Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

En Murint Model of Cervical Spinal Cord Injury å studere Post-lesional Respiratory Neuroplasticity

Published: May 28, 2014 doi: 10.3791/51235

Summary

Respirasjonssvikt er den ledende dødsårsaken etter en cervical ryggmargsskade. Å ha en reproduserbar, kvantifiserbar, og pålitelig pre-kliniske dyremodell av respiratorisk svikt forårsaket av en delvis cervical skade vil hjelpe til å forstå den etterfølgende luftveiene og ikke-respiratoriske neuroplasticity og tillater å teste mulige reparasjons strategier.

Abstract

En cervical ryggmargsskade induserer permanent lammelse, og ofte fører til åndenød. Til dags dato har ingen effektive behandlingsformer er utviklet for å forbedre / forbedre den respirasjonssvikt følgende høy cervical ryggmargsskade (SCI). Her foreslår vi en murine pre-klinisk modell av høy SCI ved livmorhals 2 (K2) minimal metamerisme nivå for å studere diverse post-lesional åndedretts nevroplastisitet. Teknikken består av en kirurgisk delvis skade på C2-nivå, noe som vil fremkalle en hemiparalysis av membranen på grunn av en deafferentation av phrenic motoneurons fra luft sentre lokalisert i hjernestammen. Den kontralaterale side av skaden forblir intakt og tillater dyret utvinning. I motsetning til andre SCIS som påvirker bevegelsesfunksjonen (på thorax og lumbale nivå), vil ikke lungefunksjon krever ikke dyr motivasjon og kvantifisering av underskuddet / utvinning kan lett utføres (diafragma og phrenic nerve opptaks, hele kroppen ventilasjon). Denne pre-klinisk C2 SCI-modellen er en kraftig, nyttig og pålitelig pre-klinisk modell for å studere ulike luftveis og ikke-respiratoriske Neuroplasticity hendelser på ulike nivåer (molekylære til fysiologi) og å teste ulike antatte terapeutiske strategier som kan forbedre åndedrett i SCI pasienter.

Introduction

Ryggmargstraumer er en vanlig skade observeres i den menneskelige populasjonen med dramatiske forekomst, slik som permanent lammelse. Imidlertid, alvorligheten av skaden er avhengig av nivået og omfanget av den opprinnelige traumer. Respirasjonssvikt er den ledende årsaken til dødelighet følgende øvre cervical ryggmargsskade (SCI) en. For tiden, er den eneste terapeutiske behandlingen for å plassere pasienten i henhold til ventilasjonshjelp. Etter noen få pasienter kan avvent av ventilasjonshjelp 2, på grunn av spontan gjenvinning som oppstår med post-lesional forsinkelse, er det behov for å utvikle nye, innovative ikke-invasive terapeutika presser 3. Å ha en god standardisert preklinisk modell for å undersøke effekten av en cervikal SCI på respiratorisk insuffisiens, og derfor, for å studere anvendelsen av antatte terapeutiske strategier, er viktig.

I denne tekniske artikkelen beskriver vi en bestemt pre-klinisk murine modell of respiratorisk svekkelse forårsaket av en delvis cervical SCI på C2-nivå. Denne modellen er i dag brukt av flere laboratorier rundt om i verden (for anmeldelser: 4-13). Imidlertid kan observeres små forskjeller i den kirurgiske prosedyren mellom de forskjellige undersøkere for å generere denne spesielle cervical skade murine modellen. Effekten av en C2 SCI på luftutgangs ble først beskrevet i 1895 av Porter 14. En cervical hemisection induserer en deafferentation av phrenic motoneurons fra sin sentrale stasjonen (ligger i rVRG i hjernestammen, figur 1A) på ipsilaterale side av skade, som fører til en stille phrenic nerve aktivitet og den påfølgende membran lammelser. Den kontralaterale side forblir intakt og tillater dyret å overleve. I motsetning til forskjellige SCI plassert i en nedre rygg segment (for eksempel en contusive skade på C4 nivå 15), blir integriteten av phrenic motoneuron kjernen på begge sider bevart. Etter en cervical C2 skade, kan noen spontan aktivitet observeres på ipsilaterale side (phrenic og membran) på grunn av en aktivering av kontralaterale tause synaptiske trasé som krysset rygglinjen på segmentnivå C3-C6 (Crossed phrenic trasé, CPP, figur 1B) . Aktiveringen av CPP, som er, per definisjon, en C2 hemisection kombinert med en kontralateral phrenicotomy som induserer en ipsilaterale delvis phrenic nerve utvinning, kan oppstå fra timer til uker etter skade 16-18. Den virkelige fordelaktige effekten av dette CPP pathway på luft utvinning er begrenset 19 og videre undersøkelser, og behandlingen bør bli utviklet for å forbedre graden av spontan restaurering 3..

