Waiting
Login processing...

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

Medicine

Ovine Lumbar Intervertebral Disc Degeneration Model Bruke en lateral retroperitoneal Drill Bit Skade

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

Summary

Intervertebral disc degenerasjon er en betydelig bidragsyter til ryggsmerter og en ledende årsak til funksjonshemning over hele verden. Tallrike dyremodeller av intervertebral skive degenerasjon eksisterer. Vi demonstrerer en ovnmodell av devertering i hjernen, ved hjelp av en borekrone, som oppnår en konsistent skadesskade og reproduserbart nivå av skivedegenerasjon.

Abstract

Intervertebral disc degenerasjon er en betydelig bidragsyter til utviklingen av ryggsmerter og den ledende årsaken til funksjonshemning over hele verden. Tallrike dyremodeller med intervertebral skive degenerasjon er blitt utviklet. Den ideelle dyremodellen bør nøye etterligne den menneskelige intervertebrale disken med hensyn til morfologi, biomekaniske egenskaper og fravær av notokordale celler. Lårbenen intervertebral plate modellen oppfyller disse kriteriene. Vi presenterer en ovine modell av degenerasjon mellom hjernebrusk skiver ved hjelp av en boreskade gjennom en lateral retroperitoneal tilnærming. Den laterale tilnærmingen reduserer betydelig snittet og potensiell sykelighet forbundet med den tradisjonelle fremre tilnærming til ryggraden. Utnyttelse av en bore-bit metode for skade gir muligheten til å produsere en konsekvent og reproducerbar skade, med presise dimensjoner, som initierer en konsekvent grad av intervertebral disdegenerasjon. Den ringformede fokalitetenOg kjernepulposusdefekt nemmere etterligner den kliniske tilstanden til fokal intervertebral plateherniasjon. Får utvinne raskt etter denne prosedyren og er vanligvis mobil og spiser i løpet av en time. Intervertebral disc degenerasjon følger og får gjennomgår nekropsy og etterfølgende analyse i perioder fra åtte uker. Vi mener at borehodeskademodellen for degenerasjon mellom hjernebruskene gir fordeler over flere konvensjonelle ringformede skademodeller.

Introduction

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

Ryggsmerter er den ledende årsaken til funksjonshemming over hele verden 1 . Lumbal intervertebral disc degenerasjon assosiert diskogen smerte anses å være en betydelig bidragsyter til smerter i ryggsmerter 2 . Det er en økende etterspørsel etter pålitelige dyremodeller av intervertebral disksykdom for å øke forståelsen av degenerative prosesser og for undersøkelse av potensielle terapier.

Tallrike dyremodeller for intervertebral disdegenerasjon eksisterer 3 . Dyrmodeller som brukes i undersøkelsen av degenerativ disksykdom varierer i størrelse fra mus 4 til større pattedyr som hunder 5 , sau 6 og ikke-humane primater 7 . Metoder som brukes til å fremkalle intervertebral skive degenerasjon kan bredt klassifiseres i kategorier av mekaniske ( f.eks. Intervertebral disk komprimering N 8 eller kirurgisk skade 6 ), kjemisk ( f.eks. Kjemisk nukleolyse 5 ) eller mindre vanlig spontan degenerasjon ( f.eks . Sandrot 9 ).

Gitt kompleksiteten av menneskelig intervertebral disdegenerasjon eksisterer ikke en perfekt dyremodell. Imidlertid er viktige hensyn ved å velge en passende dyremodell for å etterligne denne tilstanden, blitt identifisert 3 . Slike overvejelser inkluderer fraværet av notokordale celler (primitive celler med mulig progenitorcellefunksjon 10 fraværende fra den voksne nucleus pulposus hos mennesker, sauer, geiter og kondrodystrofiske hunder, men er tilstede hos de fleste pattedyr), likheter i dyr og intervertebral plate størrelse i forhold til mennesker, Sammenlignbare biomekaniske krefter til den kliniske tilstanden, mekanistiske og etiske hensyn 3 .

