Summary
La dégénérescence des disques intervertébraux contribue grandement à la douleur dorsale et à la principale cause d'invalidité dans le monde entier. De nombreux modèles animaux de dégénérescence du disque intervertébral existent. Nous démontrons un modèle ovine de dégénérescence du disque intervertébral, en utilisant un foret, ce qui permet une lésion uniforme du disque et un niveau reproductible de dégénérescence du disque.
Abstract
La dégénérescence des disques intervertébraux contribue grandement au développement des maux de dos et à la principale cause d'invalidité dans le monde entier. De nombreux modèles animaux de dégénérescence du disque intervertébral ont été développés. Le modèle animal idéal devrait imiter étroitement le disque intervertébral humain en ce qui concerne la morphologie, les propriétés biomécaniques et l'absence de cellules notochordales. Le modèle de disque intervertébral lombaire du mouton répond à ces critères. Nous présentons un modèle ovine de dégénérescence du disque intervertébral en utilisant une blessure de forage par une approche rétropéritonéale latérale. L'approche latérale réduit considérablement l'incision et la morbidité potentielle associée à l'approche antérieure traditionnelle de la colonne vertébrale ovine. L'utilisation d'une méthode de blessure par forage permet de produire une lésion cohérente et reproductible, de dimensions précises, qui déclenche un degré constant de dégénérescence du disque intervertébral. La nature focale de l'annulaireEt le défaut du noyau pulposus imite de manière plus étroite l'état clinique de la hernie discale intervertébrale focale. Les moutons se remettent rapidement après cette procédure et sont généralement mobiles et mangent dans l'heure. La dégénérescence du disque intervertébral s'ensuit et les moutons subissent une nécropsie et une analyse ultérieure à des périodes de huit semaines. Nous croyons que le modèle de blessure par percussion de la dégénérescence du disque intervertébral offre des avantages par rapport aux modèles de blessures annulaires plus conventionnels.
Introduction
La douleur du bas du dos est la principale cause de l'invalidité dans le monde 1 . La dégénérescence du disque intervertébral lombaire associée à la douleur discogène est considérée comme un facteur important de la douleur au bas du dos 2 . Il existe une demande croissante de modèles animaux fiables de maladies du disque intervertébral pour élargir la compréhension du processus dégénératif et pour l'étude des thérapies potentielles.
Nombreux modèles animaux de dégénérescence des disques intervertébraux existent 3 . Les modèles d'animaux utilisés dans l'étude de la maladie dégénérative du disque varient en taille de souris 4 à des mammifères plus grands tels que les chiens 5 , les moutons 6 et les primates non humains 7 . Les méthodes utilisées pour induire la dégénérescence des disques intervertébraux peuvent être classées dans les catégories de la mécanique ( p. Ex . Compression du disque intervertébral N 8 ou une lésion chirurgicale 6 ), chimique ( p. Ex. Nucléolyse chimique 5 ) ou moins dégénérescence spontanée ( p. Ex. Le rat de sable 9 ).
Compte tenu de la complexité de la dégénérescence du disque intervertébral humain, un modèle animal parfait n'existe pas. Cependant, des considérations importantes pour choisir un modèle animal approprié pour imiter cette condition de manière étroite ont été identifiées 3 . De telles considérations incluent l'absence de cellules notochordales (cellules primitives possédant une fonction cellulaire progénitrice 10 absente du noyau nucléaire adulte chez les humains, les moutons, les chèvres et les chiens chrodrodysrophiques mais présentes chez la plupart des mammifères), les similitudes entre les animaux et la taille du disque intervertébral par rapport aux humains, Forces biomécaniques comparables à l'état clinique, considérations mécanistes et éthiques 3 .