Denne protokollen gir en kraftig type pre-klinisk murine modell for å studere luftpost lesional plastisitet på ulike nivåer (åndedretts fysiologi fra før og phrenic motoneurons, interneurons, molekylær og mobilnettetr, bevegelse av den fremre ekstremiteten for eksempel), så vel som en modell for å teste invasive og ikke-invasive terapeutiske strategier rettet for å forbedre luftveis og lokomotorisk restitusjon etter C2 partialt cervical ryggmargsskade.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Denne protokollen ble godkjent av Etisk komité av RBUCE-UP stol of Excellence (University of Paris Sud, tilskuddsavtalen nr. 246556) og Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines.

En. Utarbeidelse av Sterilisert kirurgiske instrumenter

  1. Rengjør kirurgiske instrumenter med laboratorie vaskemiddel.
  2. Autoklav instrumentene før operasjonen.
  3. I en kirurgisk sesjon, sterilisere de verktøy ved å plassere spissene i en varm kule sterilisator i 10 min ved 180 ° C mellom to operasjoner.

2. Utarbeidelse av narkotika

  1. Forbered 2 x 1 ml sprøyter for pre-Bedøvelse cocktail og etter operasjonen narkotika.
  2. I henhold til vekten av rotte, forberede en sprøyte med pre-bedøvende midler: karprofen (5 mg / kg) buprenorfin (50 pg / kg), Baytril (5 mg / kg) og deksmedetomidin (0,5 mg / kg). Fullfør volumet til en ml med Ringer-laktat.
  3. Forbered innen annen sprøyte reverse for pre-bedøvende midler: atipamezol (500 ug / kg).

Tre. Anestesi av Rat

  1. Administrer subkutant til dyret en oppløsning av pre-anestesimidler som er beskrevet i trinn 2.2. Deretter satte dyret tilbake i buret og vente til den beroligende effekten vises.
  2. Plasser rotte inn i et lukket kammer fylt med 5% isofluran i 100% O 2, og vente inntil den respiratoriske rytme bremser ned (ca. 30 sek.) Deretter fjerner rotta fra kammeret og plasser det i intubasjon tabellen.

4. Orotracheal Intubering

  1. Ligg dyret på ryggen, deretter feste hodet ved å plassere en stropp festet til fortennene til bordet.
  2. Med en fiberoptisk lys, lyser opp thorax plass. Deretter plasserer et laryngoskop (eller en spesiallaget en, Jou et al. 20 for detaljer) i dyrets munn. Visualstemmebåndene.
  3. Slide og plassere en orotracheal guide inn i luftrøret (mellom stemmebåndene). Skyv orotracheal tube (16 G kateter størrelse) på guiden.
  4. Fjern førings og kontroller med en larynxspeil plassert ved enden av den orotracheal rør for nærvær av fuktighet, noe som bekrefter den riktige stilling av røret i luftrøret, og ikke i spiserøret.
  5. Koble slangen til en gnager ventilator (683 gnager ventilator, Harvard Apparatus) og justere konsentrasjonen av isofluran til 2% (i 100% O 2).
  6. Fest orotracheal tube med kirurgisk tape.

