Summary
الجهاز القشري، واحدة من مساحات الحسية الكبرى، يمكن lesioned من جانب واحد في الدماغ القوارض من أجل اختبار علاجات الذي يحفز المرونة العصبية للجهاز العصبي المركزي. يتم وصف هذا الإجراء الجراحي ("قطع السبيل الهرمي") والتقييمات بعد العملية الجراحية في هذا البروتوكول.
Abstract
الجهاز القشري (CST) يمكن قطعت تماما من جانب واحد في الأهرامات النخاعية من الدماغ القوارض. جنة العلم والتكنولوجيا هو الجهاز الحركية التي لها أهمية كبيرة للسيطرة على العضلات البعيدة في البشر، وإلى حد أقل، في القوارض. وهناك قطع من جانب واحد واحد النتائج هرم في فقدان تعصيب CST من الحبل الشوكي بشكل رئيسي على الجانب المقابل من الحبل الشوكي مما يؤدي إلى عابرة الإعاقة الحركية في الأطراف الأمامية ويستمر فقدان البراعة. توقعات المماثل من الجهاز القشري طفيفة. لقد المكرر أسلوبنا الجراحي لزيادة فرص الآفة اكتمالها. وصفنا الرعاية بعد الجراحة. تم الكشف عن العجز في الاختبار مونتويا الدرج بيليه الوصول واختبار سلم أفقي هو موضح هنا ما يصل إلى 8 أسابيع postinjury. تم الكشف عن العجز في اختبار اسطوانة تربية فقط عابر. ولذلك، فإن اختبار اسطوانة قد يكون فقط مناسبة للكشف عن التعافي على المدى القصير. وتبين لنا كيف، electrophysiologicallyوتشريحيا، يمكن للمرء أن تقييم الآفات والتغييرات البلاستيك. وصفنا أيضا كيفية تحليل الألياف من CST يصب بأذى تنتشر في جميع أنحاء خط الوسط في المناطق المحرومة. ومن الصعب الحصول على آفات كاملة> 90٪ باستمرار نظرا لقربها من الشريان القاعدي في النخاع المستطيل ومعدلات البقاء على قيد الحياة يمكن أن تكون منخفضة. يتم وصف النهج الجراحية البديلة والاختبار السلوكي في هذا البروتوكول. نموذج قطع السبيل الهرمي هو وسيلة جيدة لتقييم العلاج الذي يحفز المرونة العصبية، مما يزيد تنتشر من الألياف سليمة بعد الاصابة.
Introduction
الجهاز القشري (CST) هو واحد المسالك المحرك الرئيسي في الحبل الشوكي البشري. الأضرار التي لحقت هذا الجهاز بعد النتائج إصابة الحبل الشوكي في خسائر كبيرة من البراعة. وCST المهم وخاصة بالنسبة للحركة الحركية الدقيقة عند الإنسان، مثل حركة أرقام والسيطرة على العضلات البعيدة. كما أنها وجدت في القوارض على الرغم من أن موقع تشريحي لها داخل الحبل الشوكي يختلف عن البشر والضرر CST أقل تعطيل 1-4.
واحد في الجسم الحي نموذج للإصابة CST ينطوي على قطع السبيل الهرمي من جانب واحد، حيث يتم قطع هرم واحد في الدماغ بطني منقاري إلى التصالب (الشكل 1). الأهرامات هي سمة تشريحية واضحة على الجانب البطني من النخاع المستطيل من خلالها يدير CST قبل أن decussates. في الفئران، والغالبية العظمى من الألياف (حوالي 95٪) متقاطع في نهاية الذيلية من النخاع وجدت بعد ذلك في الجزء الظهري وسطي من الحبل الشوكي. ومع ذلك، approximatاعل 10٪ من الألياف decussated تعمل في الأعمدة الظهرية الوحشية. ما تبقى من ~ 5٪ من الألياف البقاء امتصالب على الجانب المماثل والسفر في الجزء الأنسي بطني 5،6. بعد قطع السبيل الهرمي يفقد الحبل الشوكي مدخلاتها مباشر من CST المقابل (الشكل 1).
نموذج قطع السبيل الهرمي هو جيد وخاصة لاختبار ردود الألياف سليمة من CST unlesioned إلى العلاج. انها تسمح تقييم اللدونة وتنتشر من الألياف سليمة عبر خط الوسط في الحبل الشوكي، وهي عصب المناطق مزالة العصب. وقد لوحظ أن السبيل القشري النخاعي لتنبت بشكل كبير في نماذج إصابة في العمود الفقري ويتوسط forelimb خاصة الانتعاش 7-10. قد تهدف علاج لتعزيز هذا الانتعاش forelimb. فعالية من العلاج يمكن اختبارها مع التقييمات السلوكية، وتقنيات تتبع تشريحية من الجهاز unlesioned والتجارب الكهربية محطة 3،11،12. </ P>
ميزة بالمقارنة مع معظم النماذج قبل السريرية الأخرى من إصابات في العمود الفقري هو أنه يؤثر على وجه التحديد المسالك واحد مقارنة مع إصابات العمود الفقري الأخرى التي تؤثر في كثير من الأحيان مساحات متعددة. وlesioned المسالك واحد فقط في واضحة، والموقع التشريحي سطحية. ميزة أخرى هي أن السبيل الهرمي هو نموذج اصابة استنساخه. إنها مناسبة في الموارد الحية للباحثين لاختبار تأثير العلاجات يحفز المرونة العصبية المحتملة، التي تهدف إلى استعادة وظيفة السيارات بعد وقوع إصابات أو الاضطرابات التي تؤثر على الجهاز الحركي 13،14.
