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 Brug en lateral retroperitoneal Drill Bit Skade

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

Summary

Intervertebral disc degeneration er en væsentlig bidragyder til rygsmerter og en førende årsag til handicap verden over. Talrige dyremodeller af intervertebral skive degeneration eksisterer. Vi demonstrerer en ovine-model af intervertebral disc degeneration ved hjælp af en borekrone, der opnår en konsekvent skadesskade og reproducerbar grad af disk degeneration.

Abstract

Intervertebral disc degeneration er en væsentlig bidragyder til udviklingen af ​​rygsmerter og den førende årsag til handicap på verdensplan. Talrige dyremodeller af intervertebral skive degenerering er blevet udviklet. Den ideelle dyremodel bør nøje efterligne den menneskelige intervertebrale disk med hensyn til morfologi, biomekaniske egenskaber og fravær af notochordale celler. Den lændehvirvel intervertebrale skive model opfylder disse kriterier. Vi præsenterer en skovmodel af degeneration mellem hjerneskive, der udnytter boreskader ved hjælp af en lateral retroperitoneal tilgang. Den laterale tilgang reducerer signifikant snittet og den potentielle sygelighed forbundet med den traditionelle anterior tilgang til den oprindelige rygsøjle. Anvendelse af en borebitmetode til skade giver mulighed for at frembringe en konsistent og reproducerbar skade med præcise dimensioner, der initierer en konsekvent grad af intervertebral disdegeneration. Den ringformede focal karakterOg nucleus pulposus defekt nøjere efterligner den kliniske tilstand af focal intervertebral disc herniation. Får recover hurtigt efter denne procedure og er typisk mobil og spiser inden for en time. Intervertebral disc degeneration følger og får underkastes necropsy og efterfølgende analyse i perioder fra otte uger. Vi mener, at boreskadesmodellen for degeneration mellem hjernebrætskiverne giver fordele i forhold til mere konventionelle ringformede skademodeller.

Introduction

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

Lændesmerter er den største årsag til handicap verden over 1 . Lumbal intervertebral disc degeneration associeret diskogen smerte betragtes som en væsentlig bidragyder til lændesmerter 2 . Der er en stigende efterspørgsel på pålidelige dyremodeller af intervertebralskive sygdom for at udvide forståelsen af ​​degenerative processer og til undersøgelse af potentielle terapier.

Talrige dyremodeller for intervertebral skive degenerering eksisterer 3 . Dyrmodeller anvendt til undersøgelse af degenerativ disksygdom varierer i størrelse fra mus 4 til større pattedyr, såsom hunde 5 , får 6 og ikke-humane primater 7 . Metoder, der anvendes til at fremkalde intervertebral disc degeneration, kan bredt klassificeres i kategorierne af mekaniske ( fx intervertebral disk compression N 8 eller kirurgisk skade 6 ), kemisk ( f.eks. Kemisk nukleolyse 5 ) eller mindre almindeligvis spontan degeneration ( f.eks. Sandrotte 9 ).

I betragtning af kompleksiteten af ​​menneskelig intervertebral disdegeneration eksisterer der ikke en perfekt dyremodel. Imidlertid er vigtige overvejelser ved at vælge en passende dyremodel for at efterligne denne tilstand nøje identificeret 3 . Sådanne overvejelser indbefatter fraværet af notokordale celler (primitive celler med eventuel progenitorcellefunktion 10 fraværende fra den voksne nucleus pulposus hos mennesker, får, geder og kondrodystrofiske hunde, men forekommer hos de fleste pattedyr), ligheder i dyr og intervertebral disk størrelse i forhold til mennesker, Sammenlignelige biomekaniske kræfter til den kliniske tilstand, mekaniske og etiske overvejelser 3 .

