Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

نموذج الماوس من عدم استقرار العمود الفقري القطني

Published: April 23, 2021 doi: 10.3791/61722
Automatic Translation
1, 1, 2, 2
1Spine Research Institute, Longhua Hospital, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, 2Department of Integrative Medicine, Huashan Hospital, Fudan University

Summary

قمنا بتطوير نموذج الماوس انحطاط القرص الفقري القطني عن طريق استئصال L3-L5 العمليات الشوكية جنبا إلى جنب مع الأربطة فوق الشوكية وبين وانفصال العضلات paraspinous.

Abstract

انحطاط القرص الفقري (IDD) هو تغيير مرضي شائع يؤدي إلى آلام أسفل الظهر. النماذج الحيوانية المناسبة مطلوبة لفهم العمليات المرضية وتقييم الأدوية الجديدة. هنا ، قدمنا نموذج الماوس المستحث جراحيا لعدم استقرار العمود الفقري القطني (LSI) الذي يطور IDD بدءا من عملية ما بعد أسبوع واحد. بالتفصيل، تم تشغيل الماوس تحت التخدير عن طريق شق الجلد أسفل الظهر، L3-L5 عمليات عرض الشوكية، مفرزة من العضلات paraspinous، استئصال العمليات والأربطة، وإغلاق الجلد. تم اختيار L4-L5 IVDs للمراقبة. يطور نموذج LSI معرف أسفل الظهر عن طريق المسامية والضمور في اللوحات النهائية في مرحلة مبكرة ، وانخفاض حجم القرص الفقري ، والانكماش في لب النواة في مرحلة متوسطة ، وفقدان العظام في الفقرات القطنية (L5)في مرحلة لاحقة. نموذج الماوس LSI لديه مزايا التشغيل القوي، أي شرط من المعدات الخاصة، والاستنساخ، وغير مكلفة، وفترة قصيرة نسبيا من تطوير معرف. ومع ذلك ، لا تزال عملية LSI صدمة تسبب التهابا خلال الأسبوع الأول بعد العملية. وبالتالي ، فإن هذا النموذج الحيواني مناسب لدراسة معرف أسفل الظهر.

Introduction

انحطاط القرص الفقري (IDD) وينظر عادة في الشيخوخة وحتى الشباب الناجمة عن العديد من العوامل1. عادة ما يتم إجراء الجراحة للمرضى الذين يعانون من الهوية ، مما يسبب آلام أسفل الظهر وضعف الحركة ، في مرحلة لاحقة أو في الحالات الشديدة ولها مخاطر محتملة مثل عدم الإصابة أو العدوى2. يتطلب العلاج المثالي غير الجراحي فهما شاملا لآلية التعرف على هوية العميل. يعمل نموذج الحيوانات IDD كأداة حاسمة لدراسات آلية IDD وتقييم علاج ال IDD.

وقد تم اختيار الحيوانات الكبيرة لنماذج معرف مثل الرئيسيات والأغنام والماعز والأبقار والأرانب نظرا لتشابهها مع الهيكل التشريحي البشري إلى حد كبير والالتشغيل القوي من حيث حجم الأقراص الفقرية (IVDs)3و4و5و6و7و8. ومع ذلك ، فإن هذه النماذج الحيوانية تستغرق وقتا طويلا وتكلفةمكثفة 9. الفأر IVD هو تمثيل ضعيف لل IVD الإنسان على أساس القياسات الهندسية لنسبة العرض إلى الارتفاع، والنواة pulposus إلى نسبة منطقة القرص، وارتفاع تطبيع10. على الرغم من الفرق في الحجم، الماوس القطني IVD الجزء معارض الخصائص الميكانيكية مماثلة ل IVD الإنسان مثل ضغط وتصلب التواء11. وبالإضافة إلى ذلك، نموذج معرف الماوس لديه ميزة منخفضة التكلفة، وتطوير معرف قصيرة نسبيا، والمزيد من الخيارات للحيوانات المعدلة وراثيا والأجسام المضادة المستخدمة في مزيد من الدراسات الميكانيكية12،13،14،15.

