Waiting
Login processing...

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

Medicine

Модель дегенерации овечьего поясничного межпозвонкового диска, использующая боковую ретроперитонеальную дробную дробь

doi: 10.3791/55753 Published: May 25, 2017
* These authors contributed equally

Summary

Дегенерация межпозвоночных дисков является существенным фактором боли в спине и одной из основных причин инвалидности во всем мире. Существуют многочисленные животные модели дегенерации межпозвоночных дисков. Мы демонстрируем овечью модель дегенерации межпозвонкового диска, используя сверло, которое обеспечивает последовательное повреждение диска и воспроизводимый уровень дегенерации диска.

Abstract

Дегенерация межпозвоночных дисков является значительным фактором развития боли в спине и основной причиной инвалидности во всем мире. Разработаны многочисленные животные модели дегенерации межпозвоночных дисков. Идеальная модель животного должна тесно имитировать человеческий межпозвоночный диск в отношении морфологии, биомеханических свойств и отсутствия хордовых клеток. Модель овечьего поясничного межпозвонкового диска соответствует этим критериям. Мы представляем овечью модель дегенерации межпозвонкового диска, используя повреждение бурового долота с помощью латерального забрюшинного подхода. Латеральный подход значительно сокращает разрез и потенциальную заболеваемость, связанные с традиционным передним подходом к овечьему штифу. Использование бурового долота позволяет получить последовательную и воспроизводимую травму точных размеров, которая инициирует постоянную степень дегенерации межпозвонкового диска. Фокальная природа кольцевогоИ дефект студенистого ядра более точно имитируют клиническое состояние грыжи межпозвонкового диска. Овцы быстро восстанавливаются после этой процедуры и обычно передвигаются и едят в течение часа. Происходит дегенерация межпозвонкового диска, и овцы подвергаются вскрытию и последующему анализу в периоды от восьми недель. Мы полагаем, что модель повреждения травмы сверла при дегенерации межпозвонкового диска дает преимущества перед более традиционными кольцевыми травмами.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Боль в пояснице является основной причиной инвалидности во всем мире 1 . Дегенерация поясничного межпозвонкового диска, связанная с дискогенной болью, считается существенным фактором боли в пояснице 2 . Существует растущая потребность в надежных моделях болезней межпозвонковых дисков на животных для расширения понимания дегенеративного процесса и изучения потенциальных методов лечения.

Существуют многочисленные животные модели дегенерации межпозвонковых дисков 3 . Модели животных, используемые при исследовании болезни дегенеративного диска, варьируют в размерах от мышей 4 до более крупных млекопитающих, таких как собаки 5 , овцы 6 и приматов, не относящихся к человеку 7 . Методы, используемые для индукции дегенерации межпозвонкового диска, могут быть в широком смысле классифицированы в категории механических ( например, компрессия межпозвоночных дисков N 8 или хирургическое повреждение 6 ), химическое ( например , химический нуклеолиз 5 ) или, реже, спонтанная дегенерация ( например , песочная крыса 9 ).

Учитывая сложность дегенерации межпозвонкового диска человека, идеальной модели животных не существует. Тем не менее, важные соображения в выборе подходящей модели животного для имитации этого состояния тесно выявлены 3 . Такие соображения включают в себя отсутствие хордовых клеток (примитивные клетки с возможной функцией клеток-предшественников 10 , отсутствующие в студенистом ядре взрослого человека, овец, коз и хондродистрофических собак, но присутствующие у большинства млекопитающих), сходства в размерах животных и межпозвоночных дисков по сравнению с людьми, Сопоставимые биомеханические силы с клиническим состоянием, механистические и этические соображения 3 .

Jove_content "> Приматы, не принадлежащие человеку, удовлетворяют многим из вышеперечисленных критериев. Бабон и макака модели спонтанной дегенерации межпозвоночных дисков описаны 11 , 12 , 13. Оба вида проводят много времени в вертикальных или полупостоянных позах - явное преимущество Однако этические и практические соображения ( например, расходы, жилье, отсроченное начало спонтанной дегенерации) ограничивают их использование во многих учреждениях.

