Summary
La degenerazione del disco intervertebrale è un importante contributo al dolore alla schiena e alla causa principale di disabilità in tutto il mondo. Esistono numerosi modelli animali della degenerazione del disco intervertebrale. Abbiamo dimostrato un modello ovino di degenerazione del disco intervertebrale, utilizzando un bit di trapano, che raggiunge una lesione consistente del disco e un livello riproducibile di degenerazione del disco.
Abstract
La degenerazione del disco intervertebrale è un importante contributo allo sviluppo del dolore alla schiena e la principale causa di disabilità in tutto il mondo. Numerosi modelli animali della degenerazione del disco intervertebrale sono stati sviluppati. Il modello animale ideale dovrebbe similmente imitare il disco intervertebrale umano per quanto riguarda la morfologia, le proprietà biomeccaniche e l'assenza di cellule notochordali. Il modello del disco intervertebrale lombare delle pecore soddisfa questi criteri. Presentiamo un modello ovino di degenerazione del disco intervertebrale utilizzando un danno di trapano attraverso un approccio laterale retroperitoneale. L'approccio laterale riduce notevolmente l'incisione e la potenziale mortalità associata all'approccio tradizionale anteriore alla colonna vertebrale. L'utilizzo di un metodo di lesione a punta da trapano consente di produrre una lesione coerente e riproducibile, di dimensioni precise, che inizia un grado consistente di degenerazione del disco intervertebrale. La natura focale dell'anulareE il difetto del nucleus pulposus simula più da vicino la condizione clinica della herniation del disco intervertebrale focale. Le pecore si riprendono rapidamente seguendo questa procedura e sono tipicamente mobili e mangiando entro un'ora. La degenerazione del disco intervertebrale si verifica e le pecore subiscono la necropia e la successiva analisi a periodi di otto settimane. Riteniamo che il modello di lesioni a foro di drastica degenerazione dei dischi intervertebrali offre vantaggi rispetto ai modelli convenzionali di lesioni anulari.
Introduction
Il dolore alla schiena è la causa principale della disabilità in tutto il mondo 1 . Il dolore discogeno associato alla degenerazione del disco intervertebrale lombare è considerato un contributo significativo al dolore alla schiena 2 . C'è una crescente domanda di modelli animali affidabili di malattia da disco intervertebrale per ampliare la comprensione del processo degenerativo e per l'indagine delle potenziali terapie.
Numerosi modelli animali di degenerazione del disco intervertebrale esistono 3 . I modelli di animali utilizzati nell'inchiesta di malattie degenerative del disco variano in dimensioni dai topi 4 , ai mammiferi più grandi come i cani 5 , le pecore 6 e i primati non umani 7 . I metodi utilizzati per indurre la degenerazione del disco intervertebrale possono essere classificati ampiamente nelle categorie meccaniche ( ad es. Compressione intervertebrale del disco N 8 o ferita chirurgica 6 ), chimica ( es. Nucleolisi chimica 5 ) o, meno comunemente, degenerazione spontanea ( es .
Data la complessità della degenerazione del disco intervertebrale umano, non esiste un modello animale perfetto. Tuttavia, sono state individuate importanti considerazioni nella scelta di un modello animale appropriato per simulare questa condizione da vicino. Tali considerazioni includono l'assenza di cellule notochordali (cellule primitive con funzionalità di cellule progenitori 10 assenti dal pulposo nucleo adulto in esseri umani, ovini, caprini e cani condrodrodrofici presenti nella maggior parte dei mammiferi), somiglianze nella dimensione del disco animale e intervertebrale rispetto agli esseri umani, Forze biomeccaniche paragonabili alla condizione clinica, considerazioni meccaniche ed etiche 3 .
