ここでは、成人ラットにおける9番目の胸部レベルで信頼性の高い脊髄横片切り(HX)を産生するための外科的処置と、そのような一方的な傷害後の非対称的な欠損を検出するために設計された神経行動評価について説明する。
不完全な脊髄損傷(SCI)は、しばしば感覚運動機能の障害を引き起こし、臨床的に最も頻繁なタイプのSCIである。 ヒトブラウン・セカール症候群は、脊髄の半分に対する病変によって引き起こされる一般的なタイプの不完全なSCIであり、傷害と同じ(またはイプシリシオナル)側の麻痺および下頭蓋の喪失、および反対側の痛みおよび温度感覚の喪失をもたらす。ブラウン・セカール症候群の信頼できる動物モデルを確立するには、脊髄横半形(HX)を産生し、神経障害を評価するための適切な方法論が不可欠である。横型のヘミセクションモデルは基礎的研究と翻訳研究において極めて重要な役割を果たすが、そのようなヘミセクションを作成し、一方的な機能を評価するための標準化されたプロトコルは欠けている。本研究の目的は、9番目の胸部(T9)椎体レベルでラット脊椎横HXを産生するためのステップバイステップの手順を説明することです。次に、一方的なSCIに対する非対称神経学的性能の単純で敏感な評価を提供するHX(CBS-HX)の組み合わせ行動尺度を記述する。0から18までの範囲のCBS-HXは一方的な後肢のステップ(UHS)、カップリング、接触の配置およびグリッドの歩行を含む4つの個々の評価から成っている。CBS-HXの場合、イプシテラショナルおよび対側後肢は別々に評価されます。T9 HXの後、イプシラテラヘルドリムは行動機能障害を示したのに対し、対側後肢は実質的な回復を示したことがわかった。CBS-HXは、イプシラショナル後肢と対側後肢の間の行動機能を効果的に識別し、イプセラテラヘルムの回復の時間的進行を検出した。CBS-HX コンポーネントは、必要に応じて別々に、または他のメジャーと組み合わせて分析できます。我々は、胸部HXの外科的処置および行動評価の視覚的記述のみを提供したが、この原則は、他の不完全なSCIおよび傷害の他のレベルに適用することができる。
不完全な脊髄損傷(SCI)は、しばしば、重度かつ持続的な感覚運動機能障害を引き起こし、臨床的に最も頻繁なタイプのSCI1である。ヒトにおけるブラウン・セカール症候群は、脊髄の半分に対する病変によって引き起こされ、傷害と同じ(または両側)側の麻痺および下頭蓋の喪失、および反対側の痛みおよび温度感覚の喪失22、3、4。3,4脊髄横半球の動物モデルは、ヒトブラウン・セカール症候群を模倣するために広く使用され、ラット55、6、7、8、9、6,7,8,9オポッサム10、およびサル77、11、12、1311,12,13の様々な脊髄レベルの様々な実験室で報告されている。しかしながら、標準的な横方ヘミセクションを作り出す詳細な視覚化された手順は説明されていない。横半角断面のステップバイステップの手順を提供すると、モデルを最適化し、基礎研究および翻訳研究における実験結果の比較または複製を容易にする必要があります。
一方的なSCIは、対称傷害に対する従来の評価を使用して測定することが困難な非対称的で不均衡な行動の赤字を生み出します。一方的なSCIの神経障害を評価するための適切な方法論は、一方的なSCIモデルを開発する上で不可欠な要素です。一方的な脊髄損傷の極めて重要な役割にもかかわらず、そのような傷害を有する動物の感覚運動障害を評価するための標準化されたプロトコルは欠けている。バッソ・ビーティ・ブレスナハン(BBB)の運動運動評価尺度は、成体ラット14のSCI後に最も頻繁に使用される機能の測定であり、全体として移動の半定量的記述をもたらす。しかし、それは独立して各後肢を測定しません。
本研究では、9番目の胸部(T9)椎骨レベルでげっ歯類脊髄HXを産生するためのステップバイステップの手順を報告する。また、一方的な後肢ステッピング(UHS)、カップリング、接触の配置、および一方的なSCI後の神経障害と回復を評価するためのグリッド歩行評価を含む、ヘミセクション(CBS-HX)の組み合わせ行動尺度を導入する。このモデルが、一方的なSCIの傷害メカニズムと治療効果を調べるのに役立つモデルになることを願っています。