Protocol
بيان الأخلاق: وكانت جميع الإجراءات وفقا للمبادئ التوجيهية من وزارة الداخلية في المملكة المتحدة والحيوانات (إجراءات علمية) لعام 1986.
1. جراحة والإصابات
ملاحظة: يمكن عن طريق الفئران أثقل من 220 غرام تساعد في التعافي بعد العملية الجراحية إذا كان الجراح يجد كثيرا ما تفقد الحيوانات أكثر من 10٪ من وزن الجسم قبل الجراحة.
- قبل الجراحة، اختبار الحيوانات لتفضيل forepaw مع اختبار اسطوانة تربية 15 أو مونتويا staicase اختبار 24. ويفضل، وقطع الهرم / جنة العلم والتكنولوجيا المقابلة لforepaw السائد.
ملاحظة: لمدة يومين قبل الجراحة، ضع العناصر التالية في الأقفاص، حتى أن الفئران تصبح مألوفة مع المواد الغذائية التي من شأنها أن تكون مفيدة أثناء التعافي من الجراحة: حزم هيدروجيل، الهريس الرطب، وارتفاع المكملات الغذائية من السعرات الحرارية. تتوفر من مختلف البائعين إصدارات العقيمة من هذه المكملات الغذائية. - تخدير الأنثى Lister الفئران مقنعين (وزنها بين 200 و 250 غرام) مع isoflurane (5٪ لتحريض و1 إلى 2٪ للصيانة) في الأوكسجين (معدل التدفق: 1.5 لتر / دقيقة). ملاحظة: إن اختيار مخدر هو المهم. مخدر استنشاق يسمح لتنظيم أسرع من عمق التخدير من الكيتامين، والذي هو أيضا شائعة الاستخدام. الأيزوفلورين يسمح للتحكم بشكل أفضل من وتيرة التنفس وعمق. اختيار مخدر هو الأيزوفلورين. ملاحظة: يمكن عن طريق الفئران أثقل من 220 غرام تساعد في التعافي بعد العملية الجراحية إذا كان الجراح يجد كثيرا ما تفقد الحيوانات أكثر من 10٪ من وزن الجسم قبل الجراحة.
- إدارة كاربروفين تحت الجلد بمثابة مسكن عندما يتم مخدرة الحيوانات لتخفيف الالتهاب وتوفير تسكين. ملاحظة: يتم إعطاء كاربروفين أثناء الجراحة قطع السبيل الهرمي في المختبر لدينا وفقا لنصيحتنا البيطري. قد تتسبب المواد الأفيونية مزيد من الاكتئاب التنفسي أثناء الجراحة.
- الحفاظ على الحيوانات عند 37 درجة مئوية أثناء الجراحة باستخدام منزلنظام بطانية othermic والتحقيق في درجة الحرارة المستقيم.
- تأكيد التخدير الكامل عن طريق التحقق من مخلب قرصة انسحاب رد الفعل وردة الفعل طرفة.
ملاحظة: اختياري: لمواجهة مشاكل في الجهاز التنفسي أثناء الجراحة، التنبيب والتهوية قد يكون ممكنا. ومع ذلك، نضع في اعتبارنا أن تحتاج القصبة الهوائية ليتم تشريد أثناء الجراحة. - مرة واحدة تخدير، ووضع الفئران في موقف ضعيف، حلق الرقبة بطني وتعقيم مع 1٪ مناديل الكلورهيكسيدين و / أو مناديل الكحول. تطبيق بطانية الجراحية المعقمة على الحيوان والحفاظ على منطقة معقمة في كل الأوقات.
- مرة واحدة تخدير، ووضع الفئران في موقف ضعيف، حلق الرقبة بطني وتعقيم مع 1٪ الكلورهيكسيدين والكحول مناديل. تطبيق بطانية الجراحية المعقمة على الحيوان والحفاظ على منطقة معقمة في كل الأوقات.
ملاحظة: اختياريا، رئيس الفئران يمكن أن تكون ثابتة في إطار التجسيمي في موقف ضعيف أثناء الجراحة لتعطيل حركة الرأس، أيالعظم القذالي. - جعل شق خط الوسط من 2 إلى 3 سم طويلة من الذقن إلى ما يقرب من نهاية منقاري من القص باستخدام مشرط معقم (# 10). اختياريا، وتطبيق المشابك البلدغ صغيرة لسحب الجلد.
- بلانت تشريح الطبقات العليا من الأنسجة مثل الغدد (الغدة تحت الفك على سبيل المثال والغدة النكفية) والعضلات التي تغطي القصبة الهوائية باستخدام العمل العكسي مع مقص أضعفت وملقط مسننة. البقاء دائما على خط الوسط. يجب أن أنسجة منفصلة بسهولة.
- مرة واحدة يتعرض القصبة الهوائية، تهجير إلى جانب واحد. خط الوسط مرئيا تحته مع اثنين من منصات الدهون البيضاء، بمناسبة خط الوسط في نهاية منقاري.
- منقاري إلى منصات الدهون البيضاء، ويتم التوصل حادة الأنسجة تشريح حتى السطح البطني من الجمجمة (العظم القذالي القاعدي).
- إدراج الكامشات-مسننة طويلة (طول السن 5.5 ملم أو 16 ملم) للحفاظ على القصبة الهوائية النازحين إلى جانب واحد (بحد أقصى 1 سم) وفضح قاعدة الجمجمة. النزوح من القصبة الهوائية يمكن OBالبنية التنفس.
ملاحظة: بالنسبة لبعض الحيوانات، وتخفف من الكامشات في عدة مرات خلال عملية جراحية لإزالة الضغط على القصبة الهوائية، مثل كل 10 دقيقة لمدة 2 دقيقة. الكامشات هوك يمكن استخدامها بدلا من الكامشات مسننة طويلة للحد من سلالة من النزوح. - كوى بعناية الأوعية الدموية مرئية صغيرة في نهاية منقاري الذهاب نحو الحنجرة لتجنب النزيف.
