
  2. एक फाइबर ऑप्टिक प्रकाश के साथ, वक्ष अंतरिक्ष प्रकाश. फिर, पशु के मुंह में एक कंठदर्शी (या एक एक कस्टम मेड, जानकारी के लिए Jou एट अल. 20) रखें. मुखर तार कल्पना.
  3. गिरावटई और (मुखर रस्सियों के बीच) श्वासनली में एक orotracheal पुस्तिका जगह है. गाइड पर orotracheal ट्यूब (16 जी कैथेटर आकार) स्लाइड.
  4. गाइड निकालें और श्वासनली में और नहीं घुटकी में ट्यूब की उपयुक्त स्थिति की पुष्टि, नमी की उपस्थिति के लिए orotracheal ट्यूब के अंत में रखा एक स्वरयंत्रज दर्पण के साथ की जाँच करें.
  5. (683 कृंतक वेंटीलेटर, हार्वर्ड उपकरण) एक कृंतक वेंटीलेटर ट्यूब कनेक्ट और (100% 2 हे में) 2% से isoflurane की एकाग्रता को समायोजित.
  6. सर्जिकल टेप के साथ orotracheal ट्यूब सुरक्षित.

5. स्पाईनल सर्जरी

  1. सर्जन को 90 डिग्री के कोण पर इशारा करते हुए नाक के साथ, एक गर्म शल्य प्लेट पर उदर decubitus स्थिति में पशु रखें. सर्जरी के दौरान 37.5 डिग्री सेल्सियस के आस - पास शरीर का तापमान बनाए रखें.
  2. Scapulas के बीच कतरनी के साथ बाल दाढ़ी और धुंध के साथ बालों को हटा.
  3. फिर 7 के साथ, betadine के साथ त्वचा को साफ0% शराब. इस कदम 3x दोहराएँ.
  4. एक पैर की अंगुली चुटकी उचित संवेदनाहारी गहराई सुनिश्चित करने के लिए सर्जरी की शुरुआत से पहले किया जाता है.   फिर, scapulas के बीच कैंची के साथ एक पार्श्व त्वचा चीरा rostro-दुमदारी प्रदर्शन करते हैं.
  5. किसी भी रक्तस्राव को रोकने के लिए पट्टा का पालन करके acromiotrapezius पेशी rostro-दुमदारी काटें. तब (बांस आसपास) spinalis मांसपेशियों का उपयोग करने के लिए विषमकोण मांसपेशियों को अलग कर देना.
  6. C3 बांस को सी 1 से spinalis पेशी वापस लेना. C2 बांस एक प्रमुख विवर्ध साथ एक है.
  7. बाँझ कपास swabs का उपयोग करके बांस के पृष्ठीय भाग के चारों ओर मांसपेशियों को साफ करें.
  8. एक rongeur साथ सावधानी से सी 2 के विवर्ध दूर करने के लिए शुरू करो. पृष्ठीय रीढ़ की हड्डी में सामने आ रहा है तो जब तक सावधानी से जारी है. कि laminectomy एक पृष्ठीय Hemi laminectomy है सुनिश्चित करें. इस क्षेत्र के आसपास के क्षेत्र में रीढ़ की हड्डी, और धमनियों encloses जो ड्यूरा के लिए सावधान ध्यान दे.
  9. एक # 55 संदंश के साथ, आरओएस काटनाTRO-दुमदारी सी 2 के साथ ड्यूरा, अगले प्रत्येक व्याख्यान चबूतरे वाला और दुम ओर laterally जारी है.
  10. मस्तिष्कमेरु द्रव अप स्पंज.
  11. Microscissors के साथ गर्भाशय ग्रीवा पृष्ठीय रूट नंबर 2 के तहत एक पार्श्व खंड बनाओ. घाव की हद तक रीढ़ की हड्डी (चोट के एक पृष्ठीय देखने के लिए चित्रा 2A देखें) के midline तक पहुंचने के लिए काफी करीब है कि एक माइक्रो स्केलपेल के साथ सत्यापित करें. यदि नहीं, तो एक और कटौती की चोट को पूरा करने के लिए किया जा सकता है. रक्तस्राव के मामले में, बाँझ कपास swabs का उपयोग करें. अन्यथा, पशु चोट से उबर नहीं होगा और एक सांस की विफलता के लिए होगा, contralateral ओर जाने के लिए नहीं सावधान रहना होगा.
  12. एक सुरक्षात्मक परत के रूप में की मांसपेशियों सिवनी और त्वचा वापस सीवन. Betadine संतृप्त बाँझ धुंध के साथ घाव साफ.
  13. Isoflurane vaporizer बंद कर दें और उलट दवाओं इंजेक्षन (Atipamezole [500 माइक्रोग्राम / किलो, IM]), शरीर के तापमान की जाँच करें.
  14. पशु वेंटीलेटर के खिलाफ साँस लेने के लिए शुरू होता है,वेंटीलेटर से सांस की नली ट्यूब डिस्कनेक्ट, और फिर orotracheal ट्यूब हटा दें. वसूली के लिए एक गर्म पिंजरे में पशु रखें.