Овечья кость - это устоявшаяся модель дегенерации межпозвонкового диска, с преимуществами, включая клеточное, биомеханическое и анатомическое сходство с позвоночником человека 10 , 14 , 15 . Несмотря на четвероногий рост овец, овечьего поясничного межпозвоночного диска подвергают аналогичным нагрузкам на человеческий дискS = "xref"> 14. Модель баранины также более широко принята с этической точки зрения, чем модели, не связанные с человеком. Были описаны различные методы, чтобы инициировать дегенеративный процесс, многие из которых требуют прямого доступа к межпозвонковому диску. Из-за окончания спинного мозга в области крестца и окостенения задней продольной связки овечьего поясничного отдела позвоночника задние подходы к межпозвоночному диску технически сложны и реже используются у овец 16 . Традиционные пути доступа к овечьего поясничного отдела позвоночника, т. Е. С помощью переднего или переднебокового подхода, требуют больших разрезов в брюшной полости, чреваты рисками грыжи и повреждения внутренних органов и нервно-сосудистых структур 16 . Использование относительно небольшого бокового разреза вдали от зависимых брюшных областей может снизить такие риски. 17 .

Мы представляем овцу moДель-дегенеративных заболеваний поясничного межпозвонкового диска с использованием травмы сверла, выполненной с использованием минимально инвазивного латерального подхода и вдохновленной работой Zhang et. 18 . Цель этого протокола состоит в том, чтобы позволить надежную модель повреждения поясничного диска, которая легко воспроизводится, приводит к постоянной травме и безопасна и хорошо переносится. Этот подход хорошо подходит для исследователей, стремящихся вызвать более мягкую степень дегенерации поясничного межпозвоночного диска, чем при традиционной хирургической аннулотомии (неопубликованные данные) для исследования дегенерации межпозвонкового диска или регенеративной терапии. Эти выводы будут описаны в следующей публикации.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Протокол, подробно описанный в этой рукописи, следует рекомендациям по уходу за животными Монастырской этики Университета Монаш. Утверждение этики животных для этого протокола было предоставлено Monash University Animal Ethics. Номер утверждения этики: MMCA / 2014/55

1. Овцеводство

ПРИМЕЧАНИЕ: Овцы в возрасте от двух до четырех лет использовались.

  1. Быстрая овца в течение 18 ч до анестезии. Обеспечить доступ животных к воде до 6-12 часов до операции. 19 .
  2. Седатные животные путем внутривенного введения гидрохлорида медетомидина (0,015-0,020 мг / кг), чтобы облегчить перенос в операционный набор.
    ПРИМЕЧАНИЕ. Гидрохлорид медетомидина служит для снижения стресса и ажитации животных, связанных с отделением от других животных для переноса в операционный набор.
  3. Вводят тиопентон (10-13 мл / кг) для индукции анестезии по прибытии в операционную.
  4. Профилактическая профилактикаВенозных антибиотиков (амоксициллин 1 г IV) сразу после инъекции тиопентана.
  5. Интубируйте овец, используя эндотрахеальную трубку размером 7,5-9 мм (внутренний диаметр) 20 .
  6. Поддержание анестезии с использованием ингаляционного изофлюрана (2-3%) в 100% кислороде при расходе 2 л / мин. Прикрепите пульсоксиметр к уху овец.
  7. Внимательно следить за жизненно важными признаками овец (частота сердечных сокращений, частота дыхания и насыщение кислородом через пульсоксиметр и наблюдение) и уровень сознания.
    ПРИМЕЧАНИЕ. Показатели световой анестезии, такие как спонтанное жевание, активная регургитация и спонтанные движения, должны способствовать увеличению уровня анестезии. Знаки красного флага, указывающие на срочное облегчение анестезии, включают в себя респираторный компромисс и тяжелую брадикардию. Вращение глаза не является последовательным индикатором глубины анестезии у овец 19 .