本研究では、ヒトにおけるブラウン・セカール症候群を模倣した成体ラットにおける、シンプルで一貫性のある再現性のT9脊髄HXを産生するためのステップバイステップの手順を報告する。我々はさらに、一方的な後肢ステップ(UHS)、カップリング(CPL)の組み合わせによって測定される非対称神経障害および回復の進行を評価するために敏感であるヘミセクション(CBS-HX)の組み合わせ行動スコアシステムを導入する。接触を配置し、グリッドウォーキング。我々はT9レベルでの傷害を実証するが、この手順は、単純かつ要求の厳しい方法で頸部および腰部のコードを含む脊髄の他の領域に適用することができる。このモデルが、一方的な行動評価と共に、そのようなSCIの傷害メカニズムおよび治療効果を調べるのに役立つことを願っています。
横側HXモデルは、コードのイプシテラショナル半分の病変のみであるため、コードの対側側側は主に保存されており、内部制御として使用することができます。多くの下降経路と昇順経路が一方的に投影され、多くの状況で横方向の片方が軸索管に損傷を与え、反対側の同じ区域を維持し、再編成と再編成の比較を可能にする同じ動物のこれらの区域の機能的な結果。さらに、より局所的な病変を産生すると、特定の経路の標的化を可能にし得る。例えば、腹側および腹側病変は、網状脊髄および前庭脊髄経路に影響を与える可能性がある。後側または側側病変は、コルチコ脊髄およびルブロ脊髄経路に影響を与える可能性があります。また、ヘミセクションまたは部分的損傷モデルは、解剖学および他の経路の機能を研究するためにも使用することができる。したがって、ヘミセクションモデルは、感覚的なアフェレント、下降経路、および固有の脊髄回路による補償を研究するためにユニークに採用することができる。このモデルは、HX後の運動運動回復のメカニズムの調査にも適しています。
横HXは、明らかな行動障害を引き起こし、自動歩行分析19のための運動タスク(例えば、トレッドカンまたはトレッドミル)パラダイムの下で評価可能である。また、逆側側側の側側の軸索管の導電率を電気生理学的記録を用いて測定することができ、この評価は種々の治療に続いて機能的再編成を確立する可能性を提供する。さらに、解剖トレーサーを特定の経路のニューロンに一方的に注射すると、正数標識された正線交差繊維の可視化と、逆順に標識されたニューロン20、21、22、23、24、25との接続が可能となる。20,21,22,23,24,25
典型的な脊髄HX手術は終了するのに20分未満かかりますが、正確で一貫したHXを達成するにはいくつかの練習が必要です。まず、脊髄HXレベルが動物から動物まで一貫していることが重要です。したがって、ラミレンクトミーに適した椎体セグメントが同定されるのが重要です。次に、HX が完全であることを確認します。完全なHXを作るために、1つはマイクロシザーを使用して切断を導くために正中線を通して垂直に挿入された30ゲージの針を使用することができます。針の挿入はまた病変の上の後部脊柱かコードへの損傷を避ける。30ゲージ針の第2の機能は、病変のあいまいさがないことを確認するためにカットをトレースするナイフとして役立つことができるということです。第三に、ゼラチンを病変部位に置くことは、脳脊髄液漏れを最小限に抑えることができ、ゼラチンの上にセメントを置き、椎骨層の層をつなぎ、病変部位における脊椎の安定性を強化し、創傷治癒を促進することができる。電気生理学的記録の適用による信号干渉を避けるために、筋肉、筋膜、および皮膚は4-0シルク糸の層で縫合されるべきである。最後に、対側脊髄の損傷を最小限に抑えるためにあらゆる努力をすべきである。組織学的検証は、一方の側の完全な側半切断と他方の側のコードの残りの半分の保存を確認するために確立されるべきである(図6Eに示すように)。
SCI後の移動を改善するために、これまでの研究では、細胞移植、軸索再生8、18、26、27、18,26,27および活動ベースのリハビリテーション828、29、30を含28,29む幅広い戦略を30利用してきた。一方、機能評価とSCIに続く最良の治療法をスクリーニングするために、いくつかの行動テストが確立されています。BBB運動運動評価尺度は、両側後肢14、31,31に影響を与える正中線の不調または横断損傷などの脊髄対称傷害の運動運動評価のために設計された。BBBの特定のパラメータは、協調およびつま先クリアランスなど、両方の後肢を観察することによって記録される。一方の後肢が無傷で、もう一方が非対称傷害に見られるように赤字を示す場合、無傷の後肢は影響を受けた後肢のスコアを混乱させる。BBBスコアリングは、一方的な怪我の後に他方から1つの後肢スコアを収容しないので、一方的な脊髄損傷を評価するのに理想的ではありません。ただし、各辺の関節の動きと体重サポートが個別に評価され、BBBの一部として計算されない場合、無傷の後肢(シャムコントロールに似ています)は、影響を受けた後肢のスコアを混乱させることはありません。さらに、無傷の後肢は関節の動き、体重サポート、またはステップに劇的な欠陥を持たないため、無傷の側は動物の全体的なスコアを偏らません。