تختلف نماذج ال IDD الناجمة عن التجارب من المحرضات والتطبيقات. على سبيل المثال ، الكولاجين الناجم عن انحطاط المصفوفة خارج الخلية (ECM) مناسب لأبحاث تجديد ECM16. النمط الظاهري المعدل وراثيا هي مناسبة لدراسة وظيفة الجينات في عملية معرف وفي العلاجات الجينية17. Anulus شق ليفي ونماذج الدخان تحاكي الصدمة وغير الالتهاب المستحث معرف12,18.

يؤدي عدم استقرار العمود الفقري (SI) إلى عمود فقري غير مستقر ليس في حالة توازن مثالية. يمكن أن يكون سببه حركة غير طبيعية لجزء الحركة القطنية بسبب ضعف الأنسجة الداعمة المحيطة مثل الأربطة والعضلات. كما ينظر إليها عادة بعد عملية الانصهار في العمود الفقري19. ويعتبر SI السبب الرئيسي لل معرف. لذلك ، نهدف إلى تطوير نموذج فئران SI (يركز على العمود الفقري القطني) الذي يحاكي عملية معرف الإنسان20،21.

في البروتوكول ، قدمنا إجراء إنشاء نموذج الماوس لعدم استقرار العمود الفقري القطني (LSI) عن طريق استئصال الثلث القطني (L3)إلى الخامس القطني (L5)العمليات الشوكية جنبا إلى جنب مع الأربطة فوق الشوكية وبين الدبابيس(الشكل 1A ، B). يطور النموذج الحيواني الهوية في وقت مبكر من أسبوع واحد بعد الجراحة كما هو مبين من خلال تضخم والمسامية في اللوحات النهائية (EPs). يبدأ حجم IVD في الانخفاض 2 أسابيع بعد الجراحة من خلال 16 أسبوعا جنبا إلى جنب مع زيادة درجة IVD، مما يشير إلى درجة معرف. ونحن نعتقد أن الإجراء المفصل والمتصور مفيد للباحثين لإنشاء نموذج الماوس LSI في مختبرهم وتطبيقها على أبحاث الهوية حسب الحاجة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

وتتفق التحقيقات الموصوفة مع المبادئ التوجيهية لرعاية واستخدام المختبرات التابعة للمعاهد الوطنية للصحة، ووافقت عليها لجنة رعاية الحيوانات واستخدامها التابعة لجامعة شنغهاي للطب الصيني التقليدي. تم إجراء جميع عمليات التلاعب الجراحية تحت التخدير العميق ولم تتعرض الحيوانات للألم في أي مرحلة أثناء العملية.