Jove_content "> Ikke-menneskelige primater opfylder mange af de ovennævnte kriterier. Bavian og makak modeller af spontan intervertebral disdegeneration er blevet beskrevet 11 , 12 , 13. Begge arter bruger store mængder tid i oprejst eller halvretlige stillinger - en klar fordel I forhold til andre dyremodeller. Etisk og praktisk overvejelser ( f.eks. Udgifter, boliger, forsinket udbrud af spontan degeneration) begrænser deres anvendelse i mange institutioner.

Ryggsøjlen er en etableret model for degeneration mellem hjernehalvskiver, med fordele, herunder cellulære, biomekaniske og anatomiske ligheder med den menneskelige rygsøjle 10 , 14 , 15 . På trods af kvadrupedalens opdræt udsættes ovens lændehvirvelseskive for lignende belastninger på den menneskelige skiveS = "xref"> 14. Ægemodellen er også mere bredt accepteret fra et etisk perspektiv end ikke-menneskelige primatmodeller. Forskellige metoder er blevet beskrevet for at initiere den degenerative proces, hvoraf mange kræver direkte adgang til den intervertebrale disk. På grund af ophør af rygmarv i sakralområdet og nedbrydning af den bageste langsgående ligament i lændehvirvelsøjlen er de bageste tilgange til intervertebralskiven teknisk udfordrende og mindre almindeligt anvendt i fårene 16 . De traditionelle adgangsveje til lændehvirvelsøjlen, dvs. via anterolater eller anterolaterale tilgange, kræver store abdominale indsnit, er fyldt med risiko for brok og skade på indre indvolde og neurovaskulære strukturer 16 . Anvendelsen af ​​et relativt lille sideskæring væk fra afhængige abdominale områder kan reducere sådanne risici 17 .

Vi præsenterer et skov moDel af degenerativ lumbal intervertebral disksygdom ved brug af boreskader udført gennem en minimalt invasiv lateral tilgang og inspireret af Zhang et. Al 18 . Formålet med denne protokol er at muliggøre en pålidelig lændehvirvelskadesmodel, der let kan reproduceres, giver en konsekvent skade og er sikker og godt tolereret. Denne fremgangsmåde er velegnet til efterforskere, der søger at fremkalde en milder grad af lumbal intervertebral disdegeneration end den, der observeres ved traditionel kirurgisk annulotomi (upublicerede data) til undersøgelse af enten intervertebral disc degeneration eller regenerative terapier. Disse resultater vil blive beskrevet i en kommende publikation.

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 beskrevet i dette manuskript følger dyresundhedsretningslinjerne for Monash University Animal Ethics. Dyreetik godkendelse af denne protokol er blevet ydet af Monash University Animal Ethics. Etik godkendelsesnummer: MMCA / 2014/55

1. Fårforberedelse

BEMÆRK: Moderne mellem to og fire år blev brugt.

  1. Hurtigt får i 18 timer før anæstesi. Giv dyr adgang til vand indtil 6-12 timer før operationen 19 .
  2. Sedate dyr ved intravenøs injektion af medetomidin hydrochlorid (0,015-0,020 mg / kg) for at lette overførslen til operationssalen.
    BEMÆRK: Medetomidinhydrochloridet tjener til at reducere dyrestress og omrøring i forbindelse med adskillelse fra andre dyr til overførsel til operationssalen.
  3. Injicer thiopenton (10-13 ml / kg) til induktion af anæstesi ved ankomsten til operationssalen.
  4. Administrer profylaktisk intraVenøse antibiotika (amoxicillin 1 g IV) umiddelbart efter thiopenton injektion.
  5. Intubatfår ved anvendelse af en endotracheal tube 20 på størrelse 7,5-9 mm (indre diameter).
  6. Vedligehold anæstesi ved anvendelse af inhaleret isofluran (2-3%) i 100% oxygen ved en strømningshastighed på 2 L / min. Fastgør et pulsoximeter til fårets øre.
  7. Nøje overvåge fårens vitale tegn (hjertefrekvens, respirationsfrekvens og iltmætning via pulsoksymeter og observation) og bevidsthedsniveau.
    BEMÆRK: Indikatorer for lette bedøvelse, såsom spontan tygning, aktiv opkastning og spontane bevægelser, bør medføre en stigning i bedøvelsesniveauet. Røde flagskilt, der indikerer akut blødning af anæstesi, omfatter respiratorisk kompromis og alvorlig bradykardi. Rotation af øjet er ikke en konsistent indikator for dybden af ​​anæstesi hos får 19 .