Jane_content "> Ikke-menneskelige primater oppfyller mange av de ovennevnte kriteriene. Baboon og macaque modeller av spontan intervertebral disdegenerasjon er beskrevet 11 , 12 , 13. Begge artene tilbringer store mengder tid i oppreist eller halvopprettelige stillinger - en klar fordel I forhold til andre dyremodeller. Etisk og praktisk hensyn ( f.eks. Utgifter, boliger, forsinket utbrudd av spontan degenerasjon) begrenser bruken av dem i mange institusjoner.

Den ovre ryggraden er en etablert modell for devertering av intervertebral skive, med fordeler som cellulære, biomekaniske og anatomiske likheter med den menneskelige ryggraden 10 , 14 , 15 . Til tross for fjærføddens oppdrett, blir lammeskjøtens intervertebrale plate utsatt for lignende påkjenninger til den menneskelige platenS = "xref"> 14. Ovemodellen er også mer allment akseptert, fra et etisk perspektiv, enn ikke-menneskelige primatmodeller. Forskellige metoder har blitt beskrevet for å initiere degenerative prosesser, hvorav mange krever direkte tilgang til intervertebralskiven. På grunn av oppsigelsen av ryggmargen i sakralområdet og endring av det bakre langsgående ligamentet i lumbale ryggrad, er bakre tilnærminger til intervertebralskiven teknisk utfordrende og mindre vanlig i sauen 16 . De tradisjonelle tilgangsruterne til lårhvirvelen, dvs. via anterior eller anterolaterale tilnærminger, krever store abdominale snitt, har stor risiko for brokk og skade på indre vev og neurovaskulære strukturer 16 . Bruken av et relativt lite sideskjæring vekk fra avhengige abdominalområder kan redusere slike risikoer 17 .

Vi presenterer et sau moDel av degenerativ lumbal intervertebral disksykdom ved bruk av boreskader utført gjennom en minimal invasiv lateral tilnærming, og inspirert av Zhang et. Al 18 . Målet med denne protokollen er å muliggjøre en pålitelig lumbalskivebeskyttelsesmodell som lett kan reproduseres, gir konsekvent skade, og er trygt og godt tolerert. Denne tilnærmingen er velegnet til etterforskere som forsøker å indusere en milder grad av lumbal intervertebral disdegenerasjon enn det som observeres ved tradisjonell kirurgisk annulotomi (upubliserte data) for undersøkelse av enten intervertebral disc degenerasjon eller regenerativ behandling. Disse funnene vil bli beskrevet i en kommende publikasjon.

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

Protokollen som er detaljert i dette manuskriptet følger dyrs retningslinjer for Monash University Animal Ethics. Dyreetikk godkjenning for denne protokollen er gitt av Monash University Animal Ethics. Etikk godkjenningsnummer: MMCA / 2014/55

1. Saupreparasjon

MERK: Åre i alderen to til fire år ble brukt.

  1. Rask sau i 18 timer før anestesi. Gi dyr tilgang til vann til 6-12 timer før operasjonen 19 .
  2. Sedate dyr ved intravenøs injeksjon av medetomidin hydroklorid (0,015-0,020 mg / kg) for å lette overføringen til operasjonspakken.
    MERK: Medetomidinhydrokloridet tjener til å redusere dyrestress og agitasjon assosiert med separasjon fra andre dyr for overføring til operasjonssuite.
  3. Injiser thiopenton (10-13 ml / kg) for induksjon av anestesi ved ankomst til operasjonspakken.
  4. Administrer profylaktisk intraVenøse antibiotika (amoxicillin 1 g IV) umiddelbart etter tiopentoninjeksjon.
  5. Intuber sau med en størrelse på 7,5-9 mm (indre diameter) endotrakeale rør 20 .
  6. Oppretthold anestesi ved å bruke inhalert isofluran (2-3%) i 100% oksygen ved en strømningshastighet på 2 liter / min. Fest et pulsoksymeter til sauens øre.
  7. Følg nøye med sauens vitale tegn (hjertefrekvens, respirasjonsfrekvens og oksygenmetning via pulsoksymeter og observasjon) og bevissthetsnivå.
    MERK: Indikatorer for lette anestesi som spontan tygging, aktiv oppblåsthet og spontane bevegelser bør gi økt nivå av bedøvelse. Røde fargeskilt som indikerer akutt lettelse av anestesi inkluderer respiratorisk kompromiss og alvorlig bradykardi. Rotasjon av øyet er ikke en konsekvent indikator for dybde av anestesi hos sauer 19 .