Jove_content "> Les primates non humains répondent à plusieurs des critères ci-dessus. Les modèles de troubles de la dégénérescence du disque intervertébral spontané ont été décrits 11 , 12 , 13. Les deux espèces consacrent beaucoup de temps à des postures érigées ou semi-dressées - un avantage distinct Par rapport aux autres modèles animaux. Cependant, une considération éthique et pratique ( p. Ex. Dépenses, logement, retard de dégénérescence spontanée) restreint leur utilisation dans de nombreuses institutions.La colonne vertébrale ovine est un modèle établi de dégénérescence du disque intervertébral, avec des avantages incluant des similitudes cellulaires, biomécaniques et anatomiques à la colonne vertébrale humaine 10 , 14 , 15 . En dépit de la taille quadrupède du mouton, le disque intervertébral lombaire ovins est exposé à des contraintes similaires au disque humainS = "xref"> 14. Le modèle des ovins est également plus largement accepté, du point de vue éthique, que les modèles de primates non humains. Des méthodes variées ont été décrites pour lancer le processus dégénératif, dont beaucoup nécessitent un accès direct au disque intervertébral. En raison de la fin de la moelle épinière dans la région sacrée et de l'ossification du ligament longitudinal postérieur dans la colonne lombaire ovine, les approches postérieures du disque intervertébral sont techniquement difficiles et moins utilisées dans les moutons 16 . Les voies d'accès traditionnelles à la colonne lombaire du mouton, c'est- à -dire par des approches antérieures ou antérolatérales, requièrent de grandes incisions abdominales, des risques de hernie et des dommages aux viscères internes et aux structures neurovasculaires 16 . L'utilisation d'une incision latérale relativement petite loin des zones abdominales dépendantes peut diminuer ces risques 17 .
Nous présentons un ovinDe la maladie du disque intervertébral lombaire dégénératif en utilisant une blessure au foret effectuée par une approche latérale minimalement invasive et inspirée par le travail de Zhang et. Al 18 . L'objectif de ce protocole est de permettre un modèle de lésion du disque lombaire fiable, facilement reproductible, entraînant une blessure constante et sûr et bien toléré. Cette approche est bien adaptée aux chercheurs qui cherchent à induire un degré plus léger de dégénérescence du disque intervertébral lombaire que celui observé avec l'annulotomie chirurgicale traditionnelle (données non publiées) pour l'investigation de la dégénérescence du disque intervertébral ou des thérapies régénératrices. Ces résultats seront décrits dans une publication à venir.
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Protocol
Le protocole décrit dans ce manuscrit suit les directives sur les soins des animaux de l'Éthique animale de l'Université de Monash. L'approbation de l'éthique animale pour ce protocole a été accordée par Monash University Animal Ethics. Numéro d'approbation de l'éthique: MMCA / 2014/55
1. Préparation des moutons
NOTE: Des brebis âgées de deux à quatre ans ont été utilisées.
- Mouton rapide pendant 18 h avant anesthésie. Fournir aux animaux l'accès à l'eau jusqu'à 6-12 h avant l'opération 19 .
- Sécher les animaux par injection intraveineuse de chlorhydrate de medetomidine (0,015-0,020 mg / kg) pour faciliter le transfert à la suite opérationnelle.
REMARQUE: Le chlorhydrate de medetomidine permet de réduire le stress et l'agitation des animaux associés à la séparation des autres animaux pour le transfert à la suite opérationnelle. - Injecter la thiopentone (10-13 mL / kg) pour l'induction de l'anesthésie à son arrivée à la suite opérationnelle.
- Administrer des données prophylactiques intraAntibiotiques veineux (amoxicilline 1 g IV) immédiatement après injection de thiopentone.
- Moutons intubés utilisant un tube endotrachéal de taille 7,5-9 mm (diamètre interne) 20 .
- Maintenir l'anesthésie à l'aide d'isoflurane inhalé (2-3%) dans 100% d'oxygène à un débit de 2 L / min. Fixez un oxymètre de pouls à l'oreille du mouton.
- Suivre étroitement les signes vitaux du mouton (fréquence cardiaque, fréquence respiratoire et saturation en oxygène par oxymètre de pouls et observation) et niveau de conscience.
