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 Modell utnyttjar en lateral retroperitoneal borrbiten skada

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

Summary

Intervertebral disc degeneration är en signifikant bidragsyter till ryggsmärta och en ledande orsak till funktionshinder över hela världen. Många djurmodeller av intervertebral skivdegenerering existerar. Vi demonstrerar en eldmodell av degenerering mellan ryggradsledningar, med hjälp av en borrkrona, vilket ger en konsekvent skivskada och reproducerbar nivå av skivdegenerering.

Abstract

Intervertebral disc degeneration är en signifikant bidragande till utvecklingen av ryggsmärta och den främsta orsaken till handikapp världen över. Många djurmodeller av devärdering av intervertebralskivor har utvecklats. Den ideala djurmodellen bör nära efterlikna den mänskliga intervertebrala skivan med avseende på morfologi, biomekaniska egenskaper och frånvaron av notochordala celler. Lårbenen intervertebral skivmodell uppfyller dessa kriterier. Vi presenterar en fårmodell av devärdering av intervertebral skivor som utnyttjar en borrskada genom en lateral retroperitoneal-tillvägagångssätt. Den laterala tillvägagångssättet minskar signifikant insnittet och den potentiella sjukligheten som är förknippad med den traditionella anterior-anknytningen till ryggraden. Utnyttjande av en borrbit-metod för skada ger förmågan att producera en konsekvent och reproducerbar skada, med exakta dimensioner, som initierar en konsekvent grad av devärdering av intervertebral skivor. Ringformens fokalitetOch kärnpulsposusdefekt efterliknar i högre grad det kliniska tillståndet av focal intervertebral disc herniation. Får återhämtar sig snabbt efter denna procedur och är vanligtvis mobil och äter inom en timme. Intervertebral skivdegenerering följer och får genomgår nekropsy och efterföljande analys vid perioder från åtta veckor. Vi tror att borrskademodellen för deformation av intervertebralskivor ger fördelar jämfört med mer konventionella ringformade skademodeller.

Introduction

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

Sår i ryggen är den främsta orsaken till funktionshinder i hela världen 1 . Lumbal intervertebral disc degeneration associerad diskogen smärta anses vara en signifikant bidragsyter till ryggmärg 2 . Det finns en ökande efterfrågan på tillförlitliga djurmodeller av intervertebralskivan för att bredda förståelsen för degenerativ process och för undersökning av potentiella terapier.

Många djurmodeller av devärdering av intervertebral skivor finns 3 . Djurmodeller som användes vid undersökningen av degenerativ skivsjukdom varierar i storlek från möss 4 till större däggdjur, såsom hundar 5 , får 6 och icke-mänskliga primater 7 . Metoder som används för att framkalla intervertebralskivsdegenerering kan i stor utsträckning klassificeras i kategorierna av mekaniska ( t.ex. intervertebral skivkomprimering N 8 eller kirurgisk skada 6 ), kemisk ( t.ex. kemisk nukleolys 5 ) eller, mindre allmänt, spontan degenerering ( t.ex. sandrot 9 ).

Med tanke på komplexiteten hos degenerering av mänsklig intervertebral skiva, existerar inte en perfekt djurmodell. Viktiga överväganden vid val av en lämplig djurmodell för att efterlikna detta tillstånd har emellertid identifierats 3 . Sådana överväganden innefattar frånvaron av notochordala celler (primitiva celler med möjlig stamcellsfunktion 10 frånvarande från vuxna kärnpulposus hos människor, får, getter och kondrodystrofa hundar men närvarande i de flesta däggdjur), likheter i djur- och intervertebralskivans storlek i förhållande till människor, Jämförbara biomekaniska krafter till det kliniska tillståndet, mekanistiska och etiska överväganden 3 .