Jove_content "> I primati non umani soddisfano molti dei criteri sopra elencati. I modelli babilonici e macaque della degenerazione del disco intervertebrale spontaneo sono stati descritti 11 , 12 , 13. Entrambe le specie trascorrono grandi quantità di tempo in posizioni erette o semi-erette - Rispetto ad altri modelli animali. Tuttavia, la considerazione etica e pratica ( ad es. Spese, alloggio, ritardato inizio della degenerazione spontanea) limita il loro utilizzo in molte istituzioni.La colonna vertebrale ovina è un modello consolidato di degenerazione del disco intervertebrale, con vantaggi tra cui le somiglianze cellulari, biomeccaniche e anatomiche alla colonna vertebrale umana 10 , 14 , 15 . Nonostante la statura quadrupedale delle pecore, il disco intervertebrale lombare ovino è esposto a sollecitazioni simili al disco umanoS = "xref"> 14. Il modello ovino è anche più ampiamente accettato, dal punto di vista etico, rispetto ai modelli primati non umani. Sono stati descritti vari metodi per avviare il processo degenerativo, molti dei quali richiedono un accesso diretto al disco intervertebrale. A causa della terminazione del midollo spinale nella regione sacrale e dell'ossificazione del legamento longitudinale posteriore nella colonna lombare ovina, gli approcci posteriori al disco intervertebrale sono tecnicamente impegnativi e meno comunemente utilizzati nelle pecore16. Le vie tradizionali di accesso alla colonna lombare della pecora, cioè attraverso approcci anteriori o anterolaterali, richiedono grandi incisioni addominali, sono piene di rischi di ernia e danni alle viscere interne e alle strutture neurovascolari 16 . L'uso di una piccola incisione laterale relativamente piccola da zone dipendenti addominali può ridurre tali rischi 17 .
Presentiamo un mo ovinoDel degenerative malattia del disco intervertebrale lombare utilizzando lesioni di trapano eseguite attraverso un approccio laterale minimamente invasivo e ispirato dal lavoro di Zhang et. Al 18 . L'obiettivo di questo protocollo è quello di consentire un affidabile modello di lesioni lombari del disco che sia facilmente riproducibile, produce un danno consistente e sia sicuro e ben tollerato. Questo approccio è particolarmente adatto per gli investigatori che cercano di indurre un grado più debole di degenerazione del disco intervertebrale lombare rispetto a quello osservato con la tradizionale annulotomia chirurgica (dati non pubblicati) per l'analisi della degenerazione dei dischi intervertebrali o delle terapie rigenerative. Questi risultati saranno descritti in una prossima pubblicazione.
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Protocol
Il protocollo dettagliato in questo manoscritto segue le linee guida per la cura degli animali di Monash University Ethics Animal. L'approvazione dell'etica animale per questo protocollo è stata concessa da Monash University Ethics Animal. Numero di omologazione etica: MMCA / 2014/55
1. Preparazione delle pecore
NOTA: sono state utilizzate le pelli di età compresa tra due e quattro anni.
- Pecore veloci per 18 ore prima dell'anestesia. Fornire agli animali l'accesso all'acqua fino a 6-12 h prima dell'operazione 19 .
- Sedate gli animali per iniezione endovenosa di medetomidine cloridrato (0,015-0,020 mg / kg) per facilitare il trasferimento alla suite operativa.
NOTA: La medetomidina cloridrato serve a ridurre lo stress degli animali e l'agitazione associata alla separazione da altri animali per il trasferimento alla suite operativa. - Iniettare il tiopentone (10-13 mL / kg) per l'induzione dell'anestesia all'arrivo nella suite operativa.
- Somministrare intra-profilatticoAntibiotici venosi (amoxicillina 1 g IV) subito dopo l'iniezione di tiopentone.
- Pecore intubate utilizzando un tubo endotracheale di diametro 7,5-9 mm (interno).
- Mantenere l'anestesia usando l'isoflurano inalato (2-3%) in ossigeno al 100% con una portata di 2 L / min. Attaccare un impulso ossimetrico all'orecchio della pecora.
- Monitorare attentamente i segni vitali delle pecore (frequenza cardiaca, frequenza respiratoria e saturazione dell'ossigeno mediante ossimetro di impulso e osservazione) e livello di coscienza.