2. Уровень диска и разрез

  1. СоберитеТребуемые для этой процедуры: ветеринарные ножницы, 20 мл люрекс-шприц, 21G иглы IV, рукоятка скальпеля №2, лезвия скальпеля № 22, пинцеты для тканей Gillies, ножницы с изогнутыми ножницами Metzenbaum, ретрактор Deaver, лезвие всасывающего устройства Hohmann, 3,5 мм Brad Сверло с буровым долотом, сверло, автоклавируемый ветеринарный сверлильный мешок, держатель иглы, 2-0 рассасывающиеся синтетические плетеные шовные материалы, 3-0 рассасывающийся синтетический плетеный шов и ножницы для шовного материала Mayo.
  2. Подготовьте операционный пакет. Очистите операционный стол и стойку с 70% -ным этанолом. Перед операцией автоклавируйте все хирургические инструменты. Выполните предоперационную анестезию.
  3. Поместите овец на операционный стол в правом боковом положении.
  4. Используя электронные клиперы, брейте область, определенную превосходно нижними ребрами, ниже подвздошной костью, медиально контралатеральными поясничными поперечными процессами и приблизительно 10 см в поперечном направлении к ипсилатеральным поперечным процессам поясницы.
  5. Пальпируйте гребень подвздошной кости, поясничные поперечные отростки (L1-6) и косто-позвоночный угол для ориентиров для места хирургического разреза. Отметьте эти вехи стерильной ручкой.
  6. Подготовьте боковую область живота дезинфекцией хлоргексидином и спирто-иодидным антисептическим мытьем.
  7. Соблюдайте стандартные хирургические асептические методики во время операции. Хирургическая команда скрабы до операции. Поместите стерильную плоскую квадратную драпировку поверх хирургического места и большую стерильную квадратную драпировку на верхнем столе.
    1. Стерилизовать все предметы, которые будут использоваться на оперативном участке до операции. Контролируйте и поддерживайте бесплодие хирургического участка во время операции. Убедитесь, что все предметы, введенные в стерильное поле, стерильны и переданы стерильным способом.
  8. Используйте хирургическое увеличение лупы и фару, чтобы облегчить визуализацию во время хирургической процедуры.
  9. Сделайте продольный разрезИспользуя лезвие скальпеля # 22, прикрепленное к рукоятке скальпеля №4 параллельно и на 1 см впереди от одного до двух поясничных поперечных процессов выше и ниже интересующих уровней межпозвоночных дисков.
    ПРИМЕЧАНИЕ. Дополнительная информация о планировании разреза приведена в обсуждении.
  10. Используйте монополярную диатермию для разделения подкожной ткани и латерального аспекта мускулатуры брюшной стенки; Направьте рассечение на кончики поясничных поперечных процессов выше и ниже интересующих межпозвоночных дисков.
  11. Разделите тораколюмбарную фасцию продольно при ее прикреплении к поперечным отросткам.
  12. Визуализируйте и сохраняйте лежащий ниже квадрат lumborum , поясничные мышцы и пересекающиеся нейрососудистые пучки.
  13. Поддерживайте гемостаз посредством процедуры с использованием диатермии.
  14. Проведите пальцы между плоскостью брюшины и мускулатурой задней брюшной стенки на открытом межпозвоночном диSc для проведения цифровой тупой диссекции.
  15. Отодвиньте квадрат lumborum и поясничные мышцы posterolaterally с помощью ревертера Дивера, чтобы далее разоблачить межпозвоночные диски.
  16. Пальпируйте для вогнутых межпозвонковых тел и выпуклых межпозвонковых дисков.
  17. Расположите втягивающие устройства сразу по дискам и следите за тем, чтобы поясничные сосуды не были повреждены.
  18. Используя хирургическое увеличение лупы с фарой, идентифицируйте поясничные сосуды, которые расположены приблизительно на 1 см хвостовой части к нижней концевой пластине.
  19. Выполните интраоперационное латеральное рентгеновское исследование для подтверждения уровня диска. 21
    Примечание: Настройки радиографии: 47кВ; 4 мАс 21
  20. В зависимости от желаемого уровня диска, обнажите межпозвоночный диск, отделив окружающие структуры и насадки, как показано ниже.
    1. Для уровней L3 / 4 и выше отметайте мускульные вложения над диSc с использованием цифровых тупых рассечений.
    2. Для уровней L4 / 5 и ниже, резко разделите более толстые сухожильные мышцы на диск, используя биполярную диатермию и ножницы.
      ПРИМЕЧАНИЕ. Диск L6 / S1 может быть труднодоступным из-за обструкции подвздошным гребнем. Если доступ не может быть достигнут с помощью бокового подхода, может использоваться передний подход.

3. Травмы сверления

ПРИМЕЧАНИЕ. Дооперационное планирование включает распределение уровней травматизма / лечения и уровней контроля. Более подробную информацию о распределении уровней можно найти в обсуждении.

  1. Определите точку входа бурового долота, наблюдая за левыми боковыми и передними оконечностями межпозвонкового диска.
    ПРИМЕЧАНИЕ. Точка входа расположена в середине этого левого переднебокового квадранта (определяемого передним и боковым оконечностями диска). Буровое долото вставляется в эту точку входа с траекториейПо направлению к центру межпозвонковых дисков и направлено слегка краниально к перпендикулярно.
  2. Установите сверло Brad-point в сверло с электроприводом. Убедитесь, что диаметр бурового долота немного меньше высоты межпозвоночного диска, т. Е. ~ 3,5 мм для поясничного межпозвоночного диска у овец 60-70 кг.
    1. Приложите стопор сверла, чтобы обеспечить незащищенную длину сверла, равную примерно половине диаметра поясничного межпозвонкового диска, т. Е. ~ 12 мм для поясничных межпозвонковых дисков у овец 60-70 кг.
  3. Приложите сверло к точке входа и направьте его по траектории, слегка черепной к центру межпозвоночного диска. Небольшое черепное отклонение заключается в минимизации риска повреждения концевой пластинки.
  4. Медленно продвигайте сверло в межпозвонковый диск с помощью сверла при низкой мощности в течение 1 с. Отрегулируйте траекторию легким черепным или каудальным способом, если встречается чрезмерное сопротивление
    ПРИМЕЧАНИЕ.Чрезмерное сопротивление, вероятно, указывает на контакт с торцевой пластиной.