NOTE: Les indicateurs de l'anesthésie légère comme la mâchoison spontanée, la régurgitation active et les mouvements spontanés devraient augmenter rapidement le niveau d'anesthésie. Les signes de drapeau rouge indiquant un éclaircissement urgent de l'anesthésie comprennent un compromis respiratoire et une bradycardie sévère. La rotation de l'œil n'est pas un indicateur cohérent de profondeur d'anesthésie chez les moutons 19 .
2. Niveau et incision du disque
- Collectez le sOutils urgents nécessaires pour cette procédure: tondeuses vétérinaires, serrure Luer-Lock de 20 mL, aiguille 21G IV, poignarde scalpel # 4, pales scalpel # 22, pince à tissus Gillies, ciseaux à dissection courbée Metzenbaum, rétracteur Deaverneur, lame rétractable Hohmann, 3.5 mm Brad Perçage par foret, butée à perçage, perceuse, perceuse autoclavable, porte-aiguille, sutures synthétiques absorbables 2-0, suture synthétique absorbable 3-0 et ciseaux à suture Mayo.
- Préparez la suite d'exploitation. Nettoyez le tableau opérationnel et le support d'instrument avec 70% d'éthanol. Enclenchez tous les instruments chirurgicaux avant l'opération. Effectuer un contrôle anesthésique préopératoire.
- Placez le mouton sur la table d'opération en position latérale droite.
- À l'aide de tondeuses électroniques, raser la région définie de manière supérieure par les côtes inférieures, au bas de l'os iliaque, par voie médial par les processus transversaux lombaires contralatéraux et à environ 10 cm latéral des processus transversaux lombaires ipsilatéraux.
- Palpate la crête iliaque, les processus transversaux lombaires (L1-6) et l'angle costo-vertébral pour les repères du site d'incision chirurgicale. Marquez ces repères avec un stylo stérile.
- Préparer l'abdomen latéral en désinfectant avec de la chlorhexidine et un lavage antiseptique alcoolique-iodure.
- Observez les techniques aseptiques chirurgicales standard tout au long de l'opération. L'équipe chirurgicale scrut avant l'opération. Placez un drap stérile sur le site chirurgical et un grand carré stérile sur la table.
- Stérilisez tous les éléments à utiliser dans le site opérationnel avant l'opération. Surveiller et maintenir la stérilité du site chirurgical tout au long de l'opération. Assurez-vous que tous les articles introduits dans le champ stérile sont stériles et transférés de manière stérile.
- Utilisez un grossissement de la loupe chirurgicale et un phare pour faciliter la visualisation pendant la procédure chirurgicale.
- Faire une incision longitudinaleEn utilisant la lame de scalpel n ° 22 attachée à la poignée de scalpel n ° 4 parallèlement à 1 cm avant d'un à deux processus transversaux lombaires au-dessus et au-dessous des niveaux d'intérêt du disque intervertébral.
REMARQUE: d'autres informations concernant la planification des incisions peuvent être trouvées dans la discussion. - Utilisez la diathermie monopolaire pour diviser le tissu sous-cutané sous-jacent et l'aspect latéral de la musculature de la paroi abdominale; Diriger la dissection vers les pointes des processus transversaux lombaires au-dessus et au-dessous des disques intervertébraux d'intérêt.
- Diviser le fascia thoracolombaire longitudinalement à son attachement aux processus transversaux.
- Visualiser et préserver le sous- jacent du quadratus lumborum , des muscles psoas et des faisceaux neurovasculaires traversants.
- Maintenir l'hémostase à l'aide de la diathermie.
- Balayer les doigts entre le plan du péritoine et la musculature de la paroi abdominale postérieure au niveau intervertébral exposéSc niveaux pour effectuer une dissolution blunt numérique.
- Rétracter le quadratus lumborum et les muscles psoas de manière posterolatérale à l'aide d'un rétracteur Deaver pour exposer davantage les disques intervertébraux.
- Palpate pour les corps intervertébraux concave et les disques intervertébraux convexes.
- Placez les rétracteurs immédiatement sur les disques et veillez à ce que les récipients lombaires ne soient pas endommagés.
- En utilisant un grossissement de la loupe chirurgicale avec un phare, identifiez les vaisseaux lombaires situés à environ 1 cm de caudale sur la plaque inférieure.