5. Spinal kirurgi

  1. Plasser dyret i ventral decubitus posisjon på et oppvarmet operasjons plate, med nesen pekende i 90 ° vinkel i forhold til kirurgen. Opprettholde kroppens temperatur rundt 37,5 ° C i løpet av operasjonen.
  2. Barbere håret med clippers mellom scapulas og fjerne hår med gasbind.
  3. Rengjør huden med betadine, deretter med 70% alkohol. Gjenta dette trinnet 3x.
  4. En tå klype utføres før starten av operasjonen for å sikre forsvarlig anestesidybde.   Utfør deretter en lateral hud innsnitt rostro-caudally med saks mellom scapulas.
  5. Kutt acromiotrapezius muskel rostro-caudally ved å følge senen for å hindre blødninger. Deretter distansere rhomboid muskler til å få tilgang til spinalis muskler (rundt vertebra).
  6. Trekk spinalis muskel fra C1 til C3 ryggvirvel. C2 vertebra er den med en fremtredende apophysis.
  7. Rengjør muskelen rundt rygg delen av vertebra ved hjelp av sterile bomullspinner.
  8. Begynn å forsiktig fjerne apophysis C2 med en rongeur. Deretter fortsetter omhyggelig inntil ryggryggmargen er utsatt. Sørg for at laminektomi er en rygg hemi laminektomi. Vær spesielt oppmerksom på dura som omslutter ryggmargen, og arterier i nærheten av dette området.
  9. Med en # 55 tang, dissekere rostro-caudally dura langs C2, neste fortsette lateralt på hver rostral og hale side.
  10. Svamp opp cerebrospinalvæsken.
  11. Lag en lateral seksjon under cervical rygg root nummer to med microscissors. Kontroller med en mikro skalpell at omfanget av lesjonen er nær nok til å nå midtlinjen av ryggmargen (se figur 2A for et rygg-visning av skade). Hvis ikke, så et annet kutt kan bli gjort for å fullføre skade. I tilfelle av blødning, bruker sterile bomullspinner. Vær forsiktig så du ikke gå til motsatt side, ellers vil dyret ikke komme seg fra skaden, og vil ha en respirasjonssvikt.
  12. Sy musklene som et beskyttende lag, og sutur tilbake på huden. Rens såret med Betadine mettet steril kompress.
  13. Skru av isofluran vaporizer og injisere reversering narkotika (Atipamezol [500 mikrogram / kg, im]), sjekke kroppstemperaturen.
  14. Når dyret begynner å puste inn mot ventilatoren,koble trakealtuben fra ventilatoren, og fjern deretter orotracheal tube. Plasser dyret i en oppvarmet bur for utvinning.

6. Post-kirurgisk omsorg

Etter kirurgi, blir dyrene overvåkes kontinuerlig for å sikre det beste miljøet mulig for utvinning. Antibiotika (Baytril, 5 mg / kg), anti-inflammatorisk (Carprofen, 5 mg / kg) og buprenorfin (50 mikrogram / kg) legemidler er gitt hver 12. time for de første to dagene etter operasjonen for å forebygge infeksjoner og redusere forekomsten av postoperativ smerte. Rotter har tilgang ad libitum til myk mat og vann (eller jellified vann for den første postoperative dag). Subkutane fluider kan brukes for å hindre dehydrering av de første postoperative dager. Den kroppsvekt og matinntak overvåkes daglig. Deres miljø er beriket gjennom hele forsøket og tid etter skade (dual boliger, tubing i burene).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Skadene

Suksessen og reproduserbarheten av denne bestemt eksperimentell modell, er avhengig av erfaringen til hver manipulator / kirurg. Den påfølgende mengde av respiratorisk utvinning (phrenic nerve-aktivitet og membranaktivitet) etter en C2 skade er korrelert med den gjenværende ventrolateral spart hvit substans 21.. Siden skaden er "håndlaget» og krever litt øvelse fra kirurgen, har omfanget av hver skade for å bli kontrollert av histologiske teknikker (fiksering av vevet med 4% paraformaldehyd, frosne vev kutting, cresyl-fiolett merke) for å bestemme den nøyaktige størrelsen av skadet vev (figur 2B).

