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.
Kompresjons skader av det murine ryggmargen er verdifulle dyremodeller for studiet av ryggmargsskade (SCI) og rygg regenererende behandling. Den kalibrerte tang modell av kompresjonsskade er en praktisk, lav pris, og veldig reproduserbar dyremodell for SCI. Vi brukte et par modifiserte tang i henhold til fremgangsmåten publisert av Plemel et al. (2008) for sideveis å komprimere ryggmargen til en avstand på 0,35 mm. I denne videoen vil vi demonstrere en rygg laminektomi å utsette ryggmargen, etterfulgt av kompresjon av ryggmargen med de endrede tang. I videoen, vil vi også ta opp spørsmål knyttet til omsorg for paraplegiske forsøksdyr. Denne skaden modellen produserer mus som viser svekkelse i sensasjon, samt svekket bakben bevegelsesfunksjon. Videre er denne metode for skade produserer konsistente avvik i patologien av SCI, som bestemt ved immunhistokjemiske metoder. Etter å ha sett denne video, seere bør være i stand til å bestemme de nødvendige forsyninger og metoder for å produsere SCI av ulike alvorlighetsgrader i musen for studier på SCI og / eller behandlinger utviklet for å redusere verdifall etter skade.
Dyremodeller av SCI er verdifulle verktøy for å vurdere effekten av terapeutiske paradigmer utformet for å redusere skader som følge av skade på ryggmargen. Ut av eksperimentell nødvendighet, må disse modellene gir reproduserbare underskudd i lokomotoriske og sensoriske atferd, være justerbar for å produsere skader av ulik alvorlighetsgrad, og vise at skadegrads korrelerer med graden av nevrologisk utfall observert. Det er tre hovedtyper av SCI med forskjellige funksjoner i skade: tran, kontusjon, og kompresjon en. I korthet er en tran skade en rift på ryggmargen, oppstår et -kontusjon skade fra et kort, brenn kraft som påføres den dorsale ryggmargen, og en kompresjons skade oppstår når et skadelig kraft påføres til ryggmargen, og kan også bli referert til som en klemskade 2.
Komplett tran skader er klinisk sjelden hos mennesker 3, mens kontusjon end kompresjonsskader er mer vanlig. Kompresjons skade frembringer et resultat som ligner på det som er funnet i human SCI er forårsaket av, for eksempel, tumor sammenpressing eller andre skadelige trykkrefter, og kan utføres ved hjelp av en enkel rekke av verktøy. Kontusjon og kompresjonsskader er like i at begge er en trykkraft og begge har lignende patologiske funksjoner, for eksempel cytoarchitectonic uorden, og fremkalle lignende endogene svar til skade 1,4. Den -kontusjon skade Modellen gjelder vanligvis denne kraften til den dorsale ryggmargen ved hjelp av en spesiell anordning på en måte som ligner på menneske tilfeller av SCI som følge av en forstoppelse av ryggsøylen 2,5,6. I motsetning til dette, kan kompresjonsskader frembringes ved en rekke metoder, som søker kraften dorsalt eller sideveis. Metoder for en kompresjonsskade inkluderer kalibrert tang 7, aneurisme klipp 2, eller plassere en vekt direkte på ryggmargen 8. En fordel med denaneurisme klipp er at de er i stand til å gi ulike mengder kraft 9. Fremgangsmåten for å tilføre vekt til den dorsale overflate av ryggmargen direkte 8 krever at vekten til å være på plass i 10 minutter, drastisk å øke lengden av kirurgi og som fører til uregelmessigheter på grunn av plassering av vekt og bevegelser på grunn av respirasjon av dyr. På grunn av den lille størrelsen på mus, plassere dyr i spesialiserte apparater beregnet for bruk i rotter, som impactors for kontusjon skader, kan være vanskelig eller føre til inkonsistente skader 7. Imidlertid mus er tilgjengelige i et bredt spekter av transgene stammer, i motsetning til større dyr slik som rotter eller kaniner som er svært nyttig for SCI forskning.