4. Закрытие

  1. Как только достигается гемостаз, орошайте рану раствором Рингерса.
  2. Выполняйте многослойное закрытие, предпочтительно используя 2-0 абсорбируемых синтетических плетеных шва к тканям боковой брюшной стенки и непрерывный синтетический плетеный синтетический плетеный шов 3-0, не расчесываемый на коже.

5. Послеоперационное руководство

  1. Место фентанил трансдермальный пластырь (75 мкг / ч) в паховой области для постхирургической анальгезии в течение 3 дней.
  2. Кроме того, при необходимости используйте внутривенный бупренорфин (0,005-0,01 мг / кг) для пополнения анальгезии.
  3. Прекратите ингаляционную анестезию. Когда происходит спонтанное дыхание, удалите эндотрахеальную трубку.
  4. Позвольте животному восстанавливаться в удерживающей клетке под постоянным наблюдением.
    ПРИМЕЧАНИЕ: животное не следует оставлять без присмотра, пока оно не восстановит достаточное сознаниеЧтобы сохранить туловище.
  5. Как только животное полностью насторожилось и встало, повторно вводите пищу и воду. После полного выздоровления верните животное в оперативное помещение и возьмите ручку с другими животными.
  6. Внимательно следить в течение 24 часов и продолжать наблюдение в течение одной недели. Монитор для подтверждения послеоперационной боли или дистресса.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Послеоперационный чрескожный фентаниловый пластырь, применяемый в течение трех дней, должен обеспечивать достаточную анальгезию. Дополнительные анальгетические требования должны побуждать животных к пересмотру.
  7. Обычно кормите овец и позволяйте оленям вести нормальную деятельность без ограничений. Наблюдайте за овцами за любыми признаками неврологического дефицита, таких как хромота.
    ПРИМЕЧАНИЕ. Дефект межпозвонкового диска, вызванный методом травмы бурового долота, находится на переднеабонентском аспекте диска, а глубина повреждения ограничена упором бурового долота до середины ядра. Поскольку нейронные элементы расположены задним / задне-боковым к межпозвонковому диску,Риск нервного компромисса, вторичного по отношению к симптоматическому студенистому ядру, является отдаленным. Эта анатомическая характеристика модели не позволяет использовать неврологическое обследование, чтобы отличить дегенерацию межпозвонкового диска с и без грыжи ядра пульпозного отдела.
  8. Верните овец в университетскую ферму, чтобы дождаться эвтаназии и вскрытия в конце экспериментального периода.

6. Эвтаназия

  1. Выполните эвтаназию овцы через соответствующий интервал времени после травмы межпозвоночного диска сверла.
  2. Внесите внутривенный пентобарбитон натрия (> 100 мг / кг) для эвтаназии.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Перед операцией овец проводили базовую магнитно-резонансную томографию 3Т (МРТ) для оценки глубинной морфологии и дегенерации межпозвоночных дисков. Овечкам была проведена дополнительная внутриоперационная латеральная рентгенография для подтверждения уровня межпозвоночных дисков и расчета индекса высоты диска. На фиг. 1 показан дооперационный срез сагиттальной плоскости от МРТ 3Т и внутриоперационной рентгенограммы.

Рисунок 1
Рисунок 1: Дооперационная 3Т-МРТ ( A ) и внутриоперационная боковая рентгенограмма ( B ). ( A ) Сагиттальный срез с 3T MRI (3T T2-взвешенная спиновая эхо-последовательность) овечного поясничного отдела позвоночника, демонстрирующий межпозвонковые диски поясничного отдела 1/2 (L1 / 2) до пояснично-крестцового (L6 / S1). Межпозвоночные диски имеют гомогенную гиперинтенсивностьЧто свидетельствует об отсутствии признаков значительной дегенерации межпозвонковых дисков перед операцией. Обратите внимание, что овечий поясничный отдел позвоночника обычно имеет шесть поясничных позвонков, а овечьей спинной мозг оканчивается в крестцовой области. ( B ) Внутриоперационная боковая рентгенограмма (параметры: 47 кВ, 4 мА), демонстрирующие межпозвонковые диски L1 / L2 и L6 / S1 с хирургическим инструментом, обозначающим межпозвонковый диск L3 / L4. Шкала шкалы = 25 мм. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

После операции овцы обычно восстанавливались и независимо друг от друга передвигались в течение 1 часа. Овцы наблюдались близко в течение одной недели и впоследствии возвращались на сельскохозяйственные угодья до вскрытия через 8 недель после травмы межпозвонкового диска. Никаких неблагоприятных событий не произошло. Через 8 недель после травмы диска овец подвергали вскрытию, рентген и МРТ поясничного отдела позвоночникаИ обработки дисков для гистологического и биохимического анализа.