ملاحظة: من أجل منع كية يتم سحبها الأوعية الدموية العصب الحنجري المتكررة بعناية بعيدا عن الجدار الأنسجة قبل أن يتم أكتوي بها. - ضبط المجهر للفترة المتبقية من عملية جراحية.
- إزالة السمحاق تغطي قاعدة الجمجمة مع ملقط غرامة. ضبط الكامشات لتحقيق أفضل عرض ممكن للحفر.
- يشعر سطح متفاوتة من عظم القذالي القاعدي مع ملقط غرامة، مشيرا إلى إرتفاع في خط الوسط، الذي يغطي الشريان القاعدي. Rostrally، يصبح الجمجمة أثار باعتباره التحدب طفيف.
- اعتمادا على الجانب الذي هو المطلوب الآفة، حفر حفرة ما يقرب من 1 مم الوحشي على خط الوسط في الحركات الناصفي الوحشي.
ملاحظة: تذكر أن الفئران هو في موقف ضعيف، وربما يكون الجانب الأيسر على المحققين الجانب الأيمن! - مرة واحدة يتم حفرة، وتكبير نحو خط الوسط مع الرأسية يصل وأسفل-حركات صغيرة مع الحفر حتى هو واضح الشريان القاعدي المرئي وتكبير أفقيا لا يقل عن 2 ملم.
- تأكد من الشريان القاعدي واضحة للعيان. يمكن التعرف على الهرم من شكله المنتفخة قليلا (الشكل 2) وعلى الحدود مع الأوعية الدموية.
- إزالة أي شظايا العظام المتبقية مع ملقط غرامة.
- تطبيق قطرة واحدة من دوكسابرام هيدروكلوريد، منبه الجهاز التنفسي، وعلى اللسان.
- فتح الجافية طوليا مع إبرة قياس 26 وملقط غرامة الوحشي على الشريان القاعدي. امتصاص السائل النخاعي (CSF) وأي نزيف مع براعم القطن.
- تجنب injuراي لالشريان القاعدي، وجعل قطع تغطي ما يقرب من 1.5 مم عرض الهرم و 0.5 مم عميقة مع Vannas الربيع مقص عمودي على الشريان القاعدي (الشكل 2) لقطع الألياف CST.
ملاحظة: بمناسبة microscissors مسبقا عند 0.5 ملم من النصائح. مرة واحدة يتم فتح الجافية يمكن نقل الشريان القاعدي قليلا إلى جانب واحد مما يتيح الوصول بشكل أفضل إلى الهرم. - تكرار قطع باستخدام غيض من إبرة قياس 26 لضمان تشمل الآفة الألياف قريبة من الشريان القاعدي.
- وقف النزيف مع الضغط الخفيف التي تطبقها براعم القطن. اختياريا، يمكن تغطية قطع مع جلفوم.
- إزالة الكامشات، تحل محل الأنسجة وخياطة فقط الجلد مع الغرز 3-0 Vicryl.
- بعد الجراحة، والحفاظ على الحيوانات في حاضنة في 32 درجة مئوية حتى مستيقظا تماما وإدارة 5 مل المالحة تحت الجلد، إذا لزم الأمر. لا تترك الحيوان غير المراقب.
- إعطاء Carporfen تحت الجلدباعتبارها مضادة للالتهاب وبمثابة مسكن لمنصب الجراحية postsurgery الألم يوم واحد.
- مراقبة الحيوانات عن كثب لمدة أسبوع بعد الجراحة ومرة واحدة في الأسبوع على الأقل بعد ذلك.
- كما هو مطلوب بعد الجراحة، ومكان ترطيب حزم هلام، والطعام المهروس الطفل، والهريس الرطب والجاف طعام في الطابق القفص. توفير زجاجات المياه مع ينبثق الطويلة (التي تفتقر إلى صمامات واضعا الكرة).
Representative Results
معدلات البقاء على قيد الحياة.
في دراسة أجريت تمثيلية من قبلنا كان لدينا معدل البقاء على قيد الحياة من 16 من أصل 20 إناث فئران مقنعين ليستر (200 الى 250 غرام). أكثر المضاعفات شيوعا يتنفس صعوبات بسبب نزوح القصبة الهوائية أو الأضرار التي لحقت مراكز التنفس في الدماغ فقط الظهرية إلى الأهرامات (الانفرادية في النواة، غامضة وparabrachilis). وقد تم الإبلاغ عن نتائج مماثلة في الأدب 16.
النتائج السلوكية.