ヘミセクションの組み合わせ行動スコアは、横方ヘミセクションのラットモデルにおける行動回復の敏感かつ容易な評価を行えるように設計されている。これは、復旧の初期段階と後期フェーズの両方の動作を評価するために使用できます。初期段階は、怪我後7〜10日以内です。HX後の最初の3〜5日間で、イプシラショナル後肢活性は着実に増加し、自発的または治療媒介性後肢運動回復を記録するために、より頻繁に評価されるべきである。HX後5〜7日までに、ラットは体重を支えずに後肢の動きを掃引し始めた。7〜10日までに、ラットは典型的に立ち歩き始めた。この段階では、ステッピングパターンに注意を払う必要があります。後期(14-28日)では、イプジラターの後肢活性は安定しており、正常に近かった。
また、カップリング(CPL)容量にも細心の注意を払う必要があります。CPLテスト(歩行結合)は、ビデオ(トレッドスキャン/キャットウォークなど)またはオープンフィールドテスト中の撮影ビデオのいずれかで実行できます。2番目のオプションは、研究者が歩行分析システムにアクセスできない場合に柔軟性を提供します。両方のビデオ録画セッションでは、このテストでは、足ごとに最低 2 回の連続したタッチダウンが必要です。解析には、相同、均一、対角結合の3つの結合パラメータがあります(ステップ6.2)。各カップリングは、基準足と与えられた足を含みます。相同結合(前方左前右、または後ろ位置左後ろ位置)を例えば取り、それは、基準足の1つの全体のストライド時間で割った、与えられた足の最初のタッチダウン時間である。左足と右足は位相がずれているため、完全なカップリングは0.5である必要があります。これは、同じ場合に同じ場合に同じ場合 (左前左の後ろ、または右前から右の後ろ) 。ただし、対角線カップリング(左前から右の後ろ、または右前左の後ろ)の場合、2フィートが位相になるため、完全結合は0または1でなければなりません。ステップ 6.4 では、各 CPL に 0 から 2 までのスコアを割り当てます。詳細では、スコア 0 は、指定された足がタッチダウンを完了するために移動できないことを表す必要があります。スコア1は、与えられた足がタッチダウンを終えるが、完璧なカップリングでは終わっていないので、不規則または不器用なCPLを表します。スコア2は0.5の完全なカップリングを意味します。3 つの結合パラメーターの概念は、前の資料32,,33で詳細に説明されています。CPLは接触の配置および格子の歩行の査定と結合することができる。組み合わせた行動スコアリングシステムの個々の成分は、SCIの異なるラットモデルにおいて多かれ少なかれ有効である。CPLの場合、欠損は交互の速度とシーケンスの完全性において明らかに目に見えるようになりました。一方的なHXの後に赤字を置く預言的な後肢は明らかにすることができる。我々の研究では、すべてのラットは、対側の後肢の配置が赤字を示さなかった間、赤字を置くイシリンジオン後肢を示した。グリッドウォーキングテストは、コルチコ脊柱管を含む接触配置が回復し始めるとき、考慮されるべきです。疲労の問題を排除するために、各テストで行動テストのシーケンスをランダム化することができます。
結論として、ヒトのブラウン・セカール症候群を模倣するT9脊髄HXの再現性のあるインビボラットモデルを作成するためのステップバイステップの手順を報告する。ヘミセクションの併用行動スコアリングシステムは、一方的なSCI後の傷害メカニズムおよび治療を評価するための個々の後肢行動結果のより差別的な尺度を提供する。我々は、胸部HXの外科的処置および行動評価の視覚的記述のみを提供するが、ここで説明する方法は、異なる傷害レベルの他の不完全なSCに適用することができる。
The authors have nothing to disclose.
ジェフリー・レッキア・ライフ氏の優れた技術支援に感謝します。この研究は、チネスPLA 2016ZD03と2014ZX01(XJLとTBZ)の済仁軍事地域総病院のディレクターの財団によって部分的にサポートされました。Xu研究室の研究は、NIH 1R01 100531、1R01 NS103481、およびメリットレビューアワードI01 BX002356、I01 BX003705、I01 RX002687によって米国退役軍人省によってサポートされています。
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