Представленные послеоперационные снимки грубого морфологического вида и рентгенологические снимки МРТ травмированных межпозвонковых дисков овечьего овечника с острием в поясничном отделе позвоночника в течение 8 недель (56 дней) показаны на рисунке 2 . Грубый морфологический образ демонстрирует, что поврежденный участок бурового долота проникает в фиброзное кольцо и распространяется в студенистое ядро. Это также проявляется в МРТ 9.4T. Всестороннее описание и анализ результатов этого подхода будут описаны в предстоящей публикации, в которой подробно описывается исследование валидации модели.

фигура 2
Рисунок 2: Валовые морфологические и МРТ-изображения поврежденного диска. ( А ). Валовой морфологический образ межпозвоночного диска, демонстрирующий травмы(AF), проникая в pulposus ядра (NP). ( В ). 9.4T MRI (T2-взвешенная последовательность быстрого спинового эха) также демонстрирует проникновение травматического тракта через AF в NP. Шкала шкалы = 10 мм. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Этот подход с минимально инвазивным боковым доступом эффективен и безопасен без каких-либо послеоперационных грыж, расщепления брюшной раны или инфекции, наблюдаемой в этой серии. Использование модели травмы межпозвоночных дисков для бурового долота с ограничителем глубины обеспечивает воспроизводимый метод индуцирования последовательной травмы межпозвонкового диска известного размера ( например, с повреждением на глубине 3,5 мм x 12 мм в этом исследовании). По нашему опыту, этот метод дает менее выраженную степень дегенерации диска, чем та, которая наблюдалась в моделях 6 , 22 традиционно описанных аннулотомии поясничного межпозвонкового диска овальной головы скальпеля (неопубликованные данные). Это будет описано в следующей публикации.

При выполнении начального продольного разреза на коже (шаг 2.9) точную длину и местоположение надреза следует изменять на основании желательных уровней диска. Более высокие уровни дисков (T12 / L1) можно увеличитьЗа счет расширения разреза до коревертебрального угла, в то время как надрез, проходящий к гребню подвздошной кости, обеспечит доступ к нижнему поясничному отделу позвоночника (до L5 / L6). Вырез 10 см облегчит доступ к трем-четырем уровням диска, тогда как для доступа к однодисковым дискам требуется меньший сфокусированный разрез на 5 см. Мы предпочитаем наносить травмы на двух уровнях, обычно L2 / L3 и L3 / 4. Это позволяет использовать соседние уровни межпозвонкового диска L1 / 2 и L4 / 5 в качестве внутренних травм без травм. После технической уверенности хирургическая процедура на одной овце может быть завершена менее чем за один час с минимальной потерей крови и дискомфортом 18 . Важнейшим этапом и серьезной технической проблемой этого метода является предотвращение травмирования торцевой плиты во время повреждения диска сверла. Четкое определение верхнего и нижнего полей межпозвонкового диска в точке входа сверла имеет первостепенное значение. Медленное продвижение сверла на низкой скорости в интервертBral disc, начиная примерно с перпендикуляра с легким черепным углом, также минимизирует риск повреждения концевой пластинки. Удлинение разреза кожи может потребоваться для получения достаточного угла наклона дрели.

Простые модификации этого метода включают изменения в размере и глубине бурового долота, так как они будут определяться размером животного и поясничных межпозвоночных дисков. Этот подход может быть использован для надежного индуцирования дегенерации в межпозвоночных дисках от T12 / L1 до L5 / 6. Забрюшинный подход может быть использован для доступа к межпозвонковому диску для индукции дегенерации другими механизмами 16 или введения экспериментальных терапевтических агентов.

Ограничения этого подхода связаны с распространенностью межпозвонкового диска и последующей дегенерацией, вызванной этим подходом. Если исследователь пытается вызвать серьезную дегенерацию межпозвонкового диска, другие более агрессивные методы травмы дискаТакие как аннулотомия лезвия скальпеля 6 . Острый дефект, возникающий в межпозвонковом диске с помощью метода бурового долота, является относительно небольшим и может не подходить для введения терапевтических средств во время травмы.