- Effectuez une radiographie latérale intra-opératoire pour confirmer le niveau du disque. 21
Remarque: Paramètres de la radiographie: 47kV; 4 mAs 21 - Selon les niveaux de disque désirés, exposez le disque intervertébral en séparant les structures environnantes et les pièces jointes comme ci-dessous.
- Pour les niveaux L3 / 4 et plus haut, balayez les attaches musculaires sur le diSc en utilisant des dissections blanches numériques.
- Pour les niveaux L4 / 5 et ci-dessous, divisez fortement les attaches musculaires tendineuses plus épaisses sur le disque à l'aide de diathermie et de ciseaux bipolaires.
REMARQUE: Le disque L6 / S1 peut être difficile à accéder en raison de l'obstruction par la crête iliaque. Si l'accès ne peut pas être réalisé par l'approche latérale, une approche antérieure peut être utilisée.
3. Blessure de foret
NOTE: La planification préopératoire comprend l'allocation des niveaux de blessures / traitements et des niveaux de contrôle. Vous trouverez plus d'informations sur l'allocation de niveau dans la discussion.
- Définissez le point d'entrée du foret en observant les extrémités latérale gauche et antérieure du disque intervertébral.
REMARQUE: Le point d'entrée est situé au milieu de ce quadrant antérolatéral gauche (défini par les extrémités antérieure et latérale du disque). Le foret est inséré à ce point d'entrée avec une trajectoire viséeVers le centre des disques intervertébraux et dirigé légèrement cranial à perpendiculairement. - Installez un foret de type Brad dans la perceuse électrique. Assurez-vous que le diamètre du foret est légèrement inférieur à la hauteur du disque intervertébral, c'est-à-dire 3,5 mm pour le disque intervertébral lombaire dans 60 à 70 kg de mouton.
- Appliquer une butée de forage pour fournir une longueur de foret non protégé d'environ la moitié du diamètre du disque intervertébral lombaire, c'est-à-dire de 12 mm pour les disques intervertébraux lombaires dans 60 à 70 kg de mouton.
- Appliquer le foret au point d'entrée et le diriger dans une trajectoire légèrement crânienne au centre du disque intervertébral. La légère angulation crânienne consiste à minimiser le risque de blessure à la plaque terminale.
- Avancez le foret lentement dans le disque intervertébral avec la perceuse à faible puissance pendant 1 s. Ajustez la trajectoire de manière légère ou caudale si une résistance excessive est rencontrée
REMARQUE: tellementUne résistance excessive indique probablement un contact avec la plaque d'extrémité.
4. Fermeture
- Une fois que l'hémostase est atteinte, irriguer la plaie avec la solution de Ringers.
- Effectuer une fermeture en couches, de préférence en utilisant des sutures tressées synthétiques absorbables 2-0 sur les tissus latéraux de la paroi abdominale et une suture sous-cutanée synthétique résorbable sans adhérence 3-0 sans adhérence sur la peau.
5. Gestion post-opératoire
- Placez un patch transdermique de fentanyl (75 μg / h) dans la région inguinale pour une analgésie post-chirurgicale pendant 3 jours.
- En outre, utiliser de la buprénorphine intraveineuse (0,005-0,01 mg / kg) pour l'analgésie complémentaire si nécessaire.
- Cessez l'anesthésie inhalatoire. Lorsque la respiration spontanée survient, enlever le tube endotrachéal.
- Permettre à l'animal de se remettre dans une cage de retenue sous observation constante.
NOTE: L'animal ne doit pas être laissé sans surveillance jusqu'à ce qu'il ait retrouvé suffisamment de conscioL'usure de conserver le recul sternal. - Une fois que l'animal est complètement alerte et debout, réintroduire les aliments et l'eau. Une fois complètement récupéré, renvoyer l'animal dans son établissement opérationnel en tenant le stylo avec d'autres animaux.
- Surveiller de près pendant 24 heures et continuer à observer pendant une semaine. Surveillez la preuve d'une douleur post-chirurgicale ou d'une détresse.