NOTA: Gli indicatori di anestesia leggera come la masticazione spontanea, la rigurgita attiva ei movimenti spontanei dovrebbero indurre un aumento del livello di anestesia. I segni di bandiera rossa che indicano l'alleggerimento urgente dell'anestesia includono il compromesso respiratorio e la grave bradicardia. La rotazione dell'occhio non è un indicatore coerente della profondità dell'anestesia nelle pecore 19 .
2. Livello e incisione del disco
- Raccogliere la sUtensili urgenti necessari per questa procedura: tagliatori veterinari, 20 ml di siringa luer-lock, ago da 21G IV, manico a 4 bisturi, 22 lame a scalpello, forbici per tessuti Gillies, forbici per dissezione curve Metzenbaum, retrattore di Deaver, lama retrattrice Hohmann, 3,5 mm Brad Punta a punta, fresa a foro, trapano, borsa veterinaria autoclavabile, supporto per aghi, suture sintetiche sintetiche assorbibili da 2-0, sutura intrecciata sintetica da 3-0 e forbici per sutura Mayo.
- Preparare la suite operativa. Pulire la tavola operativa e il supporto dello strumento con il 70% di etanolo. Autoclave tutti gli strumenti chirurgici prima dell'operazione. Effettuare un controllo anestetico preoperatorio.
- Posizionare le pecore sul tavolo operatorio nella posizione laterale destra.
- Utilizzando scalpellatrici elettroniche, raggruppa la regione definita in modo superiore per le nervature inferiori, inferiormente per l'osso iliaco, medialmente dai processi trasversali lombari contralaterali e circa 10 cm laterali ai processi trasversali lombari ipsilaterali.
- Palpate la cresta iliaca, i processi trasversali lombari (L1-6) e l'angolo costo-vertebrale per i punti di riferimento per il sito di incisione chirurgica. Segnare questi punti di riferimento con una penna sterile.
- Preparare l'addome laterale disinfettando con la cleressidina e il lavaggio antisettico alcolico-ioduro.
- Osservare le tecniche asettiche chirurgiche standard durante l'operazione. La squadra chirurgica lavora prima dell'operazione. Posizionare un drenaggio quadrato sterile fiancheggiato sul sito chirurgico e un grande quadrato sterile sul tavolo sovrapposto.
- Sterilizzare tutti gli oggetti da utilizzare all'interno del sito operativo prima dell'operazione. Monitorare e mantenere la sterilità del sito chirurgico durante l'operazione. Assicurarsi che tutti gli elementi introdotti nel campo sterile siano sterili e trasferiti in modo sterile.
- Utilizzare l'ingrandimento della lente chirurgica e un faro per facilitare la visualizzazione durante la procedura chirurgica.
- Fare un'incisione longitudinaleUtilizzando la lama di bisturi # 22 attaccata all'impugnatura a 4 braccioli parallela e 1 cm anteriore a uno a due processi trasversali lombari sopra e sotto i livelli di disco intervertebrali di interesse.
NOTA: Ulteriori informazioni sulla pianificazione dell'incisione possono essere trovate nella discussione. - Utilizzare la diatermia monopolare per dividere il sottostante tessuto sottocutaneo e l'aspetto laterale della muscolatura della parete addominale; Dirigono la dissezione verso le punte dei processi trasversali lombari sopra e sotto i dischi intervertebrali di interesse.
- Dividere longitudinalmente la fascia toracolumbar al suo attaccamento ai processi trasversali.
- Visualizzare e preservare il sottostante quadratus lumborum , i muscoli psoas ei fasci neurovascolari che attraversano.
- Mantenere l'emostasi attraverso la procedura usando la diatermia.
- Spazzare le dita tra il piano del peritoneo e la muscolatura posteriore della parete addominale all'intervertebraleSc per eseguire la dissezione digitale veloce.
- Ritirare i quadrori lumborum e muscoli psoas postolateralmente utilizzando un retrattore di Deaver per esporre ulteriormente i dischi intervertebrali.
- Palpate per i corpi concavo intervertebrali ei dischi intervertebrali convessi.
- Posizionare i retrattori immediatamente sui dischi e fare attenzione a garantire che i vasi lombari non siano danneggiati.
