Summary

Induktion von vollständiger Transektion-Typ Rückenmarksverletzung bei Mäusen

Published: May 06, 2020
doi:

Summary

Dieses Protokoll beschreibt, wie eine präzise Laminektomie für die Induktion von stabilen Querbandverletzungen im Mausmodell mit minimalen Kollateralschäden für die Rückenmarksverletzungsforschung erstellt wird.

Abstract

Rückenmarksverletzungen (SCI) führen weitgehend zu irreversiblen und dauerhaften Funktionsverlusten, am häufigsten als Folge eines Traumas. Mehrere Behandlungsmöglichkeiten, wie z. B. Zelltransplantationsmethoden, werden erforscht, um die schwächenden Behinderungen zu überwinden, die sich aus SCI ergeben. Die meisten präklinischen Tierversuche werden in Nagetiermodellen von SCI durchgeführt. Während Rattenmodelle von SCI weit verbreitet sind, haben Mausmodelle weniger Aufmerksamkeit erhalten, obwohl Mausmodelle erhebliche Vorteile gegenüber Rattenmodellen haben können. Die geringe Größe von Mäusen entspricht niedrigeren Tierwartungskosten als bei Ratten, und die Verfügbarkeit zahlreicher transgener Mausmodelle ist für viele Arten von Studien von Vorteil. Die Induzieren von wiederholbaren und präzisen Verletzungen bei den Tieren ist die haupte Herausforderung für die SCI-Forschung, die bei kleinen Nagetieren eine hochpräzise Chirurgie erfordert. Das Transsektions-Verletzungsmodell war in den letzten zehn Jahren ein häufig verwendetes Verletzungsmodell für die transplantationsbasierte therapeutische Forschung, aber eine standardisierte Methode zur Induktion einer vollständigen Transektionsverletzung bei Mäusen existiert nicht. Wir haben ein chirurgisches Protokoll entwickelt, um eine vollständige Transsektionsverletzung bei C57BL/6-Mäusen auf Brustwirbelstufe 10 (T10) zu induzieren. Das Verfahren verwendet einen kleinen Spitzenbohrer anstelle von Rongeurs, um die Lamina präzise zu entfernen, nach der eine dünne Klinge mit abgerundeter Schneidkante verwendet wird, um die Rückenmarkstransektion zu induzieren. Diese Methode führt zu reproduzierbaren Transektionsverletzungen bei kleinen Nagetieren mit minimalen Kollateralmuskel- und Knochenschäden und minimiert daher Störfaktoren, insbesondere dort, wo verhaltensfunktionelle Ergebnisse analysiert werden.

Introduction

Rückenmarksverletzungen (SCI) sind ein komplexes medizinisches Problem, das zu drastischen Veränderungen in Gesundheit und Lebensstil führt. Es gibt keine Heilung für SCI, und die Pathophysiologie von SCI ist nicht gründlich verstanden. Tier-SCI-Modelle, insbesondere Nagetiermodelle, bieten ein unschätzbares Werkzeug für die Erprobung neuer Behandlungen und werden seit Jahrzehnten zur Erforschung von SCI eingesetzt. Bis heute haben über 72% der präklinischen SCI-Studien Rattenmodelle verwendet, verglichen mit nur 16%, dieMäuse1 verwendet haben. Obwohl Ratten aufgrund ihrer größeren Größe und der Tendenz, Hohlräume zu bilden, die menschlichen GGB ähneln, traditionell die bevorzugten Modelltiere für die Untersuchung neuartiger therapeutischer Ansätze sind, werden Mäuse (einschließlich vieler transgener Mausmodelle) jetzt häufiger verwendet, um zelluläre und molekulare Mechanismen des SCI2zu untersuchen. Das Mausmodell bietet zusätzliche Vorteile in Bezug auf eine einfachere Handhabung, schnellere Reproduktionsraten und niedrigere Kosten als Ratten; Mäuse weisen auch einen hohen Grad an genomischer Ähnlichkeit mit Menschenauf 1,2,3. Der Hauptnachteil des Mausmodells wurde als die deutlich kleinere Größe identifiziert, die Herausforderungen für chirurgische Eingriffe zur Bildung und Behandlung von Rückenmarksverletzungenschafft 4,5.

Es gibt eine Lücke in der vorhandenen Literatur, die die Notwendigkeit eines robusten und reproduzierbaren chirurgischen Protokolls unterstreicht, um stabile SCI im Mausmodell zu induzieren. Daher bieten wir einen neuartigen und präzisen chirurgischen Ansatz in diesem Protokoll, um diese Einschränkungen zu überwinden. Dieses Protokoll enthält detaillierte Richtlinien, um eine Transektionsverletzung bei Mäusen zu induzieren, da dieser Verletzungstyp als der am besten geeignete für die Untersuchung regenerativer und degenerativer Veränderungen nach einer Verletzung6, sowie Neuroplastizität, neuronale Schaltkreise und Gewebe-Engineering-Ansätze7anerkannt wurde. Wir haben uns entschieden, die Verletzung in der unteren Brustregion zu induzieren, da Thoraxniveau SCI am häufigsten in der Literatur verwendet wird1.