6. शल्य चिकित्सा के बाद की देखभाल

सर्जरी के बाद, जानवरों वसूली के लिए संभव सबसे अच्छा वातावरण सुनिश्चित करने के लिए लगातार निगरानी कर रहे हैं. एंटीबायोटिक दवाओं (Baytril, 5 मिलीग्राम / किग्रा), विरोधी भड़काऊ (Carprofen, 5 मिलीग्राम / किग्रा) और buprenorphine (50 ग्राम / किग्रा) दवाओं के संक्रमण को रोकने और घटना को कम करने के लिए पहले 2 दिनों के बाद सर्जरी के लिए हर 12 घंटे दिए गए हैं पोस्ट ऑपरेटिव दर्द की. चूहे नरम भोजन और पानी (या 1 पोस्ट ऑपरेटिव दिन के लिए jellified पानी) के लिए उपयोग यथेच्छ है. चमड़े के नीचे तरल पदार्थ पहले कुछ पोस्ट ऑपरेटिव दिनों पर निर्जलीकरण को रोकने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. शरीर के वजन और भोजन का सेवन प्रतिदिन निगरानी कर रहे हैं. अपने वातावरण के प्रयोग और समय के बाद चोट (उनके पिंजरों में दोहरी आवास, ट्यूबिंग) भर में समृद्ध है.

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Representative Results

चोट की हद

सफलता और इस विशेष प्रयोगात्मक मॉडल के reproducibility प्रत्येक जोड़तोड़ / सर्जन के अनुभव पर निर्भर कर रहे हैं. शेष ventrolateral सफेद पदार्थ 21 बख्शा साथ एक सी 2 की चोट के बाद सांस की वसूली (श्वासपटलीय तंत्रिका गतिविधि और डायाफ्राम गतिविधि) के बाद राशि सहसंबद्ध है. चोट "हस्तनिर्मित" है और सर्जन से कुछ अभ्यास की आवश्यकता है, प्रत्येक चोट की हद तक सटीक आकार निर्धारित करने के लिए ऊतकीय तकनीक (paraformaldehyde के साथ ऊतक 4%, स्थिर ऊतक टुकड़ा करने की क्रिया, cresyl बैंगनी धुंधला का निर्धारण) से जाँच की जानी है के क्षतिग्रस्त ऊतकों (चित्रा 2 बी).