REMARQUE: Le calque post-opératoire de fentanyl transdermique appliqué pendant trois jours devrait fournir une analgésie suffisante. Des exigences supplémentaires en matière d'analgésiques devraient favoriser l'évaluation des animaux. - Alimenter normalement les moutons et permettre aux moutons d'effectuer des activités normales sans restriction. Observez les moutons pour toute preuve de déficit neurologique comme la claquabilité.
REMARQUE: Le défaut du disque intervertébral produit par la méthode des blessures par forage est sur l'aspect antérolatéral du disque et la profondeur de blessure est limitée par l'arrêt du foret au milieu du noyau. Comme les éléments neural sont situés postérieurement / posterolatéral au disque intervertébral,Le risque de compromis neuronal secondaire au noyau symptomatique pulposus est éloigné. Cette caractéristique anatomique du modèle empêche l'utilisation d'un examen neurologique pour distinguer la dégénérescence du disque intervertébral avec et sans hernie du noyau pulposus. - Retournez les moutons à la ferme universitaire pour attendre l'euthanasie et l'autopsie à la fin de la période expérimentale.
6. Euthanasie
- Effectuer l'euthanasie des moutons à un intervalle de temps approprié après une blessure au disque intervertébral de forage.
- Injecter du pentobarbitone sodium intraveineux (> 100 mg / kg) pour l'euthanasie.
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Representative Results
En pré-opératoire, les moutons ont subi une imagerie par résonance magnétique 3T (IRM) de référence pour l'évaluation de la morphologie et de la dégénérescence du disque intervertébral sous-jacent. Les moutons ont subi une radiographie latérale intra-opératoire supplémentaire pour la confirmation du niveau du disque intervertébral et le calcul de l'indice de hauteur du disque. Une coupe pré-opératoire du plan sagittal de l'IRM 3T et une radiographie intra-opératoire sont démontrées à la figure 1 .
Figure 1: IRM 3T pré-opératoire ( A ) et radiographie latérale intra-opératoire ( B ). ( A ) Tranche sagittale de l'IRM 3T (séquence d'écho de spin pondérée en T2 de 3T) de la colonne lombaire ovine démontrant des liaisons lombaires 1/2 (L1 / 2) aux liaisons lombaires (L6 / S1) intervertébrales. Les disques intervertébraux ont une apparence homogène hyperintenseN'indiquant aucune preuve de dégénérescence pré-opératoire significative du disque intervertébral. Notez que la colonne lombaire ovine a normalement six vertèbres lombaires et que la moelle épinière ovine se termine dans la région sacrée. ( B ) Radiographie latérale intra-opératoire (réglages: 47 kV, 4 mA) démontrant les disques intervertébraux L1 / L2 et L6 / S1 avec l'instrument chirurgical marquant le disque intervertébral L3 / L4. Barres d'échelle = 25 mm. Cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Après la chirurgie, les moutons se sont généralement retrouvés et ont été indépendamment mobiles dans les 1 h. Les moutons ont été observés de près pendant une semaine, puis sont retournés dans les terres agricoles jusqu'à l'autopsie à 8 semaines après une blessure au disque intervertébral. Aucun effet indésirable n'a eu lieu. À 8 semaines après les blessures au disque, les moutons ont subi une autopsie, une radiographie et une IRM de spi lombaireNes, et traitement des disques pour analyse histologique et biochimique.
Les images post-opératoires représentatives de l'aspect morphologique brut et les images IRM 9,4T radiologiques des disques intervertébraux lombaires lombaires blessés à 8 semaines (56 jours) après une blessure sont indiquées à la figure 2 . L'image morphologique brute démontre que le parcours de blessure par forage pénètre dans l'anneau fibroso et s'étend dans le noyau pulposus. Ceci est également évident dans l'IRM 9,4T. Une description complète et une analyse des résultats de cette approche seront décrites dans une prochaine publication détaillant l'étude de validation du modèle.