وقد استخدمت مجموعة من الاختبارات السلوكية لتقييم نتائج الحسية بعد قطع السبيل الهرمي في القوارض: اختبار سلم أفقي، بيليه واحد الوصول إلى الاختبار، اختبار اسطوانة تربية ومونتويا اختبار الدرج هي التقييمات السلوكية الأكثر شيوعا. اختبارات أخرى وصفها في المؤلفات هي بيليه الوصول الاختبار، اختبار تسلق الحبل، وتحليل المشي واختبار شريط لاصق3،17-19. معظم هذه تظهر ظيفية العجز الحركي 1 في الاسبوع بعد الاصابة. حاليا، معظم الدراسات موضح في الأدب فقط تنفيذ الاختبار السلوكي تصل إلى 42 أيام 4،11،13،20،21، أو لفترة أقصر 3،18،22. أننا قمنا بأداء اختبارات السلوكي لفترة طويلة من الزمن، وشهدت انتعاش أساسا الكامل وظيفة الحركة 8 أسابيع بعد قطع السبيل الهرمي لبعض الاختبارات السلوكية، باستثناء اختبار سلم مونتويا واختبار سلم أفقي. وربما هذا هو لعدة أسباب. أولا، منقاري CST المصابين إلى الآفة قد تشكل نقاط الاشتباك العصبي في الخلايا العصبية في الدماغ التي تعمل التبديلات غير المباشرة لالخلايا العصبية الحركية في النخاع الشوكي. ثانيا، قد يصب بأذى (المقابل) CST تنبت وأشكال نقاط الاشتباك العصبي في الخلايا العصبية في جذع الدماغ أو النخاع الشوكي التي تكون بمثابة التبديلات إلى الخلايا العصبية الحركية. ثالثا، وغيرها من مساحات السيارات يدخر مثل مساحات الشبكي، الدهليزي النخاعي أو الحمراء النخاعية قد يستغرق أكثر من بعض من وظيفة. وهكذا، فإن ر دائمتأثير reatment من الصعب الكشف مع العديد من الاختبارات السلوكية في نموذج قطع السبيل الهرمي. بعض التجارب السلوكية في هذا النموذج ولكن يمكن أن تشير إلى التعافي المتسارع في وقت مبكر بعد الإصابة، والذي يرتبط إلى العلاج.
اسطوانة تربية اختبار 3،4،23
استنادا إلى اختبار اسطوانة تربية أصيب جنة العلم والتكنولوجيا المقابلة لforepaw السائد. يتم وضع الفئران في اسطوانة شبكي ويلاحظ السلوك تربية لمدة 3 دقائق. Preinjury كان هناك تفضيل طفيف للاستخدام forepaw واحد، وforepaw السائد، أثناء التنقيب العمودي (الشكل 3A). تؤثر الإصابة الجانب المهيمن وانخفض استخدام forepaw contralesional إلى 28٪ في 1 تدابير الأسبوع postinjury (المتكررة ANOVA ف <0.05، بعد تحليل خاص كشفت الحيوانات لديها عجز كبير في أسبوع 1 و 2 و 3، ص <0.05، LSD فيشر). postinjury 4 أسابيع الحيوانات عثرت علىد استخدام forelimb المتضررين عن 45٪ من المؤخرات، وبعد 6 أسابيع كان هذا 57٪ (ن = 16، يعني ± يظهر الخطأ المعياري). الفئران وبالمثل، ستاركي وآخرون (4) وتقييمها باستخدام اختبار اسطوانة لمدة تصل إلى 42 يوما بعد قطع السبيل الهرمي وذكرت حدوث انخفاض كبير في استخدام forepaw المتضررين طوال فترة الاختبار بأكملها.
اختبار مونتويا الدرج 24
الفئران تتطلب قبل التدرب لهذا الاختبار للتأقلم قبل الاصابة. لزيادة الحافز خلال جلسة اختبار الحيوانات والغذاء تقتصر على 15 غرام الغذاء في الفئران في الليلة السابقة. يتم وضع الفئران الغذاء حرمانا في الدرج مونتويا لمدة 15 دقيقة. على كل جانب، هناك درج من 7 خطوات مع الآبار، وتحتوي كل منها على 3 الكريات. وتسجل إجمالي عدد الكريات استرجاع على كل جانب. عدد الكريات استرجاع مع contralesional / forepaw المتضررين انخفضت بشكل ملحوظ من 61٪ إلى preinjury3٪ 3 أيام postinjury (الشكل 3B). القدرة على استرداد الكريات كان لا يزال ضعف ملحوظ في 4 أسابيع postinjury مع 20٪ من الكريات استردادها. تظهر الفئران عجز كبير تصل إلى أسبوع و8 مع 29٪ فقط من الكريات تؤكل في تلك المرحلة الزمنية (التدابير المتكررة ANOVA ف <0.05، وكشف التحليل اللاحق الحيوانات لديها عجز كبير على الجانب contralesional على الإطلاق أسابيع، ف <0.05، وفيشر LSD). يتأثر forepaw ipsilesional تصل إلى 1 في الاسبوع postinjury. ولكن هذا يتعافى من الأسبوع الثاني (التدابير المتكررة كشفت ANOVA ف <0.05، التحليل اللاحق الحيوانات لديها عجز كبير في يوم 3 و أسبوع 1 على forepaw ipsilesional، ف <0.05، LSD فيشر). ويمكن تفسير العجز الأولية للforepaw ipsilesional من قبل lesioning من الجزء المماثل من السبيل القشري النخاعي من خلال تشغيل قطع الهرم، مع تبرعم وانتعاش لاحق.
أفقياختبار سلم 25
الفئران تتطلب قبل التدرب لهذا الاختبار. الفئران سيرا على الأقدام ثلاث مرات أكثر من 1 متر سلم طويل مع تباعد رونج غير منتظم. ويتم تحليل أشرطة الفيديو في وقت لاحق في حركة بطيئة وعدد من زلات القدم ويفتقد لكل مخلب وكميا. الرسم البياني في الشكل 3C يمثل العدد الإجمالي لليخطئ وزلات من الجانب المصاب وأقل تأثرا (forepaw + hindpaw) كنسبة مئوية من إجمالي عدد الخطوات التي تم اتخاذها. الفئران لديها عدد متزايد من الأخطاء 1 أسبوع postinjury مع 10٪ أو 11٪ في الجانب المصاب والجانب أقل تأثرا على التوالي. هذا العجز هو استمرار على contralesional / الجانب تتأثر تصل إلى أسبوع و8 مع 10٪ الأخطاء التي، مع ذلك، يحل على / الجانب أقل تأثرا ipsilesional بنسبة 2 أسابيع (التدابير المتكررة ANOVA، وكشف التحليل اللاحق الحيوانات لديها عجز كبير في جميع أسابيع على الجانب contralesional وعجوزا كبيرة في أسبوع 1 و 3 على ipsilesionalالجانب، ف <0.05، LSD فيشر).