Jove_content "> Icke-mänskliga primater uppfyller många av ovanstående kriterier. Bebis- och macaque-modeller av spontan intervertebralskivsdegenerering har beskrivits 11 , 12 , 13. Båda arterna spenderar stora mängder av tid i uppreparna eller halvriktiga ställningar - en distinkt fördel I förhållande till andra djurmodeller. Men etisk och praktisk övervägning ( t.ex. kostnad, boende, fördröjd inbrott av spontan degeneration) begränsar användningen i många institutioner.

Ryggraden är en etablerad modell för degenerering mellan ryggradssplattor, med fördelar innefattande cellulära, biomekaniska och anatomiska likheter med den mänskliga ryggraden 10 , 14 , 15 . Trots den fyrfödda staturen hos får utsätts lårbenets intervertebralskiva för liknande spänningar på den mänskliga skivanS = "xref"> 14. Ovanmodellen är också mer allmänt accepterad, ur et etiskt perspektiv, än icke-mänskliga primatmodeller. Varierade metoder har beskrivits för att initiera den degenerativa processen, av vilka många kräver direkt åtkomst till den intervertebrala skivan. På grund av att ryggmärgen slocknar i sakralområdet och förbening av det bakre längsgående ligamentet i ländryggen, är bakre förhållanden till den intervertebrala skivan tekniskt utmanande och mindre vanligt förekommande i fåret 16 . De traditionella tillträdesvägarna till ländryggen, dvs. via främre eller anterolaterala tillvägagångssätt, kräver stora magsnitt, är bräckliga med risk för bråck och skador på inre vev och neurovaskulära strukturer 16 . Användningen av en relativt liten lateral snitt bort från beroende bukområden kan minska sådana risker 17 .

Vi presenterar en får MoDel av degenerativ lumbal intervertebral skivan sjukdom med användning av borrskada utförs genom en minimalt invasiv lateral tillvägagångssätt, och inspirerad av arbetet av Zhang et. Al 18 . Målet med detta protokoll är att möjliggöra en tillförlitlig länders skivskademodell som lätt kan reproduceras, ger en konsekvent skada och är säker och väl tolererad. Detta tillvägagångssätt är väl lämpat för utredare som försöker inducera en mildare grad av lumbal intervertebral skivs degenerering än vad som observerats med traditionell kirurgisk annulotomi (opublicerade data) för undersökning av antingen intervertebral skivdegeneration eller regenerativ terapi. Dessa resultat kommer att beskrivas i en kommande 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

Protokollet som beskrivs i detta manuskript följer djurhållningsriktlinjerna för Monash University Animal Ethics. Djuretik godkännande för detta protokoll har beviljats ​​av Monash University Animal Ethics. Etik godkännandenummer: MMCA / 2014/55

1. Fårberedning

OBS: Äldre i åldern två till fyra år användes.

  1. Snabbt får i 18 timmar före anestesi. Ge djur tillgång till vatten till 6-12 timmar före operation 19 .
  2. Sedata djur genom intravenös injektion av medetomidinhydroklorid (0,015-0,020 mg / kg) för att underlätta överföringen till operationssatsen.
    ANMÄRKNING: Medetomidinhydrokloridet tjänar till att minska djurspänningar och agitation i samband med separation från andra djur för överföring till operationssatsen.
  3. Injicera tiopenton (10-13 ml / kg) för induktion av anestesi vid ankomst till operationssatsen.
  4. Administrera profylaktisk intraVenösa antibiotika (amoxicillin 1 g IV) omedelbart efter tiopentoninjektion.
  5. Intubatfår med användning av ett endotrakealt rör 20 med en storlek 7,5-9 mm (inre diameter).
  6. Behandla anestesi med inandning av isofluran (2-3%) i 100% syre vid en flödeshastighet på 2 liter / min. Fäst en pulsoximeter till fårets öra.
  7. Övervakar noga fårens vitala tecken (hjärtfrekvens, andningsfrekvens och syremättnad via pulsoximetern och observationen) och medvetenhetsnivå.
    OBS! Indikatorer för lätta anestesi, som spontan tuggning, aktiv uppkastning och spontana rörelser bör leda till en ökad narkosnivå. Röda flaggskyltar som indikerar brådskande lättnad av anestesi inkluderar respiratorisk kompromiss och svår bradykardi. Rotation av ögat är inte en konsekvent indikator på bedövningsdjup i får 19 .