Electrophysiological रिकॉर्डिंग

एक सी 2 एससीआई के बाद, ipsilateral श्वासपटलीय तंत्रिका गतिविधि को समाप्त कर दिया है (चित्रा 3, विनीत एट अल. 17 देखनाकार्यप्रणाली के लिए). contralateral श्वासपटलीय तंत्रिका गतिविधि चोट से प्रभावित और पशु अस्तित्व (3B चित्रा) की अनुमति देता है नहीं है. 7 दिनों के बाद चोट, एक मामूली गतिविधि मुख्य कारण contralateral ओर (चित्रा 3 ए और 3 बी) से midline पार कर गया जो सीपीपी के लिए, कुछ जानवरों की ipsilateral पक्ष पर दर्ज किया जा सकता है. इसी तरह के परिणाम 7 दिनों ipsilateral पक्ष (चित्रा -3 सी) पर बाद चोट पर एक मामूली गतिविधि के साथ, डायाफ्राम गतिविधि (चित्रा -3 सी और 3 डी) पर देखा जा सकता है. इस गतिविधि समय बाद चोट से अधिक मजबूत बनाया है और () नहीं दिखाया कुछ महीनों के बाद सभी जानवरों में देखा जा सकता है.

चित्रा 1
चित्रा 1. चूहे की सांस शरीर रचना विज्ञान के योजनाबद्ध देखें.डायाफ्राम के लिए उनके axons परियोजना जो rVRG (brainstem) में स्थित श्वासपटलीय पूर्व motoneurons और श्वासपटलीय नाभिक सी 6 को (C3) में स्थित श्वासपटलीय motoneurons, साथ मुख्य श्वसन संगठन, के ए) पार्श्व दृश्य. बी) योजनाबद्ध पृष्ठीय श्वसन घटते रास्ते पर एक सी 2 आंशिक चोट के प्रभाव को देखते. श्वासपटलीय नाभिक कमानी स्तर पर midline पार जो contralateral ओर से पार कर श्वासपटलीय रास्ते की उपस्थिति ध्यान दें. बड़ी छवि को देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 2
चूहे में सी 2 आंशिक चोट के 2. चित्र चित्रा. सर्जरी साइट के ए) पृष्ठीय तस्वीर. तीर inj की साइट से पता चलता हैUry. C2 बांस (पृष्ठीय भाग) रीढ़ की हड्डी (बाएं चित्र) का आड़ा अनुभाग से C2 चोट की हद तक ग्रे में (सही तस्वीर, हद) के. बी) पुनर्निर्माण के अभाव ध्यान दें. स्केल बार:. 1000 माइक्रोन बड़ी छवि को देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 3
चित्रा 3. सांस उत्पादन पर एक सी 2 चोट के मनोवैज्ञानिक प्रभाव. ए) एक सी 2 आंशिक चोट ipsilateral ओर श्वासपटलीय तंत्रिका गतिविधि समाप्त करता है. कारण एक सी 2 चोट तुरंत contralateral श्वासपटलीय तंत्रिका गतिविधि को प्रभावित नहीं करता है को पार कर श्वासपटलीय मार्ग (सीपीपी). बी) को 7 दिनों के बाद चोट पर ipsilateral श्वासपटलीय तंत्रिका गतिविधि का आंशिक बहाली नोटऔर 7 दिनों के बाद चोट. सी) में सी 2 आंशिक चोट ipsilateral डायाफ्राम गतिविधि समाप्त करता है. एक मामूली गतिविधि मुख्य रूप सीपीपी गतिविधि के कारण, 7 दिनों के बाद चोट पर दिखाई देता है. ipsilateral पक्ष पर मनाया संकेत की लयबद्ध विक्षेपन एक सी 2 में चोट, contralateral डायाफ्राम गतिविधि चोट पहले की तरह ही बनी हुई है, और जीवित रहने के लिए पशु की अनुमति देता है के बाद) इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम. डी की artifactual रिकॉर्डिंग की वजह से है. के लिए क्लिक करें बड़ी छवि को देखने.