2. Diskniveau og indsnit

  1. Indsamle sKræftværktøjer, der er nødvendige til denne procedure: veterinære klipper, 20 ml luerlåsesprøjte, 21G IV Nåle, # 4 skalpels håndtag, # 22 skalpeblade, Gillies vævstænger, Metzenbaum buet dissekeringssaks, Deaver retractor, Hohmann retractorblad, 3,5 mm Brad Punktboring, borestopstop, boremaskine, autoklaverbar veterinær boretaske, nåleholder, 2-0 absorberbare syntetiske flettet suturer, 3-0 absorberbar syntetisk flettet sutur og Mayo sutur saks.
  2. Forbered driftssalen. Rengør betjeningsbordet og instrumentholderen med 70% ethanol. Autoklaver alle kirurgiske instrumenter før operationen. Udfør præoperativ bedøvelse.
  3. Placer fårene på betjeningsbordet i højre sidestilling.
  4. Ved hjælp af elektroniske klipere, barberer du den region, der er defineret overlegen af ​​de nedre ribber, iferior ved iliacbenet, medialt af de kontralaterale lumbal tværgående processer og ca. 10 cm lateralt til de ipsilaterale lumbal tværgående processer.
  5. Palpate iliac crest, lumbal transverse processer (L1-6) og costo-vertebral vinkel for landemærkerne for kirurgisk incision site. Markér disse landemærker med en steril pen.
  6. Forbered den laterale mave ved at desinficere med klorhexidin og alkoholisk iodid antiseptisk vask.
  7. Overhold standard kirurgiske aseptiske teknikker gennem hele operationen. Det kirurgiske hold scrubs forud for operationen. Placer en steril firkantet firkantet draperi over det kirurgiske sted og en stor steril firkant drapering på overheadbordet.
    1. Steriliser alle elementer, der skal bruges inden for operationsstedet før operationen. Overvåg og vedligehold steriliteten af ​​det kirurgiske sted gennem hele operationen. Sørg for, at alle genstande indført i det sterile felt er sterile og overføres sterilt.
  8. Brug kirurgisk loupe forstørrelse og en forlygte for at lette visualisering under den kirurgiske procedure.
  9. Lav et langsgående snitVed hjælp af # 22 skalpelsbladet fastgjort til # 4 skalpels håndtag parallelt med og 1 cm anterior til en til to lumbal tværgående processer over og under de intervertebrale disk niveauer af interesse.
    BEMÆRK: Yderligere oplysninger om snitplanlægning findes i diskussionen.
  10. Brug den monopolar diatermi til at opdele det underliggende subkutane væv og det laterale aspekt af mavemuskulaturen; Led dissektionen mod spidserne af lumbal tværgående processer over og under de intervertebrale diske af interesse.
  11. Opdel thoracolumbar fascia langsgående ved sin tilknytning til tværgående processer.
  12. Visualiser og bevare de underliggende kvadratus lumborum , psoas muskler og de traverserende neurovaskulære bundt.
  13. Vedligeholde hemostase gennem proceduren ved hjælp af diatermi.
  14. Svæv fingrene mellem peritoneum og bagvægs muskulatur på den eksponerede intervertebrale diSc niveauer til at udføre digital stump dissektion.
  15. Træk kvadratus lumborum- og psoas-musklerne tilbage på posterolateralt grundlag ved hjælp af en Deaver-retraktor for yderligere udsættelse af de intervertebrale skiver.
  16. Palpate for de konkave intervertebrale legemer og de konvekse intervertebrale diske.
  17. Placér retraktorerne straks over pladerne og pas på at lændehårene ikke beskadiges.
  18. Ved hjælp af kirurgisk loupe forstørrelse med forlygte, identificer lændehårene, som er placeret ca. 1 cm caudal til den nedre endeplade.
  19. Udfør en intraoperativ lateral røntgen for at bekræfte diskniveauet. 21
    Bemærk: Radiograf indstillinger: 47kV; 4 mAs 21
  20. Afhængig af ønskede diskniveauer skal du udstille den intervertebrale disk ved at adskille de omgivende strukturer og vedhæftede filer som nedenfor.
    1. For niveauer L3 / 4 og derover, feje de muskulære vedhæftninger over diSc ved hjælp af digitale stumpdissektioner.
    2. For niveauer L4 / 5 og derunder fordeles de tykkere tendentiske muskelfunktioner over disken skarpt ved hjælp af bipolar diatermi og saks.
      BEMÆRK: L6 / S1-disken kan være vanskelig at få adgang til på grund af obstruktion af iliac-kammen. Hvis adgang ikke kan opnås via den laterale tilgang, kan en anterior tilgang anvendes.