Овальный позвоночник был выбран для модели межпозвонкового повреждения диска по нескольким причинам. Приматы нечеловеческие, несмотря на их анатомическое и биомеханическое сходство с клиническим состоянием ( т.е. большое количество времени в вертикальных и полупостоянных позах), представляют достаточные этические и практические соображения, чтобы предотвратить их использование во многих учреждениях. Хотя четвероногого, овечья поясничный межпозвоночный диск анатомически сопоставим и подвергается аналогичным биомеханическим нагрузкам на поясничный межпозвоночный диск человека 16,18. Овцы демонстрируют потерю хордовых клеток из студенистого ядра в ранней взрослой жизни,Как и люди 10 , 23 . Нотохордальные клетки могут иметь функцию клеток-предшественников и, как было показано, оказывают влияние на течение дегенерации диска за счет регенерации дисковой матрицы. Наконец, с прагматической точки зрения, овцы - выносливые животные, которые хорошо переносят операции, легко доступны и представляют экономически целесообразный вариант 16 , 18 .

Коза 18 - еще одна животная модель дегенерации поясничного диска, которая представляет многие из преимуществ модели овец - аналогичные размеры, экономическая целесообразность, устойчивость и отсутствие хордовых клеток у взрослых 24 . Другие крупные животные модели представляют дополнительные проблемы - присутствие хордовых клеток в свиной модели и этические проблемы, которые могут быть связаны с собачьими моделями. Для всестороннего обзора животных моделейДегенерация позвоночного диска, читатель обращается к недавнему обзору Daly et. Al 3 .

Поскольку овечий межпозвоночный диск демонстрирует спонтанную потерю клеток хорды и прогрессирующую дегенерацию с 23 лет, необходимо обеспечить согласованность овечьего возраста в экспериментах. Мы предпочитаем использовать овец в возрасте от двух до четырех лет, так как в этом возрасте, нодохордальные клетки в настоящее время отсутствуют 23 . По нашему собственному опыту, минимальная спонтанная дегенерация произошла у овец в возрасте от двух до четырех лет, несмотря на потерю клеток хорды. Кроме того, пластина роста тела позвоночника у овец закрывается приблизительно через 24 месяца с ростом тел позвонков, прекратившихся месяцами ранее 25 , сводя к минимуму риск любого влияния на регенерацию диска из соседних клеток ростовой пластинки. Овцы были предпочтительнее, потому что они менее агрессивны, чем их коллеги-мужчины, способствующие облегчениюEr обработка животных. Если используются овцы-самцы, мы рекомендуем использовать смайлики.

В исследовании, проведенном Zhang 18, с использованием аналогичного метода повреждения бурового долота, когда сверло диаметром 4,5 мм было вставлено на глубину 15 мм с ручным вращением на 360 ° для получения дегенерации диска у коз, статистически значимого различия в рентгенографических исследованиях Дефибриллятор Пфирманна в поврежденных дисках по сравнению с предоперационными изображениями. Тем не менее, имеются явные гистологические данные о дегенерации диска от легкой до умеренной 26 . В отличие от этого исследования, грубый морфологический и 9.4T MRI анализ выявил свидетельства значительных дегенеративных изменений в поясничных межпозвонковых дисках, что свидетельствует о значительном преимуществе этого подхода.

Применение и результаты этого метода будут описаны в предстоящей публикации, в которой сравнивается метод сверления межпозвонкового диска tO установленный метод аннулотомии в барахольной модели. Этот метод также может быть использован в будущем для исследования регенеративной терапии.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют, что у них нет никаких конкурирующих финансовых интересов для раскрытия.