- Utilizzando l'ingrandimento delle lenti chirurgiche con un faro, individuare i vasi lombari situati circa 1 cm caudali verso l'estremità inferiore inferiore.
- Eseguire un raggio laterale intraoperatorio per confermare il livello del disco. 21
Nota: Impostazioni radiografiche: 47kV; 4 mAs 21 - A seconda dei livelli di disco desiderati, esporre il disco intervertebrale separando le strutture e gli allegati circostanti come di seguito.
- Per i livelli L3 / 4 e superiori, spazzare via gli attacchi muscolari sopra la diSc usando le dissoluzioni digitali sbarrate.
- Per i livelli L4 / 5 e successivi, dividere con forza gli attacchi muscolari tendenziali più spessi sul disco utilizzando diatermia bipolare e forbici.
NOTA: Il disco L6 / S1 può essere difficile da accedere a causa dell'ostruzione dalla cresta iliaca. Se l'accesso non può essere effettuato tramite l'approccio laterale, è possibile utilizzare un approccio anteriore.
3. Perdita di trapano
NOTA: la pianificazione preoperatoria include l'assegnazione dei livelli di lesioni / trattamento e dei livelli di controllo. Ulteriori informazioni sull'assegnazione del livello possono essere trovate nella discussione.
- Definire il punto di entrata del trapano osservando le estremità laterali e anteriori sinistra del disco intervertebrale.
NOTA: Il punto di entrata si trova al centro di questo quadrante anterolaterale sinistro (definito dalle estremità anteriori e laterali del disco). Il bit di trapano viene inserito in questo punto di ingresso con una traiettoria mirataVerso il centro dei dischi intervertebrali e diretto leggermente cranico perpendicolare. - Montare un foro di punta Brad-Punto nella trapanatrice. Assicurarsi che il diametro del foro sia leggermente inferiore all'altezza del disco intervertebrale, vale a dire 3,5 mm per il disco intervertebrale lombare in pecore da 60-70 kg.
- Applicare una punta di trapano per fornire una lunghezza di trapano non protetta di circa la metà del diametro del disco intervertebrale lombare, ovvero ~ 12 mm per i dischi intervertebrali lombari in pecore da 60-70 kg.
- Applicare il bit di trapano al punto di ingresso e indirizzarlo in una traiettoria leggermente cranica al centro del disco intervertebrale. La leggera angolazione cranica è quella di ridurre al minimo il rischio di lesioni endplate.
- Far avanzare lentamente il disco nel disco intervertebrale con il trapano a bassa potenza per 1 s. Regolare la traiettoria in un leggero modo cranico o caudale se si verifica una eccessiva resistenza
NOTA: taleLa resistenza eccessiva indica probabilmente il contatto con la lastra.
4. Chiusura
- Una volta ottenuta l'emostasi, irrigare la ferita con la soluzione di Ringers.
- Eseguire una chiusura a strati, preferibilmente utilizzando suture intrecciate sintetiche 2-0 assorbibili ai tessuti laterali della parete addominale e continui a sutura subcuticolare sintetica intrecciata 3-0 non sottovalutata alla pelle.
5. Gestione postoperatoria
- Inserire una patch transdermica fentanile (75 μg / h) nella regione inguinale per l'analgesia post-chirurgica per 3 giorni.
- Inoltre, se necessario, utilizzare buprenorfina per via endovenosa (0,005-0,01 mg / kg) per l'analgesia top-up.
- Cessare l'anestetico inalatorio. Quando si verifica una respirazione spontanea, rimuovere il tubo endotracheale.
- Lasciare che l'animale si riprendi in una gabbia di tenuta sotto osservazione costante.
NOTA: L'animale non deve essere lasciato incustodito finché non ha ottenuto sufficiente conscioLa usanza per mantenere la ricostruzione sternale. - Una volta che l'animale è pienamente attento e in piedi, riappropriazione di cibo e acqua. Una volta recuperato completamente, restituire l'animale al suo impianto operativo che tiene la penna con altri animali.