3. Drill Bit Injury

BEMÆRK: Pre-operativ planlægning omfatter tildeling af skade- / behandlingsniveauer og kontrolniveauer. Yderligere information om niveauallokering findes i diskussionen.

  1. Definer boreindgangspunktet ved at observere venstre laterale og forreste ekstremiteter i den intervertebrale skive.
    BEMÆRK: Indgangspunktet er placeret midt på denne venstre anterolaterale kvadrant (defineret af diskens for- og laterale ekstremiteter). Boringen indsættes ved dette indgangspunkt med en bane rettet modMod midten af ​​de intervertebrale skiver og rettet lidt kranial til vinkelret.
  2. Monter en Brad-punkt borekrone i strømboringen. Sørg for, at borekronens diameter er lidt mindre end den intervertebrale skivehøjde, dvs. ~ 3,5 mm for lændehvirvel mellemhvirvelseskiven i 60-70 kg får.
    1. Påfør en borekronestop for at give en ubeskyttet borestiklængde på ca. halvdelen af ​​lændehvirvelens intervertebrale skive dvs. ~ 12 mm til lumbalintervertebralskiver i 60-70 kg får.
  3. Anbring borekronen på indgangspunktet og led den i en bane lidt kranial til midten af ​​den intervertebrale skive. Den lille kraniale vinkel er at minimere risikoen for endpladeskader.
  4. Før boringen langsomt ind i intervertebralskiven med boringen med lav effekt i 1 s. Juster banen på en let kranial eller kaudal måde, hvis der opstår for stor modstand
    BEMÆRK: SådanOverdreven modstand indikerer sandsynligvis kontakt med endepladen.

4. Lukning

  1. Når først hæmostase er opnået, vandes såret med Ringers 'opløsning.
  2. Udfør lagdelt lukning, fortrinsvis ved anvendelse af 2-0 absorberbare syntetiske flettet suturer til lateral abdominalvægsvæv og kontinuerlig 3-0 ufortyndet absorberbar syntetisk flettet subkutikulær sutur til huden.