2. Skivnivå och skärning

  1. Samla sKraftiga verktyg som behövs för detta förfarande: veterinärklippare, 20 ml luerlåssspruta 21G IV Nål, # 4 skalpellhandtag, # 22 skalpskalor, Gillies vävpincett, Metzenbaum krökt dississerande sax, Deaver retractor, Hohmann retractorblad, 3,5 mm Brad Punktborr, borrstopp, borrning, autoklaverbar veterinärborrväska, nålhållare, 2-0 absorberbara syntetiska flätade suturer, 3-0 absorberbar syntetisk flätad sutur och Mayo sutur sax.
  2. Förbered driftssatsen. Rengör operationsbordet och instrumentstället med 70% etanol. Autoklavera alla kirurgiska instrument före operationen. Utför preoperativ anestetikontroll.
  3. Placera fåren på operationsbordet i höger lateral position.
  4. Använda elektroniska klippare, raka den region som definieras överlägsen av de nedre revbenen, underlägsen av iliacbenet, medialt av de kontralaterala ländryggena tvärgående processer och ca 10 cm i sidled till de ipsilaterala ländryggen transversella processerna.
  5. Palpate iliac crest, ländryggen transversella processer (L1-6) och costo-vertebral vinkel för landmärken för kirurgisk snitt webbplats. Markera dessa landmärken med en steril penna.
  6. Förbered den laterala buken genom att desinficera med klorhexidin och alkoholisk jodid antiseptisk tvättning.
  7. Beakta standard kirurgiska aseptiska tekniker under hela operationen. Det kirurgiska laget scrubs före operationen. Placera en steril fönstret firkantad draperi över den kirurgiska platsen, och en stor steril kvadrat draperi på overhead bordet.
    1. Sterilisera alla föremål som ska användas inom operativ plats före operationen. Övervaka och bibehålla steriliteten hos den kirurgiska platsen under hela operationen. Se till att alla föremål som införs i det sterila fältet är sterila och överförs på ett sterilt sätt.
  8. Använd kirurgisk loupe förstoring och en strålkastare för att underlätta visualisering under det kirurgiska förfarandet.
  9. Gör ett longitudinellt snittMed hjälp av # 22 skalpellbladet som är fäst vid # 4 skalpellhandtag parallellt med och 1 cm främre än en till två ländrygstransverser över och under de intervertebrala skivnivåerna av intresse.
    OBS: Ytterligare information om snittplanering finns i diskussionen.
  10. Använd den monopolära diaternin för att dela den underliggande subkutana vävnaden och den laterala aspekten av bukväggen muskulaturen; Rikta dissektion mot spetsarna i ländryggen transversella processer ovanför och under de intervertebrala skivorna av intresse.
  11. Dividera thoracolumbar fascia longitudinellt vid dess fästning till de tvärgående processerna.
  12. Visualisera och bevara de underliggande kvadratus lumborum- , psoas-musklerna och de traverserade neurovaskulära buntarna.
  13. Håll hemostas genom proceduren med diatermi.
  14. Sopa fingrarna mellan planet i bukhinnan och den bakre bukväggen muskulaturen vid den exponerade intervertebrala diSc nivåer för att utföra digital trubbig dissektion.
  15. Dra in kvadratus lumborum och psoas-musklerna posterolateralt med hjälp av en Deaver-retraktor för att ytterligare exponera de intervertebrala skivorna.
  16. Palpate för de konkava intervertebrala kropparna och de konvexa intervertebrala skivorna.
  17. Placera retraktorerna omedelbart över skivorna och var försiktig så att ländskärmarna inte skadas.
  18. Med hjälp av kirurgisk loupförstoring med strålkastare, identifiera ländkärlskärlen som ligger ca 1 cm caudal till den nedre ändplattan.
  19. Utför en intraoperativ lateral röntgen för att bekräfta skivans nivå. 21
    Obs: Radiografinställningar: 47kV; 4 mAs 21
  20. Beroende på önskad skivnivå, exponera den intervertebrala skivan genom att skilja de omgivande strukturerna och bilagorna nedan.
    1. För nivåer L3 / 4 eller högre, sopa bort de muskulösa bilagorna över diSc använder digitala trubbiga dissektioner.
    2. För nivåer L4 / 5 och under, dela de tjockare tendentösa muskelfördelarna över skivan skarpt med bipolär diatermi och sax.
      OBS: L6 / S1-skivan kan vara svår att komma åt på grund av obstruktion av iliac-kammen. Om åtkomst inte kan åstadkommas via den laterala tillvägagångssättet kan en anterior approach användas.