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Discussion

C2 चोट मॉडल बनाने की तकनीकी कठिनाइयों

C2 चोट murine मॉडल सांस बाद lesional neuroplasticity अध्ययन करने के लिए एक दिलचस्प उपकरण है. हालांकि, एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य और विश्वसनीय मॉडल का उत्पादन करने के लिए आवश्यक कदम कई हैं और हर एक अध्ययन के परिणाम पर असर पड़ सकता है. उदाहरण के लिए, इंटुबैषेण प्रक्रिया के दौरान, अत्यधिक ध्यान orotracheal ट्यूब ऐसी चोट के कारण खुद को प्रारंभिक सांस की कमी के अलावा प्रतिरोधी सांस की विफलता के रूप में विविध जटिलताओं को जन्म दे सकता है, जो श्वासनली की सूजन का उत्पादन कर सकते हैं के बाद से लिया जा रहा है . इसके अलावा, शल्य चिकित्सा प्रक्रिया के दौरान रीढ़ की हड्डी के लिए उपयोग जानवर की वसूली के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है. सभी चरणों (मांसपेशी विच्छेदन / त्याग, पृष्ठीय laminectomy, durotomy, चोट खुद) की वजह से सर्जरी साइट के आसपास और रीढ़ की हड्डी में विविध धमनियों की उपस्थिति के लिए अत्यधिक सावधानी के साथ प्रदर्शन किया जाना हैकॉर्ड. व्यापक खून बह रहा शल्य चिकित्सा के बाद वसूली खून की कमी से बाधा जा सकता है, और रीढ़ की हड्डी में ischemia चोट के साथ ही हो सकता है के बाद से टाला जा सकता है.

के बारे में पता करने के लिए एक अन्य महत्वपूर्ण हिस्सा उपकरणों की सफाई और सर्जरी से किया जाता है, जहां कमरे है. एंटीबायोटिक दवाओं "छद्म बाँझ" स्थितियां सर्जरी के दौरान प्रयोग किया गया बारे में पशु और अत्यधिक ध्यान में इंजेक्ट कर रहे हैं कि इस तथ्य के बावजूद, जीवाणु संक्रमण होते हैं और पूरे अध्ययन में इस मॉडल पर प्रदर्शन करने की योजना को प्रभावित कर सकता है. उदाहरण के लिए, lipopolysaccharide इंजेक्शन द्वारा प्रेरित प्रणालीगत सूजन श्वसन neuroplasticity 22 को समाप्त होगा, और बाद में सहज neuroplasticity या ख्यात दृढ रणनीतियों के प्रभाव प्रभाव और / या छुपा सकता है. इस प्रक्रिया के दौरान शरीर का तापमान की निगरानी भी इस प्रयोगात्मक मॉडल बनाने की सफलता के लिए भाग सकता है. दरअसल, हाइपोथर्मिया एक के रूप में कार्य कर सकते हैंतीव्र रीढ़ की हड्डी में चोट के लिए europrotectant और कुछ लाभकारी प्रभाव (समीक्षा के लिए अहमद एट अल. 23 देखें) पैदा कर सकते हैं.

एक murine मॉडल पर ग्रीवा 2 खंड बाधा (हरकत) के कार्यकाल में एक कठोर मॉडल है. यह कारण पशु hemiplegic है और भोजन और पानी तक पहुंचने के लिए कुछ कठिनाइयों का अनुभव करता तथ्य यह है कि चोट के बाद एक सप्ताह के एक वजन घटाने का निरीक्षण करने के लिए आम है. उचित मदद वजन घटाने प्रारंभिक वजन (मैनुअल खिला) के लगभग 20% है कि यह सुनिश्चित करने के बाद सर्जरी ऑपरेटर द्वारा किया जाता है. इस प्रकार, मॉडल का अंत बिंदु एक सप्ताह में प्रारंभिक शरीर के वजन के 30% के एक वजन ड्रॉप है. लगभग एक सप्ताह के बाद सर्जरी, जानवरों उन्हें धीरे धीरे खुद को खिलाने और वजन आ (हरकत वसूली अध्ययन के लिए Lovett बार एट अल. 24 देखें) देने की क्षमता की एक आंशिक हरकत की वसूली.