5. Postoperativ ledelse

  1. Anbring et fentanyl-transdermalt plaster (75 μg / h) i inguinalområdet til postkirurgisk analgesi i 3 dage.
  2. Derudover skal du bruge intravenøs buprenorphin (0,005-0,01 mg / kg) til top-up analgesi, hvis det er nødvendigt.
  3. Stop indåndingsanæstesen. Når spontan vejrtrækning opstår, fjern det endotracheale rør.
  4. Tillad dyret at komme sig i et fastholdelsesbur under konstant observation.
    BEMÆRK: Dyret bør ikke efterlades uovervåget, indtil det har fået nok konscioUsynlighed for at bevare sternal recumbency.
  5. Når dyret er helt opmærksomt og stående, genindfører mad og vand. Når du først er blevet fuldt ud, skal du returnere dyret til dets operative anlæg, der holder pen med andre dyr.
  6. Overvåg nøje i 24 timer og fortsæt observation i en uge. Overvåg for tegn på postkirurgisk smerte eller nød.
    BEMÆRK: Postoperativ transdermal fentanylplast, der anvendes i tre dage, bør give tilstrækkelig analgesi. Yderligere smertestillende krav bør anmode om dyr anmeldelse.
  7. Foder fårene normalt, og lade fårene udføre normale aktiviteter uden begrænsning. Overhold fårene for evt. Tegn på neurologisk underskud, såsom lameness.
    BEMÆRK: Den intervertebrale skivefejl, der er produceret ved boreskadesmetoden, er anterolateralt på skiven, og skadesdybden er begrænset af borekronens stop til midkernen. Da de neurale elementer er placeret posterior / posterolaterale til den intervertebrale disk,Risikoen for neurale kompromitter sekundært til symptomatisk nucleus pulposus er fjernt. Denne anatomiske karakteristika for modellen udelukker anvendelsen af ​​neurologisk undersøgelse for at skelne mellem devertering af intervertebral skiver med og uden nucleus pulposus-herniation.
  8. Returner fårene til universitetets gård for at afvente eutanasi og necropsy i slutningen af ​​forsøgsperioden.

6. Eutanasi

  1. Udfør fårens eutanasi i et passende tidsinterval efter borekronens intervertebrale skadesskade.
  2. Injicer intravenøst ​​pentobarbitonnatrium (> 100 mg / kg) til 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 gennemgået baseline 3T magnetisk resonans imaging (MRI) til vurdering af underliggende intervertebral skive morfologi og degeneration. Får gennemgik yderligere intraoperativ lateral radiografi til bekræftelse af intervertebral diskniveau og beregning af diskhøjdeindeks. Et præoperativt sagittalt planskive fra 3T MR og en intraoperativ radiograf er vist i Figur 1 .

figur 1
Figur 1: Preoperativ 3T MR ( A ) og intraoperativ lateral radiograf ( B ). ( A ) Sagittal skive fra 3T MRI (3T T2-vægtet spin-ekkosekvens) af lændehvirvelsøjlen, der viser lændehvirvel 1/2 (L1 / 2) til lumbosacral (L6 / S1) intervertebrale skiver. Intervertebrale diske har et homogent hyperintens udseendeHvilket ikke viser tegn på signifikant præoperativ intervertebral disdegeneration. Bemærk, at lændehvirvelsøjlen normalt har seks lændehvirveler, og rygrækken slutter i sakralområdet. ( B ) Intraoperativ lateral radiografi (indstillinger: 47 kV; 4 mAs), der viser L1 / L2 og L6 / S1 intervertebrale diske med det kirurgiske instrument, der markerer L3 / L4 intervertebral disken. Skalestænger = 25 mm. Klik her for at se en større version af denne figur.

Efter operationen blev foder typisk genoprettet og var uafhængigt mobil inden for 1 time. Får blev observeret tæt i en uge og efterfølgende vendt tilbage til landbrugsjord indtil nekropsy ved 8 uger efter intervertebralskivebeskadigelse. Der opstod ingen bivirkninger. Ved 8 uger efter skadesskade blev fåren gennemgået nekropsy, røntgen og MR i lændehvirvelNes og behandling af diske til histologisk og biokemisk analyse.

Repræsentative postoperative billeder af det brutto morfologiske udseende og radiologiske 9,4T MRI-billeder af skadede lændehvirvelsinterverbrale diske efter 8 uger (56 dages) efterskade er vist i figur 2 . Det brutto morfologiske billede viser borekronens skadevæv, der trænger ind i annulus fibrosus og strækker sig ind i kernens pulposus. Dette er også tydeligt i 9,4T MR. Omfattende beskrivelse og analyse af resultatet af denne tilgang vil blive beskrevet i en kommende publikation med detaljeret modelvalideringsundersøgelse.