2. Disknivå og innsnitt

  1. Samle sKrevende verktøy som trengs for denne prosedyren: veterinærklippere, 20 ml luerlåsesprøyte, 21G IV Nåle, # 4 skalpellhåndtak, # 22 skalpellblad, Gillies vevpinne, Metzenbaum buet disseksjonssaks, Deaver retractor, Hohmann retractorblad, 3,5 mm Brad Punktboring, borestoppstopp, drill, autoklaverbar veterinær boretaske, nåleholder, 2-0 absorberbare syntetiske flettede suturer, 3-0 absorberbar syntetisk flettet sutur og Mayo sutur saks.
  2. Forbered operasjonspakken. Rengjør operativbordet og instrumentholderen med 70% etanol. Autoklaver alle kirurgiske instrumenter før operasjonen. Utfør preoperativ anestetikkontroll.
  3. Plasser sauen på betjeningsbordet i høyre sidestilling.
  4. Ved hjelp av elektroniske clippers, barbere regionen definert overlegen av de nedre ribber, iferiorly av iliacbenet, medialt av de kontralaterale lumbale transversale prosessene og ca. 10 cm lateralt til de ipsilaterale lumbale transversale prosessene.
  5. Palpate iliac crest, lumbal transverse prosesser (L1-6) og costo-vertebral vinkel for landemerkene for kirurgisk snittsted. Merk disse landemerkene med en steril penn.
  6. Forbered den laterale buken ved å desinfisere med klorhexidin og alkoholisk jodid antiseptisk vask.
  7. Følg standard kirurgiske aseptiske teknikker gjennom hele operasjonen. Det kirurgiske laget scrubs før operasjonen. Plasser et sterilt fenestrert firkantet drap over kirurgisk område, og en stor steril firkantet drap på overheadbordet.
    1. Steriliser alle gjenstander som skal brukes i operasjonsstedet før operasjonen. Overvåk og vedlikehold steriliteten til det kirurgiske området gjennom hele operasjonen. Sørg for at alle gjenstander som er introdusert i sterilt felt, er sterile og overføres sterilt.
  8. Bruk kirurgisk loupe forstørrelse og en forlykt for å lette visualisering under den kirurgiske prosedyren.
  9. Lag et langsgående snittVed hjelp av # 22 skalpellbladet festet til # 4 skalpellhåndtaket parallelt med og 1 cm fremre for en til to lumbale transversale prosesser over og under intervertebrale disknivåer av interesse.
    MERK: Ytterligere informasjon om snittplanlegging finner du i diskusjonen.
  10. Bruk den monopolar diatermi til å dele det underliggende subkutane vevet og det laterale aspektet av bukveggmuskulaturen; Dirigere disseksjonen mot spissene av lumbale transversale prosesser over og under de intervertebrale diskene av interesse.
  11. Del thoracolumbar fascia langsgående ved sitt vedlegg til de tverrgående prosessene.
  12. Visualisere og bevare de underliggende kvadratus lumborum , psoas muskler og de kryssende nevrovaskulære bunter.
  13. Opprettholde hemostase gjennom prosedyren ved bruk av diatermi.
  14. Snu fingrene mellom peritoneum- og bakre bukveggmuskulaturens plan på den eksponerte intervertebrale diSc nivåer for å utføre digital stum disseksjon.
  15. Trekk kvadratus lumborum- og psoas-musklerne posterolateralt ved hjelp av en Deaver-retractor for ytterligere eksponering av de intervertebrale skivene.
  16. Palpate for de konkave intervertebrale legemene og de konvekse intervertebrale plater.
  17. Plasser retractors umiddelbart over platene og pass på at lumbale karene ikke er skadet.
  18. Ved hjelp av kirurgisk loupe forstørrelse med forlygte, identifisere lumbale karene som ligger ca 1 cm caudal til den nedre endeplaten.
  19. Utfør en intraoperativ lateral røntgen for å bekrefte disknivået. 21
    Merk: Radiografinnstillinger: 47kV; 4 mAs 21
  20. Avhengig av ønsket disknivå, eksponerer den intervertebrale disken ved å skille de omkringliggende strukturer og vedlegg som nedenfor.
    1. For nivåer L3 / 4 og over, sveip bort de muskulære vedleggene over diSc ved hjelp av digitale stumpe disseksjoner.
    2. For nivåer L4 / 5 og under, del skarpt tykkere tynne muskulære vedlegg over platen ved hjelp av bipolar diatermi og saks.
      MERK: L6 / S1-platen kan være vanskelig å få tilgang på på grunn av obstruksjon av iliac-kammen. Hvis tilgang ikke kan oppnås via lateral tilnærming, kan en anterior tilnærming benyttes.