- Monitorare attentamente per 24 ore e continuare l'osservazione per una settimana. Monitor per prove di dolore post-chirurgico o disturbo.
NOTA: La patch transdermica post-operatoria fentanylica applicata per tre giorni dovrebbe fornire analgesia sufficiente. Ulteriori requisiti analgesici dovrebbero indurre una revisione degli animali. - Alimentare normalmente le pecore e permettere alle pecore di svolgere attività normali senza restrizioni. Osservare le pecore per qualsiasi prova di deficit neurologico, come la lameness.
NOTA: Il difetto del disco intervertebrale prodotto dal metodo di lesione del trapano è sull'aspetto anterolaterale del disco e la profondità di lesione è limitata dalla fermata del bit di trapano al nucleo centrale. Poiché gli elementi neurali sono posizionati posteriormente / posterolaterali al disco intervertebrale,Il rischio di un compromesso neuronale secondario al sintomo sintomo del pulposo è remoto. Questa caratteristica anatomica del modello preclude l'uso di esami neurologici per distinguere la degenerazione del disco intervertebrale con e senza nucleo pulse. - Rimetti le pecore all'azienda universitaria per aspettare l'eutanasia e la necropia alla fine del periodo sperimentale.
6. Eutanasia
- Eseguire l'eutanasia di pecore ad un intervallo di tempo appropriato dopo la lesione del disco intervertebrale.
- Iniettare il pentobarbitone sodico per via endovenosa (> 100 mg / kg) per l'eutanasia.
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Representative Results
Preoperatoria, le pecore hanno subito la rivelazione di risonanza magnetica 3T (MRI) per la valutazione della morfologia e della degenerazione del disco intervertebrale sottostante. Le pecore hanno subito ulteriori radiografia laterale intraoperatoria per la conferma del livello del disco intervertebrale e il calcolo dell'indice di altezza del disco. Un fascio sagittale preoperatorio da 3T MRI e una radiografia intraoperatoria sono mostrati in Figura 1 .
Figura 1: MRI 3T preoperatoria ( A ) e Radiografia laterale intraoperatoria ( B ). ( A ) Fetta sagittale da 3T MRI (3T T2-ponderata spin echo sequenza) della colonna lombare ovina che dimostra lombare 1/2 (L1 / 2) a lumbosacrale (L6 / S1) dischi intervertebrali. I dischi intervertebrali hanno un aspetto iperinitario omogeneoIndicando alcuna evidenza di degenerazione del disco intervertebrale preoperatoria significativa. Si noti che la colonna vertebrale lombare ovina normalmente ha sei vertebrati lombari e il midollo spinale ovino termina nella regione sacrale. ( B ) Radiografia laterale intraoperatoria (impostazioni: 47 kV; 4 mA) che dimostrano dischi intervertebrali L1 / L2 e L6 / S1 con lo strumento chirurgico che segnala il disco intervertebrale L3 / L4. Barre scala = 25 mm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Dopo l'intervento, le pecore recuperarono tipicamente e erano indipendentemente mobili entro 1 ora. Le pecore sono state osservate attentamente per una settimana e successivamente ritornate in terreni agricoli fino alla necropsia a 8 settimane dopo la lesione intervertebrale del disco. Non si sono verificati eventi avversi. A 8 settimane dopo la lesione del disco, le pecore sono state sottoposte a necroscopia, a raggi X e a MRI di spia lombareE l'elaborazione di dischi per l'analisi istologica e biochimica.
Le immagini postoperative rappresentative dell'aspetto morfologico lordo e le immagini radiografiche 9,4T MRI di dischi intervertebrali lombari feriti di pecora a 8 settimane (56 giorni) lesioni post sono mostrate in Figura 2 . L'immagine morfologica lenta dimostra che il tracciato di trapianto di trapano penetra il fibroso anulare e si estende nel nucleo del pulposo. Questo è anche evidente nella MRI 9.4T. Descrizione completa e analisi del risultato di questo approccio saranno descritte in una prossima pubblicazione dettagliata dello studio di convalida del modello.