Elektro Recordings

Ved å følge en C2 SCI, er ipsilaterale phrenic nerveaktivitet opphevet (fig. 3A, se Vinit et al. 17.for metodikk). Kontralaterale phrenic nerve aktivitet ikke er påvirket av skaden og lar dyret overlevelse (Figur 3B). 7 dager etter skade, en svak aktivitet kan registreres på ipsilaterale side av noen dyr, hovedsakelig på grunn av CPP som krysset midtlinjen fra motsatt side (figur 3A og 3B). Lignende resultater kan observeres på membranen aktivitet (figur 3C og 3D), med en svak aktivitet etter 7 dager etter skade på den ipsilaterale side (figur 3C). Denne aktiviteten er forsterket over tid etter skade, og kan observeres i alle dyrene etter noen måneder (ikke vist).

Figur 1
Figur 1. Skjematisk visning av luft anatomi av rotte.A) Lateral syn på den viktigste inspirasjons organisasjon, med phrenic forhånds motoneurons ligger i rVRG (hjernestammen) og phrenic motoneurons ligger i phrenic nucleus (C3 til C6), som stikker sine axoner til membranen. B) Skjematisk rygg syn på effekten av en C2 delvis skade på åndedretts synkende trasé. Legg merke til tilstedeværelsen av de kryssede phrenic trasé fra motsatt side som krysser midtlinjen på phrenic kjernen segmental nivå. Klikk her for å se større bilde.

Fig. 2
Figur 2. Bilder av C2 delvis skade i rotte. A) Dorsal bilde av kirurgi området. Pilen viser stedet av injury. Legg merke til fraværet av C2 vertebra (dorsal del). B) Rekonstruksjon av omfanget av C2 skade (bildet til høyre, grad i grått) fra tverrgående delen av ryggmargen (venstre bilde). Målestokk:. 1000 mikrometer Klikk her for å se større bilde.

Figur 3
Fig. 3. Fysiologiske virkninger av en C2 skade på luftutgang. A) En C2 delvis skade avskaffer phrenic nerve aktivitet på ipsilaterale side. Merk en delvis restaurering av ipsilaterale phrenic nerve aktivitet på 7 dager etter skade på grunn av krysset phrenic pathway (CPP). B) En C2 skade påvirker ikke den kontralaterale phrenic nerve aktivitet umiddelbartog ved 7 dager etter skade. C) C2 delvis skade opphever den ipsilaterale membranaktivitet. En svak aktivitet vises på 7 dager etter skade, hovedsakelig på grunn av CPP aktivitet. Den rytmiske avbøyning av signalet observert på den ipsilaterale side er på grunn av den kunstig opptak av elektrokardiogram. D) Ved å følge en C2 skade, den kontralaterale membranaktivitet forblir den samme som før skade, og tillater dyret å overleve. klikk her se større bilde.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Tekniske problemer med å gjøre C2 Injury Model

C2 skade murine modellen er et interessant verktøy for å studere luftpost lesional nevroplastisitet. Imidlertid er fremgangsmåten for å produsere en reproduserbar og pålitelig modell er mange og hver av dem vil kunne påvirke resultatet av undersøkelsen. For eksempel under intubasjon prosessen, er ekstrem forsiktighet for å bli tatt ettersom orotracheal røret kan produsere en betennelse i luftrøret, noe som kan føre til forskjellige komplikasjoner slik som obstruktiv åndedrettssvikt, i tillegg til den innledende respiratorisk insuffisiens på grunn av den skade seg selv . Videre har adgang til ryggmargen i løpet av kirurgi prosedyren kan være kritisk for utvinning av dyret. Alle trinnene (muskel disseksjon / heve, dorsal laminektomi, durotomy, skaden i seg selv) må utføres med ekstrem varsomhet på grunn av tilstedeværelsen av ulike arterier rundt kirurgi området og inn i ryggledningen. Omfattende blødning må unngås da den post-kirurgiske utvinning kan bli hindret av blodtap og spinal ischemi kan forekomme i tillegg til skade.