3. Drill Bit Injury

OBS: Preoperativ planering innefattar fördelning av skada / behandlingsnivåer och kontrollnivåer. Ytterligare information om nivåallokering finns i diskussionen.

  1. Definiera borrpunktens ingångspunkt genom att observera vänster sido- och främre extremiteter i den intervertebrala skivan.
    OBS: Ingångspunkten ligger mitt i den vänstra anterolaterala kvadranten (definierad av skivans främre och laterala ändar). Borrkronan sätts in på denna ingångspunkt med en bana riktadMot mitten av de intervertebrala skivorna och riktad något kranial till vinkelrätt.
  2. Montera en Brad-punktborr i kraftborren. Se till att borrets diameter är något mindre än den intervertebrala skivhöjden dvs ~ 3,5 mm för ländryggsinterverbralskivan i 60-70 kg får.
    1. Applicera en borrstopp för att ge en oskyddad borrlängd på ungefär halva diametern på ländryggsintervärbrickan, dvs ~ 12 mm för ländryggsinterverbralskivor i 60-70 kg får.
  3. Applicera borren till ingångspunkten och rikta den i en bana något kranial mot mitten av den intervertebrala skivan. Den lilla kranialvinklingen är att minimera risken för skador på ändplattan.
  4. Fördjupa borren långsamt i den intervertebrala skivan med borren med låg effekt under 1 s. Justera banan på ett litet kranial eller caudalt sätt om det förekommer överdriven motstånd
    OBS: SådanÖverdriven resistans indikerar sannolikt kontakt med ändplattan.

4. Stängning

  1. När väl hemostas har uppnåtts, bevattna såret med Ringers lösning.
  2. Utför skiktet stängning, företrädesvis med användning av 2-0 absorberbara syntetiska flätade suturer till laterala bukväggen vävnader och kontinuerlig 3-0 undyrad absorberbar syntetisk flätad subkutikulär sutur till huden.