Figur 2
Figur 2: Brutto morfologiske og MR-billeder af skadet disk. ( A ). Brutto morfologisk billede af intervertebral disk, der demonstrerer injuRy-kanal-penetrerende annulus fibrosus (AF) og strækker sig ind i nucleus pulposus (NP). ( B ). 9,4T MRI (T2-vægtet hurtig spin-ekkosekvens) demonstrerer også skadevækkende penetration gennem AF til NP. Skalbjælke = 10 mm. Klik her for at se en større version af denne figur.

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 sideadgangs tilgang er effektiv og sikker uden postoperativ brok, abdominal sårets dehiscens eller infektion iagttaget i denne serie. Brugen af ​​borekronens skadesmodel med dybdestop giver en reproducerbar metode til at fremkalde en konsekvent mellemskibsskadesskade med kendt størrelse ( dvs. en dybdeskade på 3,5 mm diameter x 12 mm i dette studie). I vores erfaring frembringer denne metode en mindre alvorlig grad af disdegeneration end den, der observeres i konventionelt beskrevne ovale scalpel blade lumbal intervertebrale disk annulotomi modeller 6 , 22 (upublicerede data). Dette vil blive beskrevet i en kommende publikation.

Ved fremstilling af den indledende langsgående hudindsnit (trin 2.9) skal den nøjagtige længde og placering af snittet modificeres baseret på de ønskede diskniveauer. Flere overlegne diskniveauer (T12 / L1) kan være reaChed ved at udvide snittet til costovertebral vinklen, mens et snit der strækker sig til iliackampen giver adgang til den nedre lændehvirvelsøjlen (til L5 / L6). En 10 cm snit vil lette adgangen til tre til fire diskniveauer, mens et mindre fokuseret snit på 5 cm er nødvendigt for adgang til enkeltdiske. Vi foretrækker at udføre skader på to niveauer, normalt L2 / L3 og L3 / 4. Dette gør det muligt at anvende de tilstødende L1 / 2 og L4 / 5 intervertebrale diskniveauer som ubeskadigede interne kontroller. Når det er teknisk sikker, kan kirurgisk indgreb på et får afsluttes på mindre end en time med minimal blodtab og ubehag 18 . Det kritiske trin og den store tekniske udfordring ved denne teknik er at undgå endepladebeskadigelse under boreskive-skadesskade. Det er yderst vigtigt at definere de overlegne og dårligere marginer af den intervertebrale skive ved indgangspunktet for borebiten. Langsomt fremskridt boreren med lav hastighed ind i intervertenBjælkeskiven, der starter ca. vinkelret med let kranialvinkling, minimerer også risikoen for endeskader. Forlængelse af hudens snit kan kræves for at opnå tilstrækkelig vinkel på boret.

Enkle modifikationer af denne teknik inkluderer ændringer i borestørrelse og dybde, da disse vil blive dikteret af størrelsen af ​​dyre- og lumbalintervertebralskiverne. Denne tilgang kan bruges til pålideligt at inducere degenerering i de intervertebrale diske fra T12 / L1 til L5 / 6. Den retroperitoneale tilgang kan anvendes til at få adgang til den intervertebrale disk for at inducere degenerering af andre mekanismer 16 eller administrere eksperimentelle terapeutiske midler.

Begrænsninger af denne fremgangsmåde vedrører omfanget af den intervertebrale skadesskade og efterfølgende degeneration induceret ved denne fremgangsmåde. Hvis en efterforsker søger at fremkalde alvorlig intervertebral disc degeneration, andre mere aggressive metoder til skadesskadeSåsom skalpelsblad annulotomi 6 bør overvejes. Den akutte defekt, der produceres i intervertebralskiven ved borekronens metode til skade, er forholdsvis lille og kan ikke være velegnet til administration af terapeutiske midler på tidspunktet for skade.