اختبار الكهربية
في محطة الكهربية مجموعة المتابعة الحيوان كان مخدرة داخل الصفاق مع يوريتان. في جميع أنحاء الداخلي، تم الاحتفاظ به في 37 ° C ± 1 ° C. تم حلق في منطقة الرقبة بطني، الأمامية والمنطقة الصدر وتطهيرها باليود فرك. تعرضت الأهرامات كما هو موضح سابقا، وتعرضت العصب الكعبري في الجزء العلوي من الذراع بنهج بطني عمل قطع في الجلد والصدرية الكبرى. وقطعت نهاية البعيدة للالعصب الكعبري وضعت العصب أكثر من الفضة سلك هوك-الأقطاب في حمام الزيوت المعدنية. وقد حفز إما الهرم مع أقطاب القطبين متحدة المركز في أعماق مختلفة مع 5 نبضات في 300 هرتز وزيادة السعة التحفيز. التسجيلات كانت دائما جعلت من العصب الكعبري للذراع المعاقين (الشكل 4).
أنيم يصب بأذىكان المرض استجابة قوية في الإختفاء بين 12 و 20 ميللي ثانية في العصب الكعبري حين يتنبه الهرم المقابل (الشكل 4B). التحفيز المماثل النتائج فقط في تفعيل عرضية (الشكل 4C). الحيوانات، التي تلقت في السابق pyramidotomies، وعلى الجانب المقابل للذراع تسجيل تظهر أي رد في العصب الكعبري عندما يتم تحفيز الجهاز lesioned فوق الآفة (الشكل 4B). ومع ذلك، وتحفيز ألياف CST في الأهرامات المماثل للتسجيل أسفرت الأقطاب في تفعيل أقوى في العصب الكعبري بالمقارنة مع الحيوانات لم يصب في 12 أسبوعا postinjury (الشكل 4C ').
النتائج التشريحية.
الموت الرحيم كانت الحيوانات 10 أسبوعا postsurgery وفقا لقانون عام 1986. أسبوعين سابقا الجدول 1 من الحيوانات (الإجراءات العلمية)، وقد تتبعت CST يصب بأذى مع المعقدة البيروكسيديزأمين ديكستران (BDA) الحقن في القشرة الحركية المماثل من 26 إلى الذراع تعطيل (الشكل 1). وهذا يسمح الكمي للألياف لم يصب، التي تعبر خط الوسط وتوريد الحبل الشوكي contralesional (الشكل 5C، D). الحيوانات يصب بأذى سوى عدد قليل من الألياف عبور خط الوسط، في حين أن هذا يزيد من استجابة لإصابات. كانت ملطخة أقسام الحبل الشوكي العنقي عرضية مع بروتين كيناز C (PKC) جاما لتقييم نسبة إزالة التعصيب في CST lesioned (الشكل 5E) 16. بدلا من ذلك، اكتمال الآفة يمكن تقييم عن طريق حقن BDA التتبع في القشرة الحركية في الجانب ipsilesional من إصابة قطع السبيل الهرمي. غياب العلامات في الظهراني الإنسي CST المقابل والمماثل بطني إنسي CST يقدم دليلا من جانب واحد transection كاملة.
NT-العرض = "4in" SRC = "/ الملفات / ftp_upload / 51843 / 51843fig1highres.jpg" العرض = "400" />
الشكل 1: رسم تخطيطي يبين مساحات القشري في الفئران وaxotomy من جانب واحد جنة العلم والتكنولوجيا في الأهرامات صورة أفضل: الخلايا العصبية القشرية تنشأ في الخلايا الهرمية طبقة 5 القشرية. يتم حقن أمين ديكستران المعقدة البيروكسيديز (صورت باللون الأخضر) في القشرة contralesional قبل أسبوعين من نهاية التجربة. صورة الأوسط: مساحات تشكل الأهرامات على السطح البطني من النخاع وعند تقاطع spinomedullary غالبية محاور متقاطع. يتم تنفيذ قطع السبيل الهرمي من جانب واحد في النخاع الذيلية (كما هو موضح باللون الأحمر). الصورة السفلى: غالبية مساحات القشري الجري في الأجزاء الظهرانية الإنسية والظهرية الوحشية من الحبل الشوكي. وهناك أقلية يبقى ipsilaterally وتدير ventromedially.
1843fig2highres.jpg "العرض =" 500 "/>
الشكل 2: عرض بطني من الدماغ الفئران. الأهرامات هي مميزة لأنها أثيرت، التحدبات موازية (المربع الأصفر). يتم تعريف حدود الأهرامات إعلامي من الشريان القاعدي (BAS) على خط الوسط وأفقيا في قاعدة التحدب في منتصف الطريق بين الشريان القاعدي وparaolivary الشريان (POL) كما رأينا في (C). يتم تنفيذ حج القحف عبر الشريان القاعدي والجانبية تمتد إلى الشريان paraolivary (مربع أحمر في C). وقطع واحد الهرم عموديا إلى الشريان القاعدي (الخط الأحمر في C، يتم عرض قطع على العينة في ألف وباء). سوف الآفات وضعت نحو caudally جدا بالقرب من الشرايين الفقري (فير) تكون غير مكتملة لأن CST يبدأ في متقاطع وبسبب تعيين الشريان الفقري قبالة خط الوسط. (C) صورة مقتبسة من "النظام العصبي الجرذ" من قبل جورج Paxinos 27. ملاحظة: يظهر هذا الشكل آفة على الجانب الأيسر من الصور: هذا هو تلاعب الحيوانحزب التحرير السبيل الهرمي لأنه يكذب ضعيف. الرجاء ملاحظة أن الفيديو يظهر الآفة إلى اليسار المسالك الهرمية الحيوان.