, अध्ययन के अंत में C2 चोट "हा है क्योंकिसर्जन द्वारा ndmade ", मॉडल के reproducibility और विश्वसनीयता की खातिर, हर चोट की हद ऊतकीय तकनीक द्वारा खंगाला जाना है. सांस की neuroplasticity का अध्ययन किया जाता है जब विशेष रूप से,, फुलर एट अल. 21 एक सी 2 की चोट के बाद सांस की वसूली की राशि शेष बख्शा उदर सफेद पदार्थ के साथ सहसंबद्ध था कि पता चला है.

श्वसन बाद lesional Neuroplasticity अध्ययन करने के लिए सी 2 चोट का एक चूहे मॉडल का उपयोग कर के लाभ

सांस की कमी बहाल / सुधार करने के बाद lesional श्वसन फिजियोलॉजी और / या ख्यात रणनीतियों का अध्ययन करने के लिए सी 2 murine मॉडल के बाद से कई लाभ प्रस्तुत करता है: 1) चूहों दुनिया भर के व्यावसायिक प्रजनकों से आसानी से उपलब्ध हैं; 2) क्योंकि उनके छोटे आकार और कम उम्र की, पर्यावरण की स्थिति को ध्यान से नजर रखी जा सकती है और कड़ाई से जन्म से वयस्कता को नियंत्रित; 3) चूहों प्रीमियर मॉडल ओ हो गए हैंअधिक पारंपरिक मॉडल, बिल्लियों की जगह च श्वसन तंत्रिका जीव विज्ञान,. तदनुसार, व्यापक डेटा प्रयोगात्मक परिणामों प्रदर्शन और व्याख्या करने के संदर्भ में जो उपलब्ध कराने, चूहे neuroanatomy, neurochemistry, Neurophysiology और पलटा ventilatory प्रतिक्रियाओं के विषय में साहित्य में उपलब्ध हैं; 4) व्यावसायिक रूप से उपलब्ध चूहा उपभेदों में (अपेक्षाकृत) कम आनुवंशिक विविधता सांख्यिकीय शक्ति प्राप्त करने की आवश्यकता पशुओं की संख्या में कमी की अनुमति देता है, और विभिन्न प्रयोगशालाओं के बीच परिणामों की तुलना की सुविधा; 5) चूहों सांख्यिकीय सत्ता के लिए आवश्यक जानवरों की संख्या कम कर देता है जो गर्भाशय ग्रीवा रीढ़ की हड्डी में चोट के बाद एक बहुत कम मृत्यु दर है; 6) चूहों उदाहरण के लिए ग्रीवा रीढ़ की हड्डी की चोट (बनाम बिल्लियों, कुत्तों या प्राइमेट) के बाद एक बहुत तेजी से मोटर वसूली दर है. तदनुसार, चूहों का उपयोग पशु (आदि जैसे, मूत्राशय अभिव्यक्ति, द्रव प्रशासन) शल्य चिकित्सा के बाद गहन देखभाल की आवश्यकता है समय की लंबाई कम कर देता है, और मिनटपशु विषय संकट imizes; 7) हरकत समारोह के विपरीत, श्वसन समारोह पशु प्रेरणा की आवश्यकता होती है और (डायाफ्राम EMG, श्वासपटलीय तंत्रिका इंग्लैंड, ज्वार की मात्रा और आवृत्ति) आसानी से quantifiable है नहीं है; 8) एक महत्वपूर्ण पहलू "को पार कर श्वासपटलीय घटना" (सीपीपी) है. इस विशेष विषय (. समीक्षा के लिए Goshgarian एट अल 5,16 देखें) एक मॉडल के रूप में चूहों का उपयोग कर एक व्यापक प्रकाशित साहित्य है; 9) चूहों और इंसानों चूहा ग्रीवा SCI12 निम्नलिखित सांस की कमी का अध्ययन करने के लिए एक अच्छा preclinical मॉडल बनाने के लिए जो उनके श्वसन नियंत्रण प्रणाली, में कई आम सुविधाओं को साझा. इसके अलावा, एक प्रयोगशाला सफलतापूर्वक एक माउस मॉडल 25 पर एक सी 2 hemisection विकसित करने के लिए शुरू कर दिया है. यह दृष्टिकोण ट्रांसजेनिक जानवरों के भविष्य के उपयोग के बारे में बड़े उत्साह प्रदान करता है.