5. Postoperativ ledning

  1. Placera en fentanylplastkärl (75 μg / h) i inguinalområdet för postkirurgisk analgesi i 3 dagar.
  2. Använd dessutom intravenöst buprenorfin (0,005-0,01 mg / kg) för uppbättande analgeti vid behov.
  3. Stoppa inhalationsanestetiken. När spontan andning inträffar, ta bort endotrachealröret.
  4. Låt djuret återhämta sig i en hållarkorg under konstant observation.
    OBS: Djuret ska inte lämnas obevakat tills det har återvunnit tillräcklig konsumtionAnvändbarhet för att behålla sternal recumbency.
  5. När djuret är fullt vakande och stående, introducera mat och vatten igen. När du väl har återhämtat sig, returnera djuret till sin operativa anläggning med penna med andra djur.
  6. Övervak ​​noga i 24 timmar och fortsätt observation i en vecka. Övervaka för bevis på postkirurgisk smärta eller nöd.
    OBS: Postoperativ transdermal fentanylplast som applicerats i tre dagar bör ge tillräcklig analgesi. Ytterligare analgetiska krav bör leda till djurrecension.
  7. Foder fåren normalt och låta fåret utföra normala aktiviteter utan begränsning. Observera fåren för eventuella tecken på neurologiskt underskott, såsom lameness.
    OBS: Den intervertebrala skivfel som produceras med borrskada-metoden ligger på skivans anterolaterala sida och skademåttet begränsas av borrstoppet till mittenkärnan. Eftersom de neurala elementen ligger bakre / posterolaterala till den intervertebrala skivan,Risken för neurala kompromisser som är sekundär för symptomatisk kärnpulposus är avlägsen. Den här anatomiska egenskapen hos modellen utesluter användningen av neurologisk undersökning för att skilja mellanvärmeskiva degenerering med och utan kärnpulposusherniation.
  8. Lämna fåren till universitetets gård för att vänta på eutanasi och nekropi vid slutet av försöksperioden.

6. Eutanasi

  1. Utför fårsåterhäftning vid ett lämpligt tidsintervall efter borrkorsets intervertebralskivskada.
  2. Injicera intravenöst pentobarbitonnatrium (> 100 mg / kg) för 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

Preoperativt fick får genomgått baslinjens 3T magnetiska resonansavbildning (MRI) för bedömning av underliggande morbrologi och degenerering mellan de intervertebrala skivorna. Får genomgick ytterligare intraoperativ lateral radiografi för bekräftelse av intervertebral skivnivå och beräkning av skivhöjdindex. En preoperativ sagittalplanskiva från 3T MR och en intraoperativ röntgenbild visas i Figur 1 .

Figur 1
Figur 1: Preoperativ 3T MR ( A ) och intraoperativ lateral radiograf ( B ). ( A ) Sagittalskiva från 3T MRI (3T T2-vägd spin-eko-sekvens) av ländryggen som visar lumbar 1/2 (L1 / 2) till lumbosakral (L6 / S1) intervertebrala skivor. Intervertebrala skivor har ett homogent hyperintensiv utseendeVilket indikerar inget bevis på signifikant preoperativ intervertebral skivdegenerering. Observera att ländryggen har vanligtvis sex ryggradssvinnor, och ryggmärgen i får slocknar i sakralområdet. ( B ) Intraoperativ lateral röntgenbild (inställningar: 47 kV; 4 mAs) som visar L1 / L2 och L6 / S1 intervertebralskivor med det kirurgiska instrumentet som markerar L3 / L4-intervertebralskivan. Skalstänger = 25 mm. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.

Efter operationen återhämtade sig fåren vanligen och var oberoende mobila inom 1 h. Får observerades noggrant i en vecka och återvände därefter till jordbruksmarken till nekropsy vid 8 veckor efter skador på mellanvärkskivorna. Inga biverkningar inträffade. Vid 8 veckor efter skivskada genomgick får nekropsy, röntgen och MR i ländryggspiNes och behandling av skivor för histologisk och biokemisk analys.

Representativa postoperativa bilder av det brutna morfologiska utseendet och radiologiska 9,4T MRI-bilder av skadade lårskinns intervertebrala skivor vid 8 veckors (56 dagar) efterskada visas i Figur 2 . Den brutna morfologiska bilden visar att borrskada-skelettet tränger in i ringformen fibrosus och sträcker sig in i kärnans pulposus. Detta framgår också av 9,4T MR. En omfattande beskrivning och analys av resultatet av detta tillvägagångssätt kommer att beskrivas i en kommande publikation som beskriver modellvalideringsstudien.