Acknowledgments

Доктор Крис Дэли является получателем гранта Фонда Хирургии Ричарда Джепсона. Авторы хотели бы поблагодарить доктора Энн Гиббон, доктора Донг Чжан и сотрудников службы Monash Animal Services Университета Монаш за помощь в проведении операций на животных и уходе за ними.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Medetomidine Hydrochloride (10 mL Injection) Therapon/Zoetis PFIDOM10 Multiple suppliers: Zoetis/Ilium
Thiopentone Troy Triothiopentone Multiple suppliers: Neon Laboratories, Jagsonphal Pharmaceuticals
Isoflurane (2 - 3 % in oxygen) Baxter AHN3636 Multiple suppliers: Baxter/VetOne
Amoxicillin parenteral GlaxoSmithKline JO1CA04 Multiple suppliers: GlaxoSmithKline/Merck
Bupivacaine (0.5% Injection 20 mL) Pfizer 005BUP001 Multiple suppliers: Pfizer/AstraZeneca
PVD Iodine Solution Jurox 61330 Multiple suppliers: Jurox/Orion
Chlorhexidine 5%w/v Jurox Chlorhex C 5L (SCRUB) Multiple suppliers: Jurox/Pfizer
Transdermal Fental Patch (75 μg/h) Janssen-Cilag S8-Dur7.5 Multiple suppliers: Sandoz
Buprenorphine iv Jurox 504410 Multiple suppliers: LGM Pharma
Atipamezole (Antisedan 0.06 mg/kg - 0.08 mg/kg) Zoetis PFIANT10 Multiple suppliers: Ilium
Oster Golden A5 2-Speed Clippers Oster 078005-140-003 Oster
20 mL luer lock syringe Terumo 6SS+20L Multiple suppliers: Medshop Australia/Terumo
21 G IV needle Terumo SG3-1225 Multiple suppliers:Medshop Australia/Terumo
#4 scalpel handle Austvet AD010/04 Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments
#22 scalpel baldes Austvet
Gillies tissue forceps Austvet AB430/15 Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments
Metzenbaum curved dissecting scissors Austvet AC101/14 Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments
Deaver retractor Surgical Instruments 23.75.03 Multiple suppliers: Surgical Instrument/Austvet
Hohmann retractor Austvet KA173/35 Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments
Mayo suture scissors Austvet AC911/14 Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments
Needleholder 14 cm  EliteMedical 18-1030 Multiple suppliers: EliteMedical/Austvet
CMT 3.5 mm Brad-Point Drill Carbatec 516-035-51 Multiple suppliers: Southeast Tool/Carbatec
Drill Bit Stop 4 mm Drill Warehouse 20121600 Multiple suppliers: Amazon
Bosch 10.8 V Cordless Angle Drill Get Tools Direct GWB10.8V-LIBB Multiple suppliers:Bunnings/Get Tools Direct
Autoclavable veterinary drill bag AustVet DRA043-AV AustVet
2-0 absorbable synthetic braided sutures Ethicon VCP335H Ethicon
3-0 absorbable synthetic braided sutures Ethicon VCP232H Ethicon
Siemens 3 Tesla Skyra Widebore MRI Siemens N/A Siemens
9.4 Tesla Agilent (Varian) MRI Agilent Technologies N/A Agilent Technologies
Atomscope HF 200 A Radiogaph Radlink 330003A Multiple Suppliers: Radlink/DLC Australia
Veterinary Pulse Oximiter DLC  192500A Multiple suppliers: DLC Australi Pty Ltd/AustVet