3. Drill Bit Injury

MERK: Pre-operativ planlegging inkluderer tildeling av skade / behandlingsnivåer og kontrollnivåer. Ytterligere informasjon om nivåallokering finnes i diskusjonen.

  1. Definer boreinngangspunktet ved å observere venstre laterale og fremre ekstremiteter av intervertebralskiven.
    MERK: Inngangspunktet befinner seg midt på denne venstre anterolaterte kvadrant (definert av diskens fremre og laterale ekstremiteter). Boret settes inn ved dette inngangspunktet med en bane rettet motMot midten av de intervertebrale skivene og rettet litt kranial til vinkelrett.
  2. Monter en Brad-punkt-borekrone i kraftboringen. Forsikre deg om at borekronens diameter er litt mindre enn intervertebral platehøyde, dvs. ~ 3,5 mm for lumbal intervertebral plate i 60-70 kg får.
    1. Påfør en borestoppstopp for å gi en ubeskyttet boreslengde på omtrent halvparten av lumbale intervertebralskiven, dvs. ~ 12 mm for lumbale intervertebrale skiver i 60-70 kg får.
  3. Påfør borkronen til inngangspunktet og led den i en bane litt kranial til midten av intervertebralskiven. Den lille kranialvinklingen er å minimere risikoen for endeskader.
  4. Før borkronen langsomt inn i intervertebralskiven med boret på lavt strømforbruk i 1 s. Juster banen i en liten kranial eller caudal mote hvis det oppstår for høy motstand
    MERK: SlikeOverdreven motstand indikerer sannsynligvis kontakt med endeskiven.

4. Lukking

  1. Når hemostase er oppnådd, irrigere såret med Ringers 'løsning.
  2. Utfør lagdelt lukking, fortrinnsvis ved bruk av 2-0 absorberbare, syntetiske flettede suturer til vev i lateral abdominalvegg og kontinuerlig 3-0 ufortynnet, absorberbar, syntetisk flettet subkutikulær sutur til huden.