Figure 2: images Morphologiques Grosses et IRM de Disques Blessés. ( A ). Image morphologique brute du disque intervertébral démontrant injuL'hypertrophie fibreuse (FA) pénétrant dans le tractus ry et s'étend dans le noyau pulposus (NP). ( B ). L'IRM 9,4T (séquence d'écho de spin rapide pondérée en T2) démontre également que les voies de blessure pénètrent dans l'AF dans NP. Barre d'échelle = 10 mm. Cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
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Discussion
Cette approche d'accès latéral peu invasive est efficace et sécuritaire sans hernie post-opératoire, déhiscence de la plaie abdominale ou infection observée dans cette série. L'utilisation du modèle de blessure du disque intervertébral de foret avec une butée de profondeur fournit une méthode reproductible pour induire une blessure constante du disque intervertébral de la dimension connue ( c'est-à-dire une lésion de 3,5 mm de diamètre x 12 mm de profondeur dans cette étude). Dans notre expérience, cette méthode produit un degré moins grave de dégénérescence du disque que celui observé dans les modèles d'annulotomie à disque intervertébral lombaire à lame de scalpel ovale conventionnellement décrits 6 , 22 (données non publiées). Ceci sera décrit dans une publication à venir.
En effectuant l'incision longitudinale initiale de la peau (étape 2.9), la longueur exacte et l'emplacement de l'incision doivent être modifiés en fonction des niveaux de disque souhaités. Des niveaux de disque plus supérieurs (T12 / L1) peuvent être réactivésEn étendant l'incision à l'angle costovertébral, tandis qu'une incision s'étendant à la crête iliaque permettra l'accès à la colonne lombaire inférieure (à L5 / L6). Une coupe de 10 cm facilitera l'accès à trois ou quatre niveaux de disque, tandis qu'une incision focalisée plus petite à 5 cm est nécessaire pour accéder aux disques simples. Nous préférons effectuer une blessure à deux niveaux, généralement L2 / L3 et L3 / 4. Cela permet aux niveaux de disque intervertébral L1 / 2 et L4 / 5 adjacents d'être utilisés comme témoins internes non lésés. Une fois techniquement confiant, la procédure chirurgicale sur un mouton peut être complétée en moins d'une heure avec un minimum de perte de sang et d'inconfort 18 . L'étape critique et le défi technique majeur de cette technique est l'évitement des blessures de la plaque terminale lors d'une blessure au disque de forage. Définir clairement les marges supérieures et inférieures du disque intervertébral au point d'entrée du foret, est de la plus haute importance. Progression lente du foret à basse vitesse dans l'interverteLe disque de brale, commençant approximativement perpendiculairement avec une légère angulation crânienne, minimise également le risque de blessure par endette. L'allongement de l'incision cutanée peut être nécessaire pour obtenir une angulation suffisante de la perceuse.
Des modifications simples à cette technique comprennent des modifications de la taille et de la profondeur du foret, car celles-ci seront dictées par la taille des disques intervertébraux animal et lombaire. Cette approche peut être utilisée pour induire de manière fiable la dégénérescence dans les disques intervertébraux de T12 / L1 à L5 / 6. L'approche rétropéritonéale peut être utilisée pour accéder au disque intervertébral pour induire une dégénérescence par d'autres mécanismes 16 ou administrer des agents thérapeutiques expérimentaux.
Les limites de cette approche concernent l'étendue de la lésion du disque intervertébral et la dégénérescence ultérieure induite par cette approche. Si un enquêteur cherche à induire une grave dégénérescence du disque intervertébral, d'autres méthodes plus agressives de blessure au disqueTel que l'annulotomie de lame de scalpel 6 devrait être considéré. Le défaut aigu produit dans le disque intervertébral par la méthode de la frappe de forage est relativement faible et peut ne pas être adapté à l'administration de la thérapeutique au moment de la blessure.