Figur 2
Figur 2: Brutto morfologiska och MR-bilder av skadad skiva. ( A ). Brutto morfologisk bild av intervertebral skiva som demonstrerar injuRyktande penetrerande annulus fibrosus (AF) och sträcker sig in i kärnpulposus (NP). ( B ). 9,4T MRI (T2-vägd snabbspinn eko-sekvens) demonstrerar även skada genom penetration genom AF till NP. Skala bar = 10 mm. Vänligen klicka här för att se en större version av denna 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

Detta minimalt invasiva sidotillgångsförfarande är effektivt och säkert utan postoperativ bråck, bukskador eller infektion som observerats i denna serie. Användning av borrskärmskärmsmodell med djupstopp ger en reproducerbar metod för att framkalla en konsekvent skador på intervertebral skivor med känd dimension ( dvs. en djupskada på 3,5 mm diameter x 12 mm i denna studie). Enligt vår erfarenhet producerar denna metod en mindre allvarlig grad av skivdegeneration än vad som observerats i konventionellt beskrivna ovandelsskalpelblad ländryggsintervertebralskivoromotomimodeller 6 , 22 (obublicerade data). Detta kommer att beskrivas i en kommande publikation.

Vid inrättandet av den initiala längsgående huden incisionen (steg 2.9) bör den exakta längden och platsen för snittet modifieras baserat på önskade skivnivåer. Mer överlägsen skivnivåer (T12 / L1) kan vara reaChed genom att utöka snittet till costovertebralvinkeln, medan ett snitt som sträcker sig till iliackroppen kommer att tillåta åtkomst till den nedre ländryggen (till L5 / L6). En 10 cm-skärning underlättar åtkomsten till tre till fyra skivnivåer, medan en mindre fokuserad snitt på 5 cm är nödvändig för åtkomst till singeldiskar. Vi föredrar att utföra skada på två nivåer, vanligtvis L2 / L3 och L3 / 4. Detta möjliggör att de intilliggande L1 / 2 och L4 / 5 intervertebrala skivnivåerna utnyttjas som icke skadade interna kontroller. När tekniken är tekniskt säker kan det kirurgiska förfarandet på ett får slutföras på mindre än en timme med minimal blodförlust och obehag 18 . Det kritiska steget och den stora tekniska utmaningen med denna teknik är att undvika skador på ändplattan under borrskivans skada. Det är av yttersta vikt att klart definiera de överlägsna och underlägsna marginalerna hos den intervertebrala skivan vid ingångspunkten för borrbiten. Långsamt framåt i borrmaskinen med låg hastighet i intervertenBralskiva, som börjar ungefär vinkelrätt med liten kranialvinkling minimerar också risken för skador på ändplattan. Förlängning av hudinspirationen kan krävas för att få tillräcklig vinkling av borren.

Enkla modifieringar av denna teknik inkluderar förändringar i borstorlek och djup, eftersom dessa kommer att dikteras av storleken hos djur- och ländryggsinterverbralskivorna. Detta tillvägagångssätt kan användas för att på ett tillförlitligt sätt inducera degenerering i de intervertebrala skivorna från T12 / L1 till L5 / 6. Det retroperitoneala tillvägagångssättet kan användas för att komma åt den intervertebrala skivan för att inducera degenerering med andra mekanismer 16 eller administrera experimentella terapeutiska medel.

Begränsningar av detta tillvägagångssätt hänför sig till omfattningen av den intervertebrala skivskada och efterföljande degenerering inducerad genom denna metod. Om en utredare försöker åstadkomma allvarlig skador i hjärtsviktens skivor, andra aggressiva metoder för skivskadaSåsom scalpel blad annulotomy 6 bör beaktas. Den akuta defekten som produceras i den intervertebrala skivan genom borrningsmetoden för skada är relativt liten och kan inte vara väl lämpad för administrering av terapeutiska läkemedel vid skadan.