Figura 2: Immagini morfologiche brune e immagini RM del disco danneggiato. ( A ). Immagine morfologica lenta del disco intervertebrale che dimostra inju(AF) e si estende nel nucleo pulposus (NP). ( B ). 9.4T MRI (sequenza di eco di rotazione veloce con T2) dimostrando anche il tratto di lesioni penetrante attraverso AF in NP. Barra di scala = 10 mm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
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Discussion
Questo approccio di accesso laterale minimamente invasivo è efficace e sicuro, senza alcuna ernia postoperatoria, deishenza della ferita addominale o infezione osservata in questa serie. L'utilizzo del modello di lesione intervertebrale del disco a foro con una profondità di profondità fornisce un metodo riproducibile per indurre una lesione intervertebrale consistente della dimensione nota ( vale a dire un infortunio di profondità di 3,5 mm di diametro x 12 mm in questo studio). Secondo la nostra esperienza, questo metodo produce un grado di degenerazione del disco meno serio rispetto a quello osservato in modelli annulotomi 6 22 del disco intervertebrale lombare descritti in modo descritto convenzionalmente (dati non pubblicati). Questo sarà descritto in una prossima pubblicazione.
Nel fare la prima incisione longitudinale della pelle (passo 2.9), la lunghezza e la posizione esatta dell'incisione dovrebbero essere modificati in base ai livelli di disco desiderati. Possono essere raggiunti livelli di dischi superiori (T12 / L1)L'estensione dell'incisione all'angolo costovertebrale, mentre un'incisione che si estende alla cresta iliaca consentirà l'accesso alla spina lombare inferiore (a L5 / L6). Un taglio di 10 cm agevolerà l'accesso a tre o quattro livelli di disco, mentre un'incisione focale minore a 5 cm è necessaria per l'accesso a singoli dischi. Preferiamo effettuare lesioni a due livelli, di solito L2 / L3 e L3 / 4. Ciò consente di utilizzare i livelli di disco intervertebrali adiacenti L1 / 2 e L4 / 5 da utilizzare come controlli interni non danneggiati. Una volta tecnicamente fiducioso, la procedura chirurgica su una pecora può essere completata in meno di un'ora con minima perdita di anima e disagio 18 . Il passo critico e la grande sfida tecnica di questa tecnica sono l'evita di lesioni del pannello durante la lesione del disco a punta. Chiaramente definisce i margini superiori e inferiori del disco intervertebrale al punto di entrata del bit di trapano, è di fondamentale importanza. Lentamente progredendo il trapano a bassa velocità nell'interverteIl disco bral, che inizia approssimativamente perpendicolare con una leggera angolazione cranica, riduce anche il rischio di lesioni del pannello. È possibile richiedere l'allungamento dell'incisione della pelle per ottenere un'adeguata angolazione del trapano.
Modifiche semplici a questa tecnica includono cambiamenti nella dimensione e nella profondità del bit di trapano, in quanto questi saranno dettati dalla dimensione dei dischi animali e lombari intervertebrali. Questo approccio può essere utilizzato per determinare in modo affidabile la degenerazione nei dischi intervertebrali da T12 / L1 a L5 / 6. L'approccio retroperitoneale può essere utilizzato per accedere al disco intervertebrale per indurre la degenerazione da altri meccanismi 16 o somministrare agenti terapeutici sperimentali.
Le limitazioni di questo approccio si riferiscono all'estensione della lesione intervertebrale del disco e alla degenerazione successiva indotta da questo approccio. Se un investigatore cerca di indurre una grave degenerazione del disco intervertebrale, altri metodi più aggressivi di lesioni al discoCome ad esempio la annulotomia 6 del bisturi bisturi. Il difetto acuto prodotto nel disco intervertebrale con il metodo di lesione del foro è relativamente piccolo e può non essere adatto alla somministrazione di terapeutici al momento del pregiudizio.