Protocol

Alle Verfahren wurden mit Zustimmung der Griffith University Animal Ethics Committee (ESK/04/16 AEC und MSC/04/18 AEC) nach den Richtlinien des National Health and Medical Research Council of Australia durchgeführt. 1. Tieraufbauverfahren für die Operation Anästhesisieren und stabilisieren Sie das Tier. Verwenden Sie 8–10 Wochen alte weibliche C57BL/6 Mäuse. Verwenden Sie 5% Isofluran in 1 L/min Sauerstoff zur Induktion der Anästhesie. Zur Aufrechterhaltung der Anästh…

Representative Results

Die resultierende Methode, wie in Abbildung 1dargestellt, beinhaltet eine angemessene Stabilisierung der Maus (Abbildung 1A) und eine gute Visualisierung der Wirbelsäule und des paraspinösen Gewebes (Abbildung 1B). Spinöse Prozesse und Laminae können mit minimaler Muskelsektion und Blutverlust klar visualisiert werden(Abbildung 1C, hervorgehobene Zone). Das Feinspitzenbohren wird wie in <strong clas…

Discussion

Diese Methode induziert eine vollständige Transsektionsverletzung auf T10-Wirbelebene bei Mäusen, was zu einer vollständigen Querschnittslähmung des Tieres unterhalb des Verletzungsniveaus führt. Insgesamt führt diese Methode zu minimalen Blutungen, vernachlässigbaren Kollateralschäden und einer stabilen, reproduzierbaren Verletzung. Im Vergleich zu zuvor veröffentlichten Methoden der Transektion ohne Laminektomie10bietet diese Methode die Vorteile in Bezug auf die direkte Visualisierung …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde unterstützt durch ein Stipendium der Griffith University International Student (PhD) an RR, ein Perry Cross Foundation Grant an JE und JSJ, ein Clem Jones Foundation Grant an JSJ und JE und ein Stipendium der Motor Accident Insurance Commission of Queensland an JSJ und JE.

Materials

Baytril injectable 50 mg/mL, 50 mL Provet BAYT I Post-operative care drug
Betadine 500 mL Provet BETA AS Consumable
Castroviejo needle holder, locking ProSciTech T149C Reusable
Ceramic zirconia blade, round with sharp sides, single edge, angled ProSciTech TXD101A-X Reusable
Cotton swabs (5pcs) Multigate 21-893 Consumable
Dremel Micro DREMEL 8050-N/18 Cordless rotary tool
Dressing forceps fine Multigate 06-306 Single use disposable
Drill bits Kemmer Präzision SM 32 M 0550 070 Reusable
Dumont #7b forceps Fine Science Tools 11270-20 Reusable
Dumont tweezers, style 5 ProSciTech T05-822 Reusable
Fur trimmer WAHL WA9884-312 Zero Overlap Hair Trimmer
Iris scissors, Ti, sharp tips, straight, 90mm ProSciTech TY-3032 Reusable
Isoflurane isothesia NXT 250 Provet ISOF 00 HS Anaesthetic agent
Colibri Retractor – 4cm Fine Science Tools 17000-04 Reusable
Scalpel handle ProSciTech T133 Reusable
Signature latex surgical gloves size 7.5 Medline MSG5475 Consumable
Sodium Chloride 0.9% STS PHA19042005 Consumable
Sterile Dressing Pack Multigate 08-709 Single use disposable
Sterile Fluid Impervious Drape 60×60 cm Multigate 29-220 Single use disposable
Surgical spirit 100 mL Provet # SURG SP Consumable
Suture Material – SILK BLK 45CM 5/0 FS-2 Johnson & Johnson Medical 682G Silk Suture
Suture Material – Vicryl 70CM 5-0 S/A FS-2 Johnson & Johnson Medical VCP421H Vicryl Suture
Temgesic 0.3 mg in 1 mL, x 5 ampoules (class S8 drug) Provet TEMG I Post-operative care drug

References

  1. Sharif-Alhoseini, M., et al. Animal models of spinal cord injury: a systematic review. Spinal Cord. 55 (8), 714-721 (2017).
  2. Lee, D. H., Lee, J. K. Animal models of axon regeneration after spinal cord injury. Neuroscience Bulletin. 29 (4), 436-444 (2013).
  3. Sharif-Alhoseini, M., Rahimi-Movaghar, V., Dionyssiotis, Y. . Topics in Paraplegia. , (2014).
  4. Talac, R., et al. Animal models of spinal cord injury for evaluation of tissue engineering treatment strategies. Biomaterials. 25 (9), 1505-1510 (2004).
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Cite This Article
Reshamwala, R., Eindorf, T., Shah, M., Smyth, G., Shelper, T., St. John, J., Ekberg, J. Induction of Complete Transection-Type Spinal Cord Injury in Mice. J. Vis. Exp. (159), e61131, doi:10.3791/61131 (2020).

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