الرقم 3: ممثل النتائج لاختبار تربية اسطوانة، مونتويا الدرج بيليه الوصول اختبار والأفقية اختبار سلم وهناك عجزا السيارات الكشف عنها من قبل جميع الاختبارات بعد الاصابة. ومع ذلك، يمكن الكشف عن أي عجز مع اختبار اسطوانة تربية في 4 أسابيع postinjury، في حين يمكن أن يتم الكشف عن العجز مستمرة مع اختبار سلم مونتويا واختبار سلم أفقي يصل إلى 8 أسابيع postinjury (ن = 16 لكل مجموعة ووسائل والخطأ المعياري ل معروضة). النجمة تشير ف <0.05 نسبة إلى خط الأساس preinjury (اختبار LSD فيشر). يرجى النقرهنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يظهر الكهربية تقييم السبيل القشري النخاعي قبل وبعد قطع السبيل الهرمي (A) مجموعة المتابعة للتجربة الطرفية: الشكل 4. نحن تحفيز الأهرامات مع قطار من 5 النبضات في أعماق مختلفة منقاري إلى موقع lesioning والتصالب. المسالك الأحمر هو الجهاز lesioned. نحسبه من العصب الكعبري على الجانب contralesional. (B) و (C) وتظهر التسجيلات سبيل المثال مع التحفيز ipsilesional أو التحفيز contralesional قبل أو 12 أسبوعا بعد قطع السبيل الهرمي. التحفيز Ipsilesional تثير عدة إمكانات العمل المركب (المسامير في تتبع) في العصب الكعبري قبل الإصابة (B). وألغيت هذه من قبل الإصابة والنشاط لا returن في غضون 12 أسبوعا (B '). التحفيز Contralesional يثير نادرة إمكانات العمل مركب واحد preinjury (C). 12 أسابيع بعد الإصابة النشاط بشكل كبير وزاد (C)، وربما يعود ذلك إلى محاور عصبية سليمة تنتشر عبر التغييرات خط الوسط والبلاستيك داخل الحبل الشوكي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5: تقييم التشريحية بعد قطع السبيل الهرمي (A، B، C، D) تم استخدام المعقدة البيروكسيديز ديكستران أمين لتتبع السبيل القشري النخاعي عن طريق حقنه في القشرة الحركية المقابلة لCST unlesioned (انظر الأخضر في الشكل 1). الإنسي الظهري، مكونات وسطي البطنية من CST تكون مرئية بشكل واضح (A، الظهرية جزء وسطي تضخيم في B). (C) و (D) وتكبير من (A) من الألياف التي تنتشر في جميع أنحاء خط الوسط في المادة الرمادية من الجانب المزالة التعصيب ردا على العلاج. لتقييم مدى اكتمال المقاطع العرضية الآفة على مستوى عنق الرحم 4 (12 أسبوعا الأنسجة postinjury) وقطعت وملطخة الأجسام المضادة ضد PKC جاما (E). جنة العلم والتكنولوجيا على الجانب الأيسر من الصورة غير سليمة ويمكن رؤية انتفاخ عبر خط الوسط في الجانب المزالة التعصيب، ربما بسبب تفكك الهيكلي للالظهرية أصيب CST.
Discussion
وصفناها نموذج إصابة قطع السبيل الهرمي. يتم قطع السبيل القشري النخاعي على مستوى الدماغ. من جهة النظر الفنية هذه الجراحة يتطلب الكثير من الحذر والدقة. الدماغ يستوعب مراكز التنفس ومراكز القلب والأوعية الدموية في نوى متعددة مثل نواة غامضة والانفرادية جزءا لا يتجزأ في تشكيل شبكي تحت الأهرامات. إذا تم إجراء خفض عميق جدا وهذا يمكن أن يؤدي إلى صعوبات في التنفس المفاجئ، والتي قد تكون قاتلة. نعطي Dopram فقط قبل قطع لزيادة النشاط التنفس لمنع وقف التنفس المفاجئ. إذا توقف التنفس ومن الجدير التهوية الحيوان تتعلق بما يلي خمس دقائق مع الأكسجين لأنه قد يتعافى. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي على الاطلاق أن تجنب أي ضرر يلحق الشريان القاعدي. مضاعفات خلال أول أيام قليلة postinjury هي: نزيف آخر في الدماغ تؤثر على الوظائف الحيوية، وفقدان الوزن كبيرة، والتنفس الحاد difficulties بسبب التهجير القصبة الهوائية والتوجيه والتوازن مشاكل حادة للحيوان بسبب الاصابة واسعة بما في ذلك الزيتون فقط الجانبية لالأهرامات. ويمكن علاج هذه المضاعفات كما نهاية نقاط والحيوانات قد يكون قتل إنسانية. الرصد الدقيق خلال الأسبوع الأول بعد الجراحة أمر ضروري. يمكن إعطاء الأغذية التكميلية من أجل موازنة فقدان الوزن. التهاب الشعب الهوائية (التنفس خشن) يحل عادة في غضون 1-2 أيام. عموما، الحيوانات الأصغر سنا هي أسهل للعمل على النحو رقابهم أقل عميقة. وعلاوة على ذلك، فهي أكثر مرونة وأقل مضاعفات لديهم التنفس.
