Spinal cord injury models should be highly reproducible. We demonstrate that the calibrated forceps compression model of spinal cord injury is an easy to use surgical method for generating reproducible injuries to the murine spinal cord.
Kompressions skador i murina ryggmärgen är värdefulla djurmodeller för att studera ryggmärgsskada (SCI) och spinal regenerativ terapi. Den kalibrerade pincett modell kompressionsskada är en bekväm, låg kostnad, och mycket reproducerbar djurmodell för SCI. Vi använde ett par modifierade tång i enlighet med den metod publicerats av Plemel et al. (2008) för att i sidled komprimera ryggmärgen till ett avstånd på 0,35 mm. I den här videon kommer vi att visa en dorsal laminektomi att exponera ryggmärgen, följt av kompression av ryggmärgen med de modifierade pincett. I videon, kommer vi också att ta upp frågor som rör vård av förlamade försöksdjur. Denna skada modellen producerar möss som uppvisar försämring av känsla, samt försämrad bakdelen rörelsefunktion. Dessutom denna metod för skada producerar konsekventa avvikelser i patologi SCI, som bestäms av immunhistokemiska metoder. Efter att ha sett detta VIDeo, bör tittarna kunna fastställa nödvändiga förnödenheter och metoder för att producera SCI av olika svårighetsgrader i musen för studier om SCI och / eller behandlingar som syftar till att minska försämring efter skada.
Djurmodeller av SCI är värdefulla verktyg för att bedöma effekten av terapeutiska paradigm som syftar till att minska skador till följd av trauma mot ryggmärgen. Av experimentell nödvändighet måste dessa modeller ger reproducerbara underskott i motoriskt och sensor beteenden, vara justerbar för att producera skador av olika svårighetsgrad, och visa att skadornas svårighetsgrad korrelerar med graden av neurologisk underskott observerats. Det finns tre huvudtyper av SCI med distinkta drag av skador: transection, kontusion och komprimering 1. I korthet är en transection skada ett skärsår på ryggmärgen, uppstår en kontusion skador från en kort, fokal kraft som appliceras på rygg ryggmärgen, och en kompressionsskada inträffar när en skadlig kraft appliceras till ryggmärgen, och kan också vara kallas en krosskada 2.
Kompletta transection skador är kliniskt sällsynt hos människor 3, medan kontusion ettd kompressionsskador är vanligare. Den kompressionsskada producerar ett resultat som liknar det som finns i human SCI orsakas av, till exempel, tumörkompression eller andra skadliga tryckkrafter, och kan utföras med användning av en enkel uppsättning av verktyg. Kontusion och kompressionsskador är liknande i att båda är en tryckkraft och båda har liknande patologiska funktioner, till exempel cytoarchitectonic desorganisation, och framkalla liknande endogena svar på skada 1,4. Den kontusion skada modellen gäller vanligtvis denna kraft till ryggens ryggmärgen med hjälp av en speciell apparat på ett sätt som liknar mänskliga fall av SCI följd av en impaktion av ryggraden 2,5,6. Däremot kan kompressionsskador genereras av en mängd olika metoder som gäller kraft dorsalt eller sidled. Metoder för en kompressionsskada inkluderar kalibrerade pincett 7, aneurysmklämmor 2, eller placera en vikt direkt på ryggmärgen 8. En fördel medaneurysmklämmor är att de kan ge olika mycket kraft 9. Metoden att lägga vikter på dorsala ytan av ryggmärgen direkt 8 kräver vikten att vara på plats i 10 min, drastiskt öka längden på kirurgi och som resulterar i inkonsekvenser pga placeringen av vikten och rörelse på grund av andning av djur. På grund av den begränsade storleken på möss, placera djur i specialiserade apparater avsedda för användning i råttor, såsom Kropparna för kontusion skador, kan vara svårt eller resultera i inkonsekventa skador 7. Emellertid möss är tillgängliga i ett brett spektrum av transgena stammar, till skillnad från större djur såsom råttor eller kaniner som är mycket användbara för SCI forskning.
Den Plemel förfarande för användning kalibrerade pincett för att komprimera ryggmärgen genererar en reproducerbar SCI med en hög grad av korrelation mellan skada svårighetsgrad och neurologisk brist 7. Denna kirurgiska SCI-modellen ärgenereras med hjälp av ett par No. 5 Dumont pincett modifierats att hållas isär på ett definierat avstånd från antingen metall epoxy eller något annat hinder för att förhindra fullständig stängning. Denna konstruerade avstånd säkerställer att tången kommer alltid nära till en viss bredd i flera operationer och genom olika användare. Fördelen med den Plemel metoden är att material för framställning av de kalibrerade pincett kan lätt köpas och monteras i laboratoriet utan behov av specialiserad utrustning. Dessa pincett tål flera omgångar av autoklave och sterilisering, och avsaknaden av ett separat, skrymmande apparatur effektiviserar operationer.
I den här videon visar vi den kirurgiska användningen av ett par kalibrerade pincett på musen ryggmärgen att generera en kompressionsskada. Vi vänder oss också unika problem som rör vården av ryggmärgsskador försöksdjur för att förbättra deras livskvalitet postoperativt och minska dödligheten.