एक अधिक नैदानिक ​​प्रासंगिक पशु मॉडल ग्रीवा स्तर 26-28 में एक contusive चोट है. हालांकि, चोट के reproducibility incons हैमुख्य रूप से की वजह से उतरते श्वसन रास्ते के स्थान और एक व्यापक कुचलन (काफी जानवरों के जीवित रहने की दर कम हो जाएगा जो) करना असंभव को istent,. अधिक काम स्थायी घाटे के साथ एक contusive चोट प्रेरित करने के लिए उचित तरीका निर्धारित करने के लिए contusive मॉडल के विस्तार पर किया जाना है.

C2 चोट murine मॉडल के लिए उपयोग करता है

यह सी 2 एससीआई मॉडल plasticity के विभिन्न प्रकार के अध्ययन के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक है. उदाहरण के लिए, brainstem (rVRG नाभिक) 29 के साथ ही deafferented श्वासपटलीय motoneurons में स्थित घायल की पहचान की पूर्व motoneurons से आणविक और सेलुलर परिवर्तन 30-32 अध्ययन किया गया है स्तर. बाद में सूजन प्रक्रियाओं 33 और कोशिकाओं की व्यवस्था से संबंधित परिवर्तन (perineuronal शुद्ध 10 परिवर्तन) एक सी 2 एससीआई निम्नलिखित जांच की गई है. रीढ़ की हड्डी में संरचनात्मक परिवर्तन (substitutive देहात के निहितार्थthways 34 और रीढ़ की हड्डी interneurons 8) या डायाफ्राम मोटर अंत थाली 4 पर ultrastructural परिवर्तन की भागीदारी भी सक्रिय रूप से एक सी 2 एससीआई निम्नलिखित श्वसन गतिविधि का सहज बहाली में भाग लेते हैं. anesthetized तैयारी श्वासपटलीय तंत्रिका गतिविधि 17, डायाफ्राम IE पर सी 2 एससीआई मॉडल पर सबसे अधिक अध्ययन विषय (पूरे श्वसन प्रणाली (ज्वार की मात्रा, गैर anesthetized जानवरों 24 में आवृत्ति) और उसके बाद सहज वसूली पर प्रारंभिक चोट के शारीरिक परिणाम है गतिविधि 16,17 और अधिक हाल ही में, पसलियों के बीच गतिविधि 35). यह सी 2 एससीआई murine मॉडल भी hindlimb परेशानी होती है और बाद में सहज वसूली का अध्ययन किया और एक गैर आक्रामक रणनीति (विरामी hypoxias 24) के बाद वसूली के लिए प्रेरित किया गया है.

समापन

सी 2 एससीआई murine मॉडल एक शक्तिशाली एक हैएन डी उपयोगी पूर्व नैदानिक ​​मॉडल सांस और गैर सांस neuroplasticity अध्ययन करने के लिए और एससीआई के रोगियों में श्वसन में सुधार हो सकता है, जो विविध ख्यात चिकित्सीय रणनीतियों का परीक्षण करने के लिए.

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Disclosures

लेखकों वे कोई प्रतिस्पर्धा वित्तीय हितों की है कि घोषित.