فهو يتطلب بعض الممارسة لتحقيق الآفة كاملة من CST مع قطع السبيل الهرمي. وبالمثل، التي نشرت في دراستين من قبل ستيوارد وآخرون 16، التي تحدد لتكرار تجربة السابقة التي Benowitz وآخرون. 28 معدلات وفيات عالية في البداية وأن بعض الآفات التي كانت غير مكتملة. السلوكيسوف يكون العجز متغير أيضا. ونحن نوصي بأن الطبيب الجراح جديد يقوم العديد من العمليات الجراحية ممارسة قطع السبيل الهرمي قبل إجراء أي تجربة كاملة لاختبار العلاج مرشح. طرق لمنع الآفات غير مكتملة ويتراجع خفض بإبرة تحت الجلد والتأكد من قطع ألياف القشري قريبة من الشريان القاعدي كما هو موضح في هذا البروتوكول. هناك خيارات أخرى وهي نضح موقع الآفة مع يميل الزجاج شفط ماصة كما هو موضح في زهو وآخرون 2003 (29). ويمكن أيضا سلك التنغستن غرامة استخدامها لقطع الجهاز 22. بديل لقطع السبيل الهرمي هو لقطع عنق الرحم C3 الظهرية CST من جانب واحد ومن ثم إلى قطع مع نهج البطني في الجزء البطني C2 ipsilesional من CST 18. ومع ذلك يمكن القول، آفة كاملة ليست ضرورية إذا كان الهدف هو دراسة تنتشر من CST contralesional. إذا تم lesioned غالبية الهرم وحدوث استجابة تنتشر من الجانب unlesioned هذا يمكن أن يكون كافيا.
هدف واحد من طراز قطع السبيل الهرمي الآفة هو يجتذ جانب واحد من المسالك القشرية واستخدام العلاجات يحفز المرونة العصبية لتحفيز اللدونة وتنتشر من الألياف سليمة غير المصابين. لاختبار العلاجات العصبية واقية هذا النموذج غير مناسب ونماذج إصابة أخرى مثل الإصابات كدمة ينبغي أن تستخدم. ويتم تقييم نتائج pyramidotomies غالبا مع الاختبار السلوكي وعلم التشريح. اختبار سلم أفقي، واختبار اسطوانة تربية ومونتويا اختبار الدرج هي التقييمات السلوكية الأكثر شيوعا. اختبارات أخرى وصفها في المؤلفات هي بيليه الوصول الاختبار، اختبار حبل التسلق، وتحليل المشية وشريط لاصق اختبار 3،17-19. ومع ذلك، غالبا ما يتم رصد نتائج معظم الاختبار السلوكي فقط بحد أقصى 42 يوما postlesion 3،4،11،17،18،20-22. من التجارب السابقة والقوارض استعادة معظم وظيفة في نقاط زمنية لاحقة دون أي تدخل العلاج. لقد أظهرنا ثار الاختبار سلم الأفقي واختبار الوصول مونتويا الدرج بيليه كشف عن الإعاقة تصل إلى نقطة زمنية لاحقة. أنها يمكن أن تستخدم لقياس الانتعاش وظيفية بسبب العلاج. يتم الحكم على اكتمال الآفة التي كتبها بي كي سي جاما تلطيخ (التي تصف الألياف CST في الأعمدة الظهرية) من الحبل الشوكي في مستوى عنق الرحم منقاري أو eriochrome تلطيخ cyanine من المقاطع العرضية للموقع الآفة. ويمكن حقن أمين ديكستران المعقدة البيروكسيديز في القشرة contralesional لتقييم تنتشر من الألياف سليمة عبر خط الوسط في منطقة النخاع الشوكي مزالة العصب.
وفي الختام، فإن النموذج الهرمي هو جيد لتقييم قدراتهم في إحداث المرونة العصبية من دواء لعلاج إصابات الجهاز العصبي المركزي إذا أتقنت عملية جراحية بنجاح. ويقيم اللدونة من الألياف سليمة. ان الخطوة التالية ستكون استخدام نموذج أكثر ذات الصلة سريريا مثل الإصابات كدمة لتقييم قدرة الدواء على التغلب على injuri أكبروفاق تؤثر على مساحات متعددة.
Disclosures
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
Acknowledgments
وأيد هذا العمل من قبل الدولي العمود الفقري بحوث الثقة والثقة Rosetrees.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Carprofen | Norbrook | Vm No; 02000/4229 | give 5 mg/kg twice daily |
| Homeothermic Blanket System | Harvard Instruments | 507222F | |
| Isoflurane | Abbott | B506 | |
| Fine Scissors- Tough Cut | Fine Science Tools | 14058-09 | |
| Forceps | Fine Science Tools | 11019-12 | |
| Long-toothed Alm retractors | Fine Science Tools | 17009-07 | |
| cautery system kit | Harvard Instruments | 726067 | |
| fine Dumont forceps | Fine Science Tools | 11251-10 | |
| Carbon Steel burrs | Fine Science Tools | 19007-07 | |
| Dopram V-drops | Pfizer | apply 1 drop to tongue | |
| Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-03 | |
| gelfoam | Equimedical | EQU705001 | |
| 3-0 Vicryl sutures | Ethicon | ||
| operating microscope | Zeiss | ||
| Compact Anaesthesia System Isoflurane K/F Single Gas | VetTech Solutions | ||
| Scales | Ohaus | NVT3201 | |
| Carbon Steel Scalpel blades No. 10 | Swann-Morton | 201 | |
| 25g needles | Terumo | NN-2525R | |
| syringes (1 ml and 5 ml) | Terumo | SS+01T1 / SS*05SE1 | |
| Saline (Sodium Chloride 0.9%) | Fresenius Kabi | Pl 08828/0178 | |
| cotton buds | Johnson and Johnson | 5000207582502 | sterilize before use |
References
- Lemon, R. N. Descending pathways in motor control. Annual review of neuroscience. 31, 195-218 (2008).
- Lemon, R. N., Griffiths, J. Comparing the function of the corticospinal system in different species: organizational differences for motor specialization. Muscle & nerve. 32, 261-279 (2005).
