Ovine Lumbar Intervertebral Disc Degeneration Model Bruke en lateral retroperitoneal Drill Bit Skade
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
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.
Protocol
Representative Results
Discussion
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 ovenneskal…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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
| 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 |
References
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Nuckley, D. J., Kramer, P. A., Del Rosario, ., Fabro, A., Baran, N., S, R. P., Ching, Intervertebral disc degeneration in a naturally occurring primate model: radiographic and biomechanical evidence. J Orthop Res. 26 (9), 1283-1288 (2008).
- Wilke, H. J., Kettler, A., Claes, L. E. Are sheep spines a valid biomechanical model for human spines. Spine. 22 (20), 2365-2374 (1997).
- 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).
- Oehme, D., Goldschlager, T., et al. Lateral surgical approach to lumbar intervertebral discs in an ovine model. Scientific World J. 2012 (8), 873726 (2012).
- 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).
- 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).
- White, K., Taylor, P. Anaesthesia in sheep. In Practice. 22 (3), 126-135 (2000).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Pohlmeyer, K. . Zur vergleichenden Anatomie von Damtier, Schaf und Ziege: Osteologie und postnatale Osteogenese. , (1985).
- 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).