Acknowledgments

इस काम अनुदान समझौता सं 246556 (यूरोपीय परियोजना RBUCE अप) के तहत यूरोपीय संघ के सातवें फ्रेमवर्क कार्यक्रम (FP7/2007-2013) से धन के द्वारा समर्थित है, HandiMedEx फ्रेंच सार्वजनिक निवेश बोर्ड द्वारा आवंटित. मार्सेल Bonay Chancellerie des universites डी पेरिस (पैर Poix), Sante Respiratoire एन Fonds डे दहेज Recherche, और केंद्र डी सहायता Respiratoire निवास स्थान डी 'Ile डी फ्रांस (Cardif) द्वारा समर्थित किया गया

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

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References

  1. Frankel, H. L., et al. Long-term survival in spinal cord injury: a fifty year investigation. Spinal Cord. 36, 266-274 (1998).
  2. 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).
  3. 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).
  4. Mantilla, C. B., Sieck, G. C. Neuromuscular adaptations to respiratory muscle inactivity. Respir Physiol Neurobiol. 169, 133-140 (2009).
  5. Goshgarian, H. G. The crossed phrenic phenomenon and recovery of function following spinal cord injury. Respir Physiol Neurobiol. 169, 85-93 (2009).
  6. Nantwi, K. D. Recovery of respiratory activity after C2 hemisection (C2HS): involvement of adenosinergic mechanisms. Respir Physiol Neurobiol. 169, 102-114 (2009).
  7. Sandhu, M. S., et al. Respiratory recovery following high cervical hemisection. Respir Physiol Neurobiol. 169, 94-101 (2009).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Vinit, S. Cervical spinal cord injuries and respiratory insufficiency: a revolutionary treatment. Med Sci (Paris. 28, 33-36 (2012).
  12. 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).
  13. Vinit, S., Lovett-Barr, M. R., Mitchell, G. S. Intermittent hypoxia induces functional recovery following cervical spinal injury. Physiol Neurobiol. 169, 210-217 (2009).
  14. Porter, W. T. The Path of the Respiratory Impulse from the Bulb to the Phrenic Nuclei. J Physiol. 17, 455-485 Forthcoming.
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Jou, I. M., et al. Simplified rat intubation using a new oropharyngeal intubation wedge. J Appl Physiol. 89, 1766-1770 (2000).
  21. Fuller, D. D., et al. Graded unilateral cervical spinal cord injury and respiratory motor recovery. Respir Physiol Neurobiol. 165, 245-253 (2009).
  22. 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).
  23. Ahmad, F., Wang, M. Y., Levi, A. D. Hypothermia for Acute Spinal Cord Injury-A Review. World Neurosurg. , (2013).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Golder, F. J., et al. Breathing patterns after mid-cervical spinal contusion in rats. Exp Neurol. 231, 97-103 (2011).
  28. Lane, M. A., et al. Respiratory function following bilateral mid-cervical contusion injury in the adult rat. Exp Neurol. 235, 197-210 (2012).
  29. Vinit, S., et al. Axotomized bulbospinal neurons express c-Jun after cervical spinal cord injury. Neuroreport. 16, 1535-1539 (2005).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. Windelborn, J. A., Mitchell, G. S. Glial activation in the spinal ventral horn caudal to cervical injury. Respir Physiol Neurobiol. 180, 61-68 (2012).
  34. 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).
  35. Dougherty, B. J., et al. Recovery of inspiratory intercostal muscle activity following high cervical hemisection. Respir Physiol Neurobiol. 183, 186-192 (2012).

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फिजियोलॉजी अंक 87 चूहे ग्रीवा रीढ़ की हड्डी की चोट सांस की कमी सांस की neuroplasticity श्वासपटलीय घटना को पार कर गया
बाद lesional श्वसन Neuroplasticity अध्ययन करने के लिए ग्रीवा रीढ़ की हड्डी की चोट के एक murine मॉडल
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Keomani, E., Deramaudt, T. B.,… More

Keomani, E., Deramaudt, T. B., Petitjean, M., Bonay, M., Lofaso, F., Vinit, S. A Murine Model of Cervical Spinal Cord Injury to Study Post-lesional Respiratory Neuroplasticity. J. Vis. Exp. (87), e51235, doi:10.3791/51235 (2014).

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