La colonna vertebrale ovina è stata scelta per il modello di lesioni intervertebrali del disco per diverse ragioni. I primati non umani, nonostante le loro somiglianze anatomiche e biomeccaniche con la condizione clinica ( cioè grandi quantità di tempo in posizioni erette e semi-erette), presentano considerazioni etiche e pratiche adeguate per impedire la loro utilizzazione in molte istituzioni. Sebbene un quadruped, il disco intervertebrale lombare delle pecore sia anatomicamente paragonabile e esposto a sollecitazioni biomeccaniche simili al disco intervertebrale lombare umano 16 , 18 . Le pecore dimostrano la perdita di cellule notochordali dal nucleus pulposus in età adulta,Come gli umani 10 , 23 . Le cellule notochordali possono avere funzione della cellula progenitrice e sono state dimostrate influenzano il corso della degenerazione del disco attraverso la rigenerazione della matrice del disco. Infine, da una prospettiva pragmatica, le pecore sono animali resistenti in grado di tollerare bene la chirurgia, sono prontamente disponibili e presentano un'opzione economicamente fattibile 16 , 18 .
La capra 18 è un altro modello animale di degenerazione del disco lombare che presenta molti dei vantaggi del modello delle pecore - dimensione simile, fattibilità economica, resilienza e assenza di cellule notochordali nell'adulto 24 . Altri grandi modelli animali presentano ulteriori sfide - la presenza di cellule notochordali nel modello porcino e questioni etiche che possono essere associate a modelli canini. Per una rassegna completa dei modelli animali di interesseLa degenerazione del disco rtebrale, il lettore è diretto ad una recente rassegna di Daly et. Al 3 .
Poiché il disco intervertebrale ovino dimostra la perdita spontanea delle cellule notochordali e subisce una progressiva degenerazione con l'età 23 , è indispensabile garantire la coerenza dell'età delle pecore negli esperimenti. Preferiamo utilizzare le pecore di età compresa tra due e quattro anni, poiché in questa epoca ora sono assenti 23 cellule non-corticali. Dalla nostra esperienza, una degenerazione spontanea minima si è verificata in pecore di età compresa tra due e quattro anni nonostante la perdita di cellule notochordali. Inoltre, la piastra di crescita del corpo vertebrale pecore si chiude a circa 24 mesi con la crescita del corpo vertebrale che ha cessato mesi precedenti 25 , riducendo al minimo il rischio di un'influenza sulla rigenerazione del disco dalle cellule adiacenti di crescita. Le pecore sono state preferite perché sono meno aggressive rispetto alle loro controparti maschili che facilitano il più facileEr manipolazione animale. Se si utilizzano pecore maschili, si consiglia di utilizzare le pecore.
In uno studio di Zhang 18 usando un metodo analogo di ferita di trapano, dove un bit di trapano di 4,5 mm di diametro è stato inserito da 15 mm di profondità con rotazione manuale di 360 ° per produrre la degenerazione del disco nelle capre, non vi è stata alcuna differenza statisticamente significativa nei radiografici Il punteggio degenerativo di Pfirrmann nei dischi danneggiati rispetto alle immagini preoperatorie. C'erano, tuttavia, prove istologiche dimostrative di degenerazione del disco da lieve a moderata 26 . Al contrario, in questo studio, l'analisi morfologica lorda e la MRI di 9,4T hanno rivelato evidenti cambiamenti degenerativi significativi nei dischi intervertebrali lombari, indicando il significativo vantaggio di questo approccio.
L'applicazione e l'esito di questo metodo saranno descritti in una prossima pubblicazione che confronta il metodo del bit drill bit di lesioni intervertebrali del discoO il metodo annulotomia stabilito nel modello ovino. Questo metodo può essere utilizzato anche in futuro per l'esame di terapie rigenerative.
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Disclosures
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti da divulgare.
Acknowledgments
Il dottor Chris Daly è il destinatario della Borsa di studio della Fondazione per la chirurgia Richard Jepson. Gli autori vorrebbero ringraziare la dottoressa Anne Gibbon, il dottor Dong Zhang e il personale di Monash Animal Services, la Monash University per la loro assistenza con l'intervento chirurgico e la cura degli animali.
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).