- Starkey, M. L., et al. Assessing behavioural function following a pyramidotomy lesion of the corticospinal tract in adult mice. Experimental neurology. 195, 524-539 (2005).
- Starkey, M. L., Bartus, K., Barritt, A. W., Bradbury, E. J. Chondroitinase ABC promotes compensatory sprouting of the intact corticospinal tract and recovery of forelimb function following unilateral pyramidotomy in adult mice. Eur J Neurosci. 36, 3665-3678 (2012).
- Brosamle, C., Schwab, M. E. Cells of origin, course, and termination patterns of the ventral, uncrossed component of the mature rat corticospinal tract. The Journal of comparative neurology. 386, 293-303 (1997).
- Brosamle, C., Schwab, M. E. Ipsilateral, ventral corticospinal tract of the adult rat: ultrastructure, myelination and synaptic connections. Journal of neuroctology. 29, 499-507 (2000).
- Bareyre, F. M., et al. The injured spinal cord spontaneously forms a new intraspinal circuit in adult rats. Nat Neurosci. 7, 269-277 (2004).
- Chen, Q., Smith, G. M., Shine, H. D. Immune activation is required for NT-3-induced axonal plasticity in chronic spinal cord injury. Exp Neurol. 209, 497-509 (2008).
- Z'Graggen, W. J., et al. Compensatory sprouting and impulse rerouting after unilateral pyramidal tract lesion in neonatal rats. J Neurosci. 20, 6561-6569 (2000).
- Rosenzweig, E. S., et al. Extensive spontaneous plasticity of corticospinal projections after primate spinal cord injury. Nat Neurosci. 13, 1505-1510 (2010).
- Z'Graggen, W. J., Metz, G. A., Kartje, G. L., Thallmair, M., Schwab, M. E. Functional recovery and enhanced corticofugal plasticity after unilateral pyramidal tract lesion and blockade of myelin-associated neurite growth inhibitors in adult rats. J Neurosci. 18, 4744-4757 (1998).
- Kartje-Tillotson, G., O'Donoghue, D. L., Dauzvardis, M. F., Castro, A. J. Pyramidotomy abolishes the abnormal movements evoked by intracortical microstimulation in adult rats that sustained neonatal cortical lesions. Brain Res. 415, 172-177 (1987).
- Thallmair, M., et al. Neurite growth inhibitors restrict plasticity and functional recovery following corticospinal tract lesions. Nature Neuroscience. 1, 124-131 (1998).
- Akbik, F. V., Bhagat, S. M., Patel, P. R., Cafferty, W. B., Strittmatter, S. M. Anatomical plasticity of adult brain is titrated by Nogo Receptor 1. Neuron. 77, 859-866 (2013).
- Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury. Neuropharmacol. 39, 777-787 (2000).
- Steward, O., Sharp, K., Yee, K. M. A re-assessment of the effects of intracortical delivery of inosine on transmidline growth of corticospinal tract axons after unilateral lesions of the medullary pyramid. Experimental neurology. 233, 662-673 (2012).
- Thallmair, M., et al. Neurite growth inhibitors restrict plasticity and functional recovery following corticospinal tract lesions. Nature neuroscience. 1, 124-131 (1998).
- Weidner, N., Ner, A., Salimi, N., Tuszynski, M. H. Spontaneous corticospinal axonal plasticity and functional recovery after adult central nervous system injury. Proc Natl Acad Sci U S A. 98, 3513-3518 (2001).
- Schnell, L., Schneider, R., Kolbeck, R., Barde, Y. A., Schwab, M. E. Neurotrophin-3 enhances sprouting of corticospinal tract during development and after adult spinal cord lesion. Nature. 367, 170-173 (1994).
- Starkey, M. L., Bleul, C., Maier, I. C., Schwab, M. E. Rehabilitative training following unilateral pyramidotomy in adult rats improves forelimb function in a non-task-specific way. Experimental neurology. 232, 81-89 (2011).
- Ueno, M., Hayano, Y., Nakagawa, H., Yamashita, T. Intraspinal rewiring of the corticospinal tract requires target-derived brain-derived neurotrophic factor and compensates lost function after brain injury. Brain : a journal of neurology. 135, 1253-1267 (2012).
- Maier, I. C., et al. Constraint-induced movement therapy in the adult rat after unilateral corticospinal tract injury. J Neurosci. 28, 9386-9403 (2008).
- Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury. Neuropharmacology. 39, 777-787 (2000).
- Montoya, C. P., Campbell-Hope, L. J., Pemberton, K. D., Dunnett, S. B. The "staircase test": a measure of independent forelimb reaching and grasping abilities in rats. Journal of neuroscience methods. 36, 219-228 (1991).
- Soblosky, J. S., Song, J. H., Dinh, D. H. Graded unilateral cervical spinal cord injury in the rat: evaluation of forelimb recovery and histological effects. Behavioural brain research. 119, 1-13 (2001).
- Soleman, S., Yip, P., Leasure, J. L., Moon, L. Sustained sensorimotor impairments after endothelin-1 induced focal cerebral ischemia (stroke) in aged rats. Experimental neurology. 222, 13-24 (2010).
- Paxinos, G. The Rat Nervous System. , Academic Press, Inc. (1995).
- Benowitz, L. I., Goldberg, D. E., Madsen, J. R., Soni, D., Irwin, N. Inosine stimulates extensive axon collateral growth in the rat corticospinal tract after injury. Proc Natl Acad Sci U S A. 96, 13486-13490 (1999).
- Zhou, L., Baumgartner, B. J., Hill-Felberg, S. J., McGowen, L. R., Shine, H. D. Neurotrophin-3 expressed in situ induces axonal plasticity in the adult injured spinal cord. J Neurosci. 23, 1424-1431 (2003).