Valet av en SCI-modellen är viktigt i utformningen experiment för att bestämma effekten av behandlingar för mänskliga fall av SCI. Sådana experiment kräver en djurmodell som är mycket reproducerbar att begränsa variationen som kan leda till ofullständiga uppgifter. De bör också vara av klinisk relevans att exakt utvärdera människans villkor de modellering. För detta ändamål, att välja en tryck eller Contusive skadan över en transection är mer kliniskt relevant 3. Emellertid slagkvarnar och vikt drop anordningar för kontusion skador kräver användning av dyra och komplicerade maskiner. Däremot använder kalibrerade pincett modell av SCI modifierade pincett som är lätta att montera från vanliga laboratoriematerial, och operationen kräver endast en ytterligare steg efter en standard rygg laminektomi att exponera ryggmärgen. Men en nackdel med att använda denna metod att kompressionskraften alltid appliceras i sidled snarare än dorsalt, somär oftast ses i humana kliniska fall av SCI 9, och tryckskador genererade med hjälp av metoden påverkar ett större rostralt-caudal omfattningen av vävnad än kontusion modeller 1,2. Denna modell har visats genom upphovsmännen till tekniken, och oss, för att generera reproducerbar SCI 7,11, och är väl anpassad till storleken på möss. Dessutom tillåter denna skada modell för djur som ska utvärderas efter kirurgi och terapeutiska behandlingar med hjälp av en mängd beteendetester, såsom Basso Mouse Skala för Locomotion och von Frey hår tester, för att kontrollera att en kohort av djur har samma skadornas svårighetsgrad och neurologiska bortfall 7,11-13. Samma tekniker kan också användas för att utvärdera effekten av behandling som djur under utrednings studier, som uppfyller de allmänna kriterierna för djurmodeller används för att utvärdera terapier för SCI 2,7.
Den metod för att producera den kalibrerade forceps för skadan Modellen är enkel och kan åstadkommas med en mängd olika metoder. Vi har använt distansmetoden 11, som publicerats av Plemel 7, och har även ändrat pincett med en liten skruv, som inte bara ger en enklare metod för att skapa kompressionsanordning, men också tillåter mångsidighet i justering av sista tryckbredden, om nytta för jämförande studier. Utbudet av alternativ för att skapa pincetten är nästan obegränsade så länge distansen (s) ger en stabil form av alltid stänga pincett för samma avstånd och tål autoklave och sterilisering. De kirurgiska metoder som beskrivs i den här videon är mycket reproducerbara över användare, men det är nödvändigt att vara försiktig när du utför laminektomistället och suturering djuret efter ingreppet har utförts så att ryggmärgen inte lider några ytterligare tryckkrafter som kan öka skadan svårighetsgrad och förbrylla framtida experiment. </p>
Med rätt utbildning och praktik, är kalibrerade pincett modellen kompressionsskada väl lämpad för att utföra SCI i möss som efterliknar kliniska fall observerats hos människor 2,3,7. På grund av den enkla skapa pincett, producerar möss av olika grader av skadornas svårighetsgrad lätt kan göras. Detta kommer att vara till stor nytta för att observera genetiska effekter på SCI av varierande svårighetsgrad i transgena möss samt att utvärdera effekten av stamcellstransplantationer i möss. Majoriteten av studier i litteraturen har utförts på råttor på grund av sin storlek, som i allmänhet gör operationer enklare att utföra. Men metoden publicerats av et al. Plemel 7 och beskrivs av oss i den här videon bör göra det möjligt SCI som ska utföras på möss med stor lätthet och reproducerbarhet.
The authors have nothing to disclose.
Funding for this work was provided by Shriners Hospitals and CIRM fellowships to AMC and AM. We would also like to acknowledge Plemel et al.7 for first designing and publishing the calibrated forceps model.
Name | Company | Catalog No. |
Isoflurane Machine | Smiths Medical PM, Inc | VCT302 |
Isoflurane | Phoenix Pharmaceutical | NDC: 66794-013-25 |
Dissecting Scope | Seiler Precision Microscopes | SSI 202/402 |
Germinator-500 (tool sterilizer) | Thomas Scientific | 3885A20 |
Puralube (Eye Ointment) | Dechra | NDC 17033-211-38 |
Scalpel Handle (#3) | Fine Science Tools | 10003-12 |
Scalpel Blade (#11) | Fisher Scientific | 08-914B |
Retractor (Colibri ) | Fine Science Tools | 17000-03 |
Friedman Pearson Roungeur | Fine Science Tools | 16021-14 |
Vanna (Castroviejo) Scissors | Roboz | RS-5658 |
Tissue Forceps | Fine Science Tools | 11029-14 |
Laminectomy Forceps (Dumont #2) | Fine Science Tools | 11223-20 |
Dumont #5 Forceps | Fine Science Tools | 11252-20 |
Stapler | Fine Science Tools | 12031-07 |
Staples (wound clips) | Reflex7 | 203-1000 |
Sutures | Henry Schein | 101-2636 |
Needles (30 G x ½) | BD Biomedical | 305106 |
Syringe (1 ml) | BD Biomedical | 309659 |
Baytril (enrofloxacin) | Bayer | NADA 140-913 |
Buprenex (buprenorphine) | Cardinal Health | NDC 12496-0757-1 |