Den Plemel metode for å bruke kalibrerte pinsett til å komprimere ryggmargen genererer en reproduserbar SCI med en høy grad av korrelasjon mellom skadegrads og nevrologiske underskudd 7. Det kirurgiske SCI modellen ergenereres ved hjelp av et par No. 5 Dumont tang modifisert til å bli holdt fra hverandre i en definert avstand ved enten metall epoksy eller en annen hindring for å forhindre fullstendig lukning. Dette utviklet avstand sikrer at pinsett vil alltid nær en viss bredde i flere operasjoner og etter ulike brukere. Fordelen med Plemel metoden er at materialene for å fremstille de kalibrerte tangen lett kan kjøpes og monteres i laboratoriet uten behov for spesialutstyr. Disse tang tåler flere runder med autoklave og sterilisering, og mangelen på en egen, klumpete apparat effektiviserer operasjoner.
I denne videoen viser vi kirurgisk bruk av et par kalibrerte tang på musen ryggmarg å generere en trykkskader. Vi henvender oss også unike bekymringer knyttet til omsorgen for ryggmargs skadet forsøksdyr til å forbedre sin livskvalitet postoperativt og redusere dødelighet.
Valget av en SCI-modellen er viktig i utformingen av forsøk for å bestemme effekten av behandlinger for humane tilfeller av SCI. Slike eksperimenter krever en dyremodell som er svært reproduserbare å begrense variasjonen som kan føre til uklare data. De bør også være av klinisk relevans for å vurdere nøyaktig den menneskelige tilstand de er modellering. For dette formål, velger en trykk eller contusive skade over et tran er mer klinisk relevant 3. Men impactors og vekt slipp apparater for kontusjon skader krever bruk av dyre og kompliserte maskiner. I motsetning til dette utnytter den kalibrerte tang modell av SCI modifisert tang som er enkel å montere fra vanlige laboratoriematerialer, og operasjonen krever kun en ytterligere trinn etter en standard dorsal laminektomi å eksponere ryggmargen. Imidlertid er en ulempe ved bruk av denne metoden at trykkraften blir alltid anvendt i stedet for sideveis dorsalt, såer oftest sett i humane kliniske tilfeller av SCI 9, og trykkskader som genereres ved hjelp av metoden påvirker en større rostrokaudale grad av vev enn kontusjon modeller 1,2. Denne modellen er blitt demonstrert av opphavet til teknikken, og vi, for å generere reproduserbar SCI 7,11, og er godt egnet til størrelsen av mus. Videre gir denne skaden modell for dyr som skal evalueres etter kirurgi og terapeutiske behandlinger ved hjelp av en rekke atferdstester, for eksempel Basso Mouse Scale for Locomotion og von Frey hår test, for å bekrefte at en kohort av dyr har samme skadegrads og nevrologiske utfall 7,11-13. De samme teknikkene kan også brukes til å evaluere effekten av behandlinger som dyr under undersøkende studier, oppfyller de generelle kriteriene for dyremodeller brukes til å evaluere behandlingsformer for SCI 2,7.
Fremgangsmåten for fremstilling av den kalibrerte forceps for skade Modellen er enkel og kan utføres med en rekke forskjellige metoder. Vi har benyttet avstandsmetoden 11, som er publisert av Plemel 7, og er også modifisert tang ved hjelp av en liten skrue, som ikke bare gir en enklere metode for å lage kompresjonsenhet, men også gir mulighet for allsidighet i å justere den endelige kompresjon bredde, av nytte for komparative studier. Utvalget av alternativer i å skape pinsett er nesten ubegrenset så lenge spacer (e) gi en stabil måte å alltid lukke tangen til samme avstand og tåler autoklave og sterilisering. De kirurgiske metodene som beskrives i denne videoen er svært reproduserbare over brukerne, men det er nødvendig at det utvises forsiktighet når du utfører laminektomi og sy dyret etter inngrepet er utført slik at ryggmargen ikke lider noen ekstra kompresjonskrefter som kan øke den skadegrads og forvirre fremtidige eksperimenter. </p>
Med riktig trening og praksis, er den kalibrerte tang modell av kompresjonsskade godt egnet for å utføre SCI i mus som etterligner kliniske tilfeller observert hos mennesker 2,3,7. På grunn av den enkle å lage tang, produsere mus av ulik grad av skadegrads kan enkelt gjøres. Dette vil være til stor nytte for å observere genetiske effekter på SCI av ulik grad av alvorlighet i transgene mus samt vurdering av effekten av stamcelletransplantasjoner i mus. Flertallet av studier i litteraturen har blitt utført på rotter på grunn av sin størrelse, som generelt gjør operasjoner enklere å utføre. Fremgangsmåten publisert av Plemel et al. 7 og beskrevet av oss i dette video bør imidlertid mulig SCI for å bli utført på mus med stor letthet og reproduserbarhet.
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 |