5. Postoperativ ledelse

  1. Plasser et fentanylplaster (75 μg / h) i inguinalområdet for postkirurgisk analgesi i 3 dager.
  2. I tillegg skal du bruke intravenøs buprenorfin (0,005-0,01 mg / kg) for opphopning av analgesi hvis nødvendig.
  3. Stopp innåndingsbedøvelsen. Når spontan pust oppstår, fjern endotrachealrøret.
  4. La dyret gjenopprette seg i et fastholdelsesbur under konstant observasjon.
    MERK: Dyret bør ikke legges uovervåket til det har fått tilstrekkelig konsentrasjonUsness å beholde sternal recumbency.
  5. Når dyret er fullstendig våken og stående, innfør mat og vann igjen. Når du er helt gjenopprettet, returner du dyret til dets operative anlegg som holder penn med andre dyr.
  6. Overvåk nøye i 24 timer og fortsett å observere i en uke. Overvåk for bevis på post-kirurgisk smerte eller nød.
    MERK: Postoperativ transdermal fentanylpatch som brukes i tre dager, bør gi tilstrekkelig analgesi. Ytterligere smertestillende krav bør bære dyr anmeldelse.
  7. Gi fårene normalt, og la sauene utføre normale aktiviteter uten begrensning. Vær oppmerksom på sauen for evt. Tegn på nevrologisk underskudd som hånlighet.
    MERK: Den intervertebrale skivefeilen som er produsert av boreskadesmetoden, ligger på den anterolaterale siden av skiven, og skadedybden er begrenset av borekronen stopper til midtkjernen. Som nevrale elementer er plassert posterior / posterolaterale til den intervertebrale disken,Risikoen for neural kompromiss sekundært til symptomatisk kjerne pulposus er fjernt. Denne anatomiske egenskapen til modellen utelukker bruken av nevrologisk undersøkelse for å skille mellom devertering av intervertebral skive med og uten nukleopulposus-herniasjon.
  8. Return sauene til universitetets gård for å avvente eutanasi og nekrops ved slutten av forsøksperioden.

6. Eutanasi

  1. Utfør sauer eutanasi i et passende tidsintervall etter borekroner mellom vertebrale skader.
  2. Injiser intravenøs pentobarbitonnatrium (> 100 mg / kg) for eutanasi.

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

Pre-operativt, får undergikk baseline 3T magnetisk resonans imaging (MRI) for vurdering av underliggende intervertebral skive morfologi og degenerasjon. Sau gjennomgikk ytterligere intraoperativ lateral radiografi for bekreftelse av intervertebral plate nivå og beregning av platehøydeindeks. En preoperativ sagittalplanskive fra 3T MR og en intraoperativ radiografi er vist i figur 1 .

Figur 1
Figur 1: Preoperativ 3T MR ( A ) og Intraoperativ Lateral Radiograph ( B ). ( A ) Sagittal skive fra 3T MRI (3T T2-vektet spin-ekkosekvens) av lumbale ryggrad som viser lumbale 1/2 (L1 / 2) til lumbosakral (L6 / S1) mellomvertebrale skiver. Intervertebrale skiver har et homogent hyperintens utseendeIndikerer ingen tegn på signifikant preoperativ intervertebral disdegenerasjon. Legg merke til at lændehvirvelsyren vanligvis har seks lumbale vertebrae, og ryggmargenen slår ut i sakralområdet. ( B ) Intraoperativ lateral radiografi (innstillinger: 47 kV; 4 mAs) som viser L1 / L2 og L6 / S1 mellomvertebrale skiver med det kirurgiske instrument som markerer L3 / L4 mellomvertebralskiven. Skalestenger = 25 mm. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Etter operasjonen ble sauene vanligvis gjenopprettet og var uavhengig mobil innen 1 time. Får ble observert nøye i en uke, og ble deretter returnert til jordbruksmark til nekropsy ved 8 uker etter intervertebralskiveskade. Det oppsto ingen bivirkninger. Ved 8 uker etter skadesskade, gjennomgikk sauen nekropsy, røntgen og MR i lumbalspiNes og behandling av plater for histologisk og biokjemisk analyse.

Representative postoperative bilder av det brutto morfologiske utseendet og radiologiske 9,4T MRI-bilder av skadede lårvegger i intervertebralskivene etter 8 uker (56 dager) etterskade er vist i figur 2 . Det brutto morfologiske bildet viser borkronens skadevæsken som trenger inn i ringrommet fibrosus og strekker seg inn i kjernepulposuset. Dette er også tydelig i 9,4T MR. Omfattende beskrivelse og analyse av utfallet av denne tilnærmingen vil bli beskrevet i en kommende publikasjon som beskriver modellvalideringsstudien.