Ryggsvinet valdes för skälet för mellanvärkskivan av flera skäl. Icke-mänskliga primater, trots deras anatomiska och biomekaniska likheter med det kliniska tillståndet ( dvs. stora mängder tid i uppreparna och halvreparerade ställningar), presenterar tillräckliga etiska och praktiska överväganden för att förhindra deras utnyttjande i många institutioner. Även om det är en quadruped, är lårbenets intervertebrala skiva anatomiskt jämförbar och exponerad för liknande biomekaniska påkänningar på mänsklig ländryggsintervertebralskiva 16 , 18 . Får visar förlusten av notochordala celler från kärnpulposus i tidig vuxen ålder,Liksom människor 10 , 23 . Notochordalceller kan ha progenitorcellsfunktion och har visat sig påverka förloppet av skivdegeneration genom regenerering av skivmatrisen. Slutligen, från ett pragmatiskt perspektiv, får är hårda djur som kan tolerera kirurgi väl, är lättillgängliga och presentera ett ekonomiskt genomförbart alternativ 16 , 18 .

Geten 18 är en annan djurmodell av lumbarskivsdegeneration som presenterar många av fördelarna med fårmodellen - liknande storlek, ekonomisk genomförbarhet, motståndskraft och frånvaro av notochordala celler hos vuxna 24 . Andra stora djurmodeller presenterar ytterligare utmaningar - närvaron av notochordala celler i svinmodellen och etiska problem som kan associeras med hundmodeller. För en omfattande översyn av djurmodeller av interveRtebral disc degeneration, läsaren är riktad mot en ny recension av Daly et. Al 3 .

Eftersom den intervertebrala skivan visar spontan förlust av notochordala celler och genomgår progressiv degenerering med ålder 23 , är det absolut nödvändigt att säkerställa konsekvensen av fåråldern i experiment. Vi föredrar att använda åldrar i åldrarna två till fyra år, eftersom vid denna ålder är notochordala celler frånvarande 23 . Ur vår egen erfarenhet har minimal spontan degenerering uppkommit hos får i åldern från två till fyra år trots förlusten av notokordala celler. Vidare stänger fårens vertebrala kroppstillväxtplatta vid ungefär 24 månader med vertebral kroppstillväxt som upphörde månader tidigare 25 , vilket minimerar risken för eventuellt inflytande på skivregenerering från intilliggande tillväxtplattaceller. Äldre var föredragna eftersom de är mindre aggressiva än sina manliga motsvarigheter som underlättar easiDjurhantering. Om manliga får används, rekommenderar vi att man använder wethers.

I en studie av Zhang 18 som använde en liknande metod för borrskada, där en borrmått som mätt 4,5 mm i diameter sattes 15 mm djup med manuell rotation av 360 ° för att producera skivdegenerering i getter var det ingen statistiskt signifikant skillnad i radiografiska Pfirrmann degenerativa poäng i de skadade skivorna jämfört med preoperativa bilder. Det fanns dock påvisbara histologiska bevis på mild till måttlig skivdegenerering 26 . I motsats till denna studie avslöjade den brutto morfologiska och 9.4T MRI-analysen tecken på signifikanta degenerativa förändringar i ländryggen mellan vertebrala skivor, vilket indikerar den stora fördelen med detta tillvägagångssätt.

Applikationen och resultatet av denna metod kommer att beskrivas i en kommande publikation som jämför borrningsmetoden för intervertebral skivskada tO den etablerade annulotomymetoden i fårmodellen Denna metod kan också användas i framtiden för undersökning av regenerativ terapi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna förklarar att de inte har några konkurrerande ekonomiska intressen att avslöja.

Acknowledgments

Dr Chris Daly är mottagare av Stiftelsen för Kirurgi Richard Jepson Research Scholarship. Författarna vill tacka doktor Anne Gibbon, doktor Dong Zhang och personalen på Monash Animal Services, Monash University för deras hjälp med djurkirurgi och vård.

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 Modell utnyttjar en lateral retroperitoneal borrbiten skada
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