La colonne vertébrale ovine a été choisie pour le modèle de traumatisme du disque intervertébral pour plusieurs raisons. Les primates non humains, en dépit de leurs similitudes anatomiques et biomécaniques à l'état clinique ( c'est-à-dire une grande quantité de temps dans les postures érigées et semi-érigées), présentent des considérations éthiques et pratiques suffisantes pour éviter leur utilisation dans de nombreuses institutions. Bien qu'un quadrupède, le disque intervertébral lombaire du mouton est anatomiquement comparable et exposé à des contraintes biomécaniques similaires au disque intervertébral lombaire humain 16 , 18 . Les moutons démontrent la perte de cellules notochordales du noyau pulposus au début de l'âge adulte,Tout comme les humains 10 , 23 . Les cellules de Notochordal peuvent avoir une fonction cellulaire progénitrice et ont démontré qu'elles influencent le cours de la dégénérescence du disque par la régénération de la matrice du disque. Enfin, d'un point de vue pragmatique, les moutons sont des animaux robustes capables de tolérer bien la chirurgie, sont facilement disponibles et présentent une option économiquement faisable 16 , 18 .
La chèvre 18 est un autre modèle animal de dégénérescence du disque lombaire qui présente de nombreux avantages du modèle des moutons: taille similaire, faisabilité économique, résilience et absence de cellules notochordales chez l'adulte 24 . D'autres modèles d'animaux de grande taille présentent des défis supplémentaires: la présence de cellules notochordales dans le modèle porcine et les problèmes éthiques qui peuvent être associés aux modèles canins. Pour un examen complet des modèles animaux d'interveLa dégénérescence du disque rtebral, le lecteur se dirige vers une revue récente de Daly et. Al 3 .
Comme le disque intervertébral ovins démontre une perte spontanée de cellules notochordales et subit une dégénérescence progressive à l'âge de 23 ans, il est impératif d'assurer la cohérence de l'âge des moutons dans les expériences. Nous préférons utiliser des brebis âgées de deux à quatre ans, à l'âge de cette année, les cellules notochordales sont maintenant absentes 23 . De notre propre expérience, une dégénérescence spontanée minimale s'est produite chez les moutons âgés de deux à quatre ans malgré la perte de cellules notochordales. En outre, la plaque de croissance du corps vertébral du mouton se ferme à environ 24 mois avec une croissance du corps vertébral ayant cessé les mois précédents 25 , ce qui minimise le risque d'une influence sur la régénération du disque à partir de cellules adjacentes de la plaque de croissance. Les brebis ont été préférées parce qu'elles sont moins agressives que leurs homologues masculins facilitant easiManipulation des animaux. Si des moutons moutons sont utilisés, nous recommandons d'utiliser des vadrouilles.
Dans une étude de Zhang 18 utilisant une méthode similaire de blessure par foret, où un foret mesurant 4,5 mm de diamètre a été inséré 15 mm de profondeur avec une rotation manuelle de 360 ° pour produire une dégénérescence du disque chez les chèvres, il n'y avait pas de différence statistiquement significative en radiographie Pfirrmann score dégénératif dans les disques blessés par rapport aux images préopératoires. Il y avait, cependant, des preuves histologiques démontrables de dégénérescence discale légère à modérée 26 . Contrairement à cette étude, l'analyse morphologique et 9,4T de l'IRM a révélé des signes de changements dégénératifs significatifs dans les disques intervertébraux lombaires, indiquant l'avantage important de cette approche.
L'application et les résultats de cette méthode seront décrits dans une publication à venir comparant la méthode de forage de la lésion du disque intervertébral tO la méthode d'annulotomie établie dans le modèle ovinien. Cette méthode peut également être utilisée à l'avenir pour l'étude des thérapies de régénération.
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Disclosures
Les auteurs déclarent qu'ils n'ont pas d'intérêts financiers concurrents à divulguer.
Acknowledgments
Le Dr Chris Daly est récipiendaire de la bourse de recherche Foundation for Surgery Richard Jepson. Les auteurs tiennent à remercier le Dr Anne Gibbon, le Dr Dong Zhang et le personnel de Monash Animal Services, Monash University pour leur aide à la chirurgie et aux soins des animaux.
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 |
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,, Ching, R. P. 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).
- 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).
- 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).