Oval rygsøjlen blev valgt til mellemværte skive skademodel af flere grunde. Ikke-menneskelige primater, til trods for deres anatomiske og biomekaniske ligheder til den kliniske tilstand ( dvs. store mængder tid i oprejste og halvretstående stillinger), frembyder tilstrækkelige etiske og praktiske overvejelser for at forhindre deres udnyttelse i mange institutioner. Selvom en quadruped er fårens lændehvirvel-intervertebralskive anatomisk sammenlignelig og udsat for lignende biomekaniske påvirkninger på human lumbalintervertebralskive 16 , 18 . Får viser tabet af notokordale celler fra nucleus pulposus i tidlig voksenalder,Som gør mennesker 10 , 23 . Notochordalceller kan have progenitorcellefunktion og er blevet påvist at påvirke løbet af diskdegeneration gennem regenerering af diskmatrixen. Endelig, fra et pragmatisk synspunkt, er får hårdføre dyr, der er i stand til at tolerere operationen godt, er let tilgængelige og præsenterer en økonomisk gennemførlig mulighed 16 , 18 .

Geeden 18 er en anden dyremodel af lændehvirvelskivegeneration, der præsenterer mange af fordelene ved fårmodellen - tilsvarende størrelse, økonomisk gennemførlighed, modstandsdygtighed og fravær af notokordale celler i voksen 24 . Andre store dyremodeller præsenterer yderligere udfordringer - tilstedeværelsen af ​​notochordale celler i svinemodellen og etiske problemer, der kan være forbundet med hunde modeller. For en omfattende gennemgang af dyremodeller af interveRtebral disc degeneration, læseren er rettet mod en nylig gennemgang af Daly et. Al 3 .

Da skovintervertebralskiven demonstrerer spontant tab af notokordale celler og gennemgår progressiv degenerering med 23 år , er det afgørende at sikre sammenhæng i fåralderen i forsøg. Vi foretrækker at bruge moderfår i alderen to til fire år, da der i denne alder er ikke-celleceller nu fraværende 23 . Fra vores egen erfaring er der sket minimal spontan degeneration hos får i alderen fra to til fire år trods tab af notokordale celler. Desuden lukker fårens vertebrale kropsvækstplade ca. 24 måneder med hvirveldyrsvækst, der er ophørt med måneder tidligere 25 , hvilket minimerer risikoen for nogen indflydelse på diskregenerering fra hosliggende vækstpladceller. Moderne var foretrukne, fordi de er mindre aggressive end deres mandlige modstykker, der letter easiEr dyrehåndtering. Hvis man bruger får, anbefaler vi at bruge wethers.

I en undersøgelse foretaget af Zhang 18 ved anvendelse af en lignende metode til borebeskade, hvor en borekrone med en diameter på 4,5 mm blev indsat 15 mm dyb med manuel drejning på 360 ° for at producere diskdegeneration i geder, var der ingen statistisk signifikant forskel i radiografiske Pfirrmann degenerative score i de skadede diske sammenlignet med præoperative billeder. Der var imidlertid påviselige histologiske tegn på mild til moderat disdegeneration 26 . I modsætning til dette studie afslørede den brutto morfologiske og 9.4T MRI-analyse tegn på signifikante degenerative ændringer i lumbalintervertebralskiverne, hvilket angiver den betydelige fordel ved denne tilgang.

Anvendelsen og resultatet af denne metode vil blive beskrevet i en kommende publikation, der sammenligner boremetoden med intervertebralskivebeskadigelse tO den etablerede annulotomi metode i skægmodellen Denne metode kan også anvendes i fremtiden til undersøgelse af regenerative terapier.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer, at de ikke har konkurrerende finansielle interesser til at offentliggøre.

Acknowledgments

Dr. Chris Daly er modtageren af ​​Stiftelsen for Kirurgi Richard Jepson Research Scholarship. Forfatterne vil gerne takke Dr. Anne Gibbon, Dr. Dong Zhang og personalet hos Monash Animal Services, Monash University for deres hjælp til dyrkirurgi og pleje.

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 Brug 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