En annen viktig del for å være klar over er renslighet av instrumentene og rommet der operasjonen er utført. Til tross for at antibiotiske stoffer blir injisert inn i dyret, og ekstrem omhu om den "pseudo-steril" betingelser ble anvendt under en operasjon, kan bakterie-infeksjon og påvirke hele studien planlagt å bli utført på denne modellen. For eksempel vil systemisk inflammasjon indusert ved injeksjon Lipopolysaccharide avskaffe respiratorisk neuroplasticity 22, og kunne påvirke og / eller skjule den påfølgende spontan neuroplasticity eller effekten av putative Restorative strategier. Overvåkingen av kroppstemperaturen i denne fremgangsmåten kan også delta for å lykkes med å gjøre denne eksperimentelle modellen. Faktisk kan hypotermi fungere som eneuroprotectant for akutt ryggmargsskade og kan indusere noen gunstige effekter (se Ahmad et al. 23 for gjennomgang).

Den livmorhals to avsnitt om en murine modell er en drastisk modell på sikt av handicap (locomotion). Det er vanlig å observere et vekttap én uke etter skaden på grunn av det faktum at dyret er hemiplegic og opplever noen vanskeligheter å oppnå mat og vann. Passende hjelpe utføres av post-kirurgi operatør for å sikre at vekttapet er omtrent 20% av den opprinnelige vekt (manuell mating). Således er ende-punktet av modellen en vekt fall på 30% av den opprinnelige kroppsvekt i en uke. Omtrent en uke etter operasjonen, dyrene sakte gjenopprette en delvis locomotion tillater dem muligheten til å brødfø seg selv og gjenvinne vekt (se Lovett-Bar et al. 24 for bevegelses utvinning studien).

Ved slutten av studien, siden C2 skade er "handmade "av kirurgen, av hensyn til reproduserbarheten og påliteligheten av modellen, har den grad av hver skade for å bli rekonstruert ved histologiske teknikker. Spesielt når åndedretts neuroplasticity er studert, Fuller et al. 21. viste at mengden av respiratorisk restitusjon etter en C2 skade ble korrelert med den gjenværende spart ventrale hvit substans.

Fordeler med å bruke en Rat Model of C2 Injury å studere Respiratory Post-lesional Neuroplasticity

Den C2 murine modell for å studere post-lesional respiratorisk fysiologi og / eller antatte strategier for å forbedre / gjenopprette respiratorisk insuffisiens gir mange fordeler ettersom: 1) rotter er lett tilgjengelig fra kommersielle oppdrettere rundt om i verden; 2) på grunn av sin lille størrelse og korte levetid, miljøforhold kan overvåkes nøye og strengt kontrollert fra fødsel til voksen alder; 3) rotter har blitt den fremste modellen of åndedrettsnevrobiologi, og erstatte den mer tradisjonelle modellen, katter. Følgelig er omfattende data tilgjengelig i litteraturen om rottenevroanatomi, nevrokjemi, nevrofysiologi og refleks ventilatory svar, noe som gir sammenheng i å utføre og tolke eksperimentelle resultater; 4) de (relativt) lav genetisk heterogenitet blant kommersielt tilgjengelige rottestammer tillater reduksjonen i antall dyr er nødvendig for å oppnå statistisk styrke og letter sammenligningen av resultatene mellom ulike laboratorier; 5) rotter som har en meget lav dødelighet etter cervikal ryggmargsskade som reduserer antall av dyr som kreves for statistisk styrke; 6) rotter har en meget rask motor utvinningsgrad etter cervikal ryggmargsskade (f.eks g. katter, hunder eller aper). Følgelig, ved bruk av rotter reduserer lengden av tid dyret krever post-kirurgisk intensivavdeling (f.eks blære uttrykk, fluid administrering, etc.), og minstimizes dyr gjenstand nød; 7) ulikt bevegelsesfunksjonen, vil pustefunksjonen krever ikke dyr motivasjon og er lett å kvantifisere (diafragma EMG, phrenic nerve ENG, tidevolum og frekvens); 8) Et sentralt aspekt er "krysset phrenic fenomen" (CPP). Denne bestemt emne har et omfattende offentlig litteratur ved hjelp av rotter som modell (se Goshgarian et al 5,16 for anmeldelser.); 9) Rotter og mennesker deler mange fellestrekk i deres luftkontroll system, som gjør rotte en god preklinisk modell for å studere respirasjonssvikt etter livmorhals SCI12. Videre har ett laboratorium begynt å lykkes med å utvikle en C2 hemisection på en mus modell 25. Denne tilnærmingen gir stor entusiasme om den fremtidige bruken av transgene dyr.