Figur 2
Figur 2: Brutto morfologiske og MR bilder av skadet plate. ( A ). Brutto morfologisk bilde av intervertebral disk som demonstrerer injuRykk gjennomtrengende annulus fibrosus (AF) og strekker seg inn i kjerne pulposus (NP). ( B ). 9,4T MRI (T2-vektet hurtig-spin-ekkosekvens) demonstrerer også skadekanalen som penetrerer gjennom AF til NP. Skalbjelke = 10 mm. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

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

Denne minimalt invasive sidestangstilgang er effektiv og sikker uten postoperativ brokk, abdominal sårets deksis eller infeksjon observert i denne serien. Bruken av borekronens skadesmodell med dybdestopp gir en reproduserbar metode for å fremkalle en konsekvent mellomvertebruskskade av kjent dimensjon ( dvs. en 3,5 mm diameter x 12 mm dybdeskade i denne studien). I vår erfaring, produserer denne metoden en mindre alvorlig grad av skive degenerasjon enn det som observeres i konvensjonelt beskrevet ovenneskalpelblad lumbale intervertebrale disksirkotomi modeller 6 , 22 (upubliserte data). Dette vil bli beskrevet i en kommende publikasjon.

Ved å lage den innledende lengdesnittet på huden (trinn 2.9), bør den nøyaktige lengden og plasseringen av snittet modifiseres basert på de ønskede disknivåene. Flere overlegne disknivåer (T12 / L1) kan være reaChed ved å utvide snittet til costovertebral vinkelen, mens et snitt som strekker seg til iliac-kammen vil tillate tilgang til den nedre lumbale ryggraden (til L5 / L6). En 10 cm kutt vil legge til rette for tilgang til tre til fire disknivåer, mens et mindre fokusert snitt på 5 cm er nødvendig for tilgang til enkeltskiver. Vi foretrekker å utføre skade på to nivåer, vanligvis L2 / L3 og L3 / 4. Dette gjør at de tilstøtende L1 / 2 og L4 / 5 intervertebrale disknivåene kan benyttes som ikke-skadede interne kontroller. Når det er teknisk selvsikkert, kan kirurgisk prosedyre på ett sau gjennomføres på mindre enn en time med minimal blodtap og ubehag 18 . Det kritiske trinnet og den store tekniske utfordringen ved denne teknikken er å unngå endeskader under borekjerskader. Det er av største betydning å definere de overlegne og dårligere margene av den intervertebrale disken ved inngangspunktet til borkronen. Langsomt å utvikle boret med lav hastighet inn i intervertenBralskive, som starter omtrent vinkelrett med liten kranialvinkling, minimerer også risikoen for endeskader. Forlengelse av hudinnsnittet kan være nødvendig for å oppnå tilstrekkelig vinkel på boret.

Enkle modifikasjoner på denne teknikken inkluderer endringer i borestørrelse og dybde, da disse vil bli diktert av størrelsen på dyre- og lumbalintervertebralskivene. Denne tilnærmingen kan brukes til å påføre pålitelig degenerasjon i intervertebralskivene fra T12 / L1 til L5 / 6. Den retroperitoneale tilnærmingen kan benyttes for å få tilgang til intervertebralskiven for å indusere degenerasjon ved hjelp av andre mekanismer 16 eller administrere eksperimentelle terapeutiske midler.

Begrensninger av denne tilnærmingen vedrører omfanget av intervertebral plate skader og påfølgende degenerasjon indusert av denne tilnærmingen. Hvis en etterforsker søker å fremkalle alvorlig intervertebral skive degenerasjon, andre aggressive metoder for skadesskadeSom skalpellblad-ringotomi 6 bør vurderes. Den akutte defekten som produseres i intervertebralskiven ved boremetoden for skade er relativt liten, og kan ikke være velegnet til administrering av terapeutiske midler ved skade.