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hoy, D., March, L., et al. The global burden of low back pain: estimates from the Global Burden of Disease 2010 study. Ann Rheum Dis. 73, (6), 968-974 (2014).
  2. Luoma, K., Riihimäki, H., Luukkonen, R., Raininko, R., Viikari-Juntura, E., Lammine, A. Low back pain in relation to lumbar disc degeneration. Spine. 25, (4), 487-492 (2000).
  3. Daly, C., Ghosh, P., Jenkin, G., Oehme, D., Goldschlager, T. A Review of Animal Models of Intervertebral Disc Degeneration: Pathophysiology, Regeneration, and Translation to the Clinic. BioMed Res Int. 2016, (3), 5952165 (2016).
  4. Sahlman, J., Inkinen, R., et al. Premature vertebral endplate ossification and mild disc degeneration in mice after inactivation of one allele belonging to the Col2a1 gene for Type II collagen. Spine. 26, (23), 2558-2565 (2001).
  5. Melrose, J., Taylor, T., Ghosh, P., Holbert, C. Intervertebral disc reconstitution after chemonucleolysis with chymopapain is dependent on dosage: An experimental study in beagle dogs. Spine. 21, (1), (1996).
  6. Oehme, D., Goldschlager, T., Shimon, S., Wu, J. Radiological, Morphological, Histological and Biochemical Changes of Lumbar Discs in an Animal Model of Disc Degeneration Suitable for Evaluating the potential regenerative capacity of novel biological agents. J Tiss Sci Eng. (2015).
  7. Platenberg, R. C., Hubbard, G. B., Ehler, W. J., Hixson, C. J. Spontaneous disc degeneration in the baboon model: magnetic resonance imaging and histopathologic correlation. J Med Primatol. 30, (5), 268-272 (2001).
  8. Iatridis, J. C., Mente, P. L., Stokes, I. A. F., Aronsson, D. D., Alini, M. Compression-Induced Changes in Intervertebral Disc Properties in a Rat Tail Model. Spine. 24, (10), 996 (1999).
  9. Silberberg, R., Aufdermaur, M., Adler, J. H. Degeneration of the intervertebral disks and spondylosis in aging sand rats. Arch Pathol Lab Med. 103, (5), 231-235 (1979).
  10. Alini, M., Eisenstein, S. M., et al. Are animal models useful for studying human disc disorders/degeneration. Eur Spine J. 17, (1), 2-19 (2007).
  11. Lauerman, W. C., Platenberg, R. C., Cain, J. E., Deeney, V. F. Age-related disk degeneration: preliminary report of a naturally occurring baboon model. J Spinal Disord. 5, (2), 170-174 (1992).
  12. Platenberg, R. C., Hubbard, G. B., Ehler, W. J., Hixson, C. J. Spontaneous disc degeneration in the baboon model: magnetic resonance imaging and histopathologic correlation. J Med Primatol. 30, (5), 268-272 (2001).
  13. Nuckley, D. J., Kramer, P. A., Del Rosario,, Fabro, A., Baran, N., S,, Ching, R. P. Intervertebral disc degeneration in a naturally occurring primate model: radiographic and biomechanical evidence. J Orthop Res. 26, (9), 1283-1288 (2008).
  14. Wilke, H. J., Kettler, A., Claes, L. E. Are sheep spines a valid biomechanical model for human spines. Spine. 22, (20), 2365-2374 (1997).
  15. Sheng, S. -R., Wang, X. -Y., Xu, H. -Z., Zhu, G. -Q., Zhou, Y. -F. Anatomy of large animal spines and its comparison to the human spine: a systematic review. Eur Spine J. 19, (1), 46-56 (2010).
  16. Oehme, D., Goldschlager, T., et al. Lateral surgical approach to lumbar intervertebral discs in an ovine model. Scientific World J. 2012, (8), 873726 (2012).
  17. Youssef, J. A., McAfee, P. C., et al. Minimally invasive surgery: lateral approach interbody fusion: results and review. Spine. 35, (Suppl 26), S302-S311 (2010).
  18. Zhang, Y., Drapeau, S., An, H. S., Markova, D., Lenart, B. A., Anderson, D. G. Histological features of the degenerating intervertebral disc in a goat disc-injury model. Spine. 36, (19), 1519-1527 (2011).
  19. White, K., Taylor, P. Anaesthesia in sheep. In Practice. 22, (3), 126-135 (2000).
  20. Dart, C. Suggestions for Anaesthesia & Analgesia in Sheep. Available from: http://www.nslhd.health.nsw.gov.au/AboutUs/Research/Office/Documents/ACEC_Guideline_Anaesthesia_Analgesia_Sheep.pdf (2005).
  21. Kandziora, F., Pflugmacher, R., et al. Comparison between sheep and human cervical spines: an anatomic, radiographic, bone mineral density, and biomechanical study. Spine. 26, (9), 1028-1037 (2001).
  22. Oehme, D., Ghosh, P., et al. Mesenchymal progenitor cells combined with pentosan polysulfate mediating disc regeneration at the time of microdiscectomy: a preliminary study in an ovine model. J Neurosurg Spine. 20, (6), 657-669 (2014).
  23. Hunter, C. J., Matyas, J. R., Duncan, N. A. Cytomorphology of notochordal and chondrocytic cells from the nucleus pulposus: a species comparison. J Anat. 205, (5), 357-362 (2004).
  24. Hoogendoorn, R. J., Helder, M. N., Smit, T. H., Wuisman, P. Notochordal cells in mature caprine intervertebral discs. Eur Cells Mater. 10, (Suppl 3), (2005).
  25. Pohlmeyer, K. Zur vergleichenden Anatomie von Damtier, Schaf und Ziege: Osteologie und postnatale Osteogenese. (1985).
  26. Pfirrmann, C. W., Metzdorf, A., Zanetti, M., Hodler, J., Boos, N. Magnetic resonance classification of lumbar intervertebral disc degeneration. Spine. 26, (17), 1873-1878 (2001).
Модель дегенерации овечьего поясничного межпозвонкового диска, использующая боковую ретроперитонеальную дробную дробь
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lim, K. Z., Daly, C. D., Ghosh, P., Jenkin, G., Oehme, D., Cooper-White, J., Naidoo, T., Goldschlager, T. Ovine Lumbar Intervertebral Disc Degeneration Model Utilizing a Lateral Retroperitoneal Drill Bit Injury. J. Vis. Exp. (123), e55753, doi:10.3791/55753 (2017).More

Lim, K. Z., Daly, C. D., Ghosh, P., Jenkin, G., Oehme, D., Cooper-White, J., Naidoo, T., Goldschlager, T. Ovine Lumbar Intervertebral Disc Degeneration Model Utilizing a Lateral Retroperitoneal Drill Bit Injury. J. Vis. Exp. (123), e55753, doi:10.3791/55753 (2017).

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