En mer klinisk relevant dyremodell er en contusive skade i cervical nivå 26-28. Imidlertid er reproduserbarheten av skaden inconsistent, hovedsakelig på grunn av plasseringen av de synkende luftveis trasé og det blir umulig å gjøre en omfattende kontusjon (som vil drastisk redusere overlevelsen av dyrene). Mer arbeid må gjøres på utarbeidelsen av kontusive modeller for å finne den riktige måten å indusere en contusive skade med permanente underskudd.

Bruker for C2 Injury murine modell

Dette C2 SCI modell er spesielt relevant for studier av ulike typer av plastisitet. For eksempel, molekylære og celleforandringer fra de skadde er identifisert forhånds motoneurons ligger i hjernestammen (rVRG nucleus) 29 samt deafferented phrenic motoneurons nivå 30-32 har blitt studert. De påfølgende inflammatoriske prosesser 33 og cytoarchitectural endringer (perineuronal nettoendringer 10) har blitt undersøkt etter en C2 SCI. Spinal strukturelle endringer (implikasjon av substitutive pathways 34 og involvering av spinal interneurons 8) eller ultra endringer på mellomgulvet motorsiden plate 4 også aktivt delta i den spontane restaurering av luftaktivitet etter en C2 SCI. Den mest studerte tema på C2 SCI-modellen er de fysiologiske konsekvensene av den første skade på hele luftveiene (Tidal volum, frekvens i ikke-bedøvede dyr 24) og dens påfølgende spontan bedring (på bedøvede forberedelser dvs. phrenic nerve aktivitet 17, pessar aktivitet 16,17 og mer nylig, interkostalrom aktivitet 35). Dette C2 SCI murine modellen har også blitt brukt til å studere bakben verdifall og den påfølgende spontan bedring og indusert restitusjon etter en non-invasiv strategi (Intermittent hypoxias 24).

Konklusjon

Den C2 SCI murine modellen er en kraftig ennd nyttig pre-klinisk modell for å studere luftveier og ikke-respiratorisk nevroplastisitet og å teste ulike antatte terapeutiske strategier som kan forbedre åndedrett i SCI pasienter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne hevder at de ikke har noen konkurrerende finansielle interesser.

Acknowledgments

Dette arbeidet er støttet av midler fra EU sjuende rammeprogram (FP7/2007-2013) i henhold til tildelingsavtale nr 246556 (europeisk prosjekt RBUCE-UP), HandiMedEx tildelt av den franske Public Investment Board. Marcel Bonay ble støttet av den Chancellerie des Universites de Paris (Legs Poix), den Fonds de Dotation Recherche en Santé Respiratoire, og Centre d'Assistance Respiratoire à Bosted d'Île de France (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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).

Tags

Fysiologi rotte cervical ryggmargsskade luftunderskudd krysset phrenic fenomen åndedretts nevroplastisitet
En Murint Model of Cervical Spinal Cord Injury å studere Post-lesional Respiratory Neuroplasticity
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

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