Den ovre ryggraden ble valgt for intervertebral plate skadesmodell av flere grunner. Ikke-menneskelige primater, til tross for deres anatomiske og biomekaniske likheter med den kliniske tilstanden ( dvs. store mengder tid i oppreist og halvopprettelige stillinger), presenterer tilstrekkelige etiske og praktiske hensyn for å forhindre deres utnyttelse i mange institusjoner. Selv om det er en quadruped, er lårbenet intervertebral skive anatomisk sammenlignbar og eksponert for lignende biomekaniske påkjenninger til human lumbal intervertebral plate 16 , 18 . Får demonstrerer tap av notokordale celler fra kjernen pulposus i tidlig voksen alder,Som gjør mennesker 10 , 23 . Notochordalceller kan ha progenitorcellefunksjon og har blitt påvist å påvirke løpet av diskdegenerasjon gjennom regenerering av diskmatrisen. Til slutt, fra et pragmatisk perspektiv, får er hardharde dyr som er i stand til å tolerere kirurgi, er lett tilgjengelige, og presenterer et økonomisk gjennomførbart alternativ 16 , 18 .

Geiten 18 er en annen dyremodell av lumbalskive degenerasjon som presenterer mange av fordelene ved saumodellen - tilsvarende størrelse, økonomisk mulighet, elastisitet og fravær av notokordale celler i voksen 24 . Andre store dyremodeller presenterer ytterligere utfordringer - tilstedeværelsen av notokordale celler i svinemodellen, og etiske problemer som kan knyttes til hundemodeller. For en omfattende gjennomgang av dyremodeller av interveRtebral disc degenerasjon, leseren er rettet til en nylig gjennomgang av Daly et. Al 3 .

Ettersom intervertebralskiven på sauer viser spontant tap av notokordale celler og gjennomgår progressiv degenerasjon med 23 år , er det avgjørende å sikre konsistens av fåralder i forsøk. Vi foretrekker å bruke moderfår i alderen to til fire år, da i denne alderen er ikke-smittsomme celler nå fraværende 23 . Fra vår egen erfaring har det skjedd minimal spontan degenerasjon hos sau i alderen fra to til fire år til tross for tap av notokordale celler. Videre lukker vevsplattformens vekstplate ved ca. 24 måneder med vertebral kroppsvekst som har opphørt måneder tidligere 25 , noe som minimerer risikoen for noen påvirkning på diskregenerering fra tilstøtende vekstplaterceller. Åre ble foretrukket fordi de er mindre aggressive enn sine mannlige kolleger som letter easiEr dyrehåndtering. Hvis man får sau, anbefales det å bruke wethers.

I en studie av Zhang 18 ved bruk av en lignende metode for boreskade, hvor en borekrone som målt på 4,5 mm i diameter ble satt inn 15 mm dyp med manuell rotasjon på 360 ° for å produsere skivedegenerasjon i geiter, var det ingen statistisk signifikant forskjell i radiografiske Pfirrmann degenerative score i de skadde platene i forhold til preoperative bilder. Det var imidlertid påviselige histologiske bevis på mild til moderat disdegenerasjon 26 . I motsetning til denne studien viste brutto morfologisk og 9,4T MR-analyse bevis for signifikante degenerative endringer i lumbalintervertebralskivene, noe som indikerer den betydelige fordelen med denne tilnærmingen.

Søknaden og utfallet av denne metoden vil bli beskrevet i en kommende publikasjon som sammenligner boremetoden med intervertebral plate skader tO den etablerte annulotomimetoden i saumodellen. Denne metoden kan også brukes i fremtiden for undersøkelse av regenerativ terapi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer at de ikke har konkurrerende økonomiske interesser å avsløre.

Acknowledgments

Dr. Chris Daly er mottaker av Stiftelsen for Kirurgi Richard Jepson Research Scholarship. Forfatterne vil gjerne takke Dr. Anne Gibbon, Dr. Dong Zhang og ansatte i Monash Animal Services, Monash University for deres hjelp med dyrkirurgi og omsorg.

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).
Ovine Lumbar Intervertebral Disc Degeneration Model Bruke en lateral retroperitoneal Drill Bit Skade
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