1. التحضير قبل العملية

  1. تعقيم الأدوات: تعقيم البخار الأدوات الجراحية في أوتوكلاف (121 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة) قبل الجراحة. حزمة الأدوات في حاوية معدنية والحفاظ عليها حتى يتم استخدامها في الجراحة.
  2. إعداد منصة الجراحة: تعيين مساحة مقاعد البدلاء على الأقل 60 سم × 60 سم للعملية. تنظيف سطح المنطقة مع الكحول 75٪ وتغطية مع منشفة طبية المتاح. وضع حزمة أدوات جراحية معقمة، والكواشف، والمواد الجراحية على منشفة طبية المتاح داخل الجزء العلوي من المنطقة. اترك المنطقة المتبقية 2/3 نظيفة للعمليات الجراحية. إضافة لوحة ساخنة تحت لوحة الجراحية للدعم الحراري.
  3. إعداد الحيوانات
    1. ضع الحيوان (فئران C57BL/6J ، ذكر ، عمره 8 أسابيع) في غرفة التعريفي. بدوره على المبخر على مستوى التعريفي من 4٪ لisoflurane و 4 لتر / دقيقة للأوكسجين. بعد تخدير الحيوان بالكامل ، حافظ على التخدير مع مخروط الأنف والولادة المخدرة عند مستوى 1.5٪ للأيزوفلوران و 0.4 لتر / دقيقة للأوكسجين أثناء الجراحة. مراقبة الحيوان للتنفس.
    2. تطبيق مرهم العين الكلورتيتراكلين هيدروكلوريد لمنع جفاف القرنية أثناء الجراحة.
    3. حلق المنطقة الجراحية على السطح الظهري من المنطقة الصدرية السفلية إلى أعلى المنطقة العجزية باستخدام أداة تشذيب الحيوانات الصغيرة. إزالة الفراء حلق مع مناديل الأنسجة.
    4. تطبيق كريم إزالة الشعر على منطقة حلق وتركها هناك لا يزيد عن 3 دقائق. إزالة كريم مع الشاش وتدفق مع 2 مل من المالحة العقيمة 0.9٪.
    5. ضع وسادة أسطوانية جراحية مصنوعة خصيصا(الشكل 2A)تحت بطن الماوس لرفع العمود الفقري القطني وتسهيل العملية الجراحية.

2. التعرض الثالث القطني إلى الخامس القطني (L3-L5)العمليات الشوكية

  1. استخدم السبابة للمس العمليات الشوكية تحت الجلد للفقرات القطنية ، والتي هي أكثر إلى الخارج ، ومقارنتها بالفقرات الصدرية والفقرات العجزية لتحديد المنطقة القطنية.
  2. شطف الجلد باستخدام الكحول 75٪. إجراء شق الجلد خط الوسط 3-4 سم على منطقة الخشب من منطقة منتصف الصدر إلى الورك باستخدام شفرة مشرط لفضح اللفافة.
  3. تحديد العمود الفقري القطني من قبل مورفولوجيا اللفافة الخلفية إدراجها على نصائح من العمليات الشوكية. بالتفصيل ، فإن الجزء القطني الثالث (L3)إلى أول كيسة (S1)fasciae متميزة عن اللفافة الأخرى بأشكالها "V". آخر تلميح "V" يتصل أولا sacral (S1) اللفافة وأول "V" تلميح يتوافق مع عملية L3 الشوكية (الشكل 2B).
  4. جعل شقوق العضلات paraspinous الخلفي على طول العمليات الشوكية من L3 إلى L5 على كلا الجانبين أفقيا مع شفرة مشرط(الشكل 2C). السيطرة على عمق شق نحو جوانب للحد من النزيف.
  5. فصل طبقات العضلات باستخدام اثنين من ملقط العيون لفضح L3 إلى L5 العمليات الشوكية والأربطة فوق النخاعية.

3. استئصال L3-L5 العمليات الشوكية جنبا إلى جنب مع الأربطة

  1. عمليات منفصلة الفردية الشوكية عن طريق قطع الأربطة بينبينوس باستخدام مقصات الزهرة (الشكل 2D).
  2. استئصال العمليات الشوكية L3-L5 جنبا إلى جنب مع الأربطة بينبينوس مع مقصات الزهرة (الشكل 2E).
  3. خياطة شق الجلد مع الحرير المعقم مضفر (حجم خياطة 5.0) دون إعادة ربط العضلات شبه الفقرية.
  4. تطبيق الكلورتيتراكسيكلين هيدروكلوريد مرهم العين إلى موقع الجراحة.
  5. إدارة Buprenorphine-SR (25 uL لكل غرام من وزن الماوس) مباشرة بعد جراحة LSI لمسكنات.
  6. ضع الحيوانات في غرفة دافئة وراقبها أثناء التعافي من التخدير. مراقبة تناول الطعام والماء قبل إعادة الحيوانات إلى القفص المنزلي.
  7. مراقبة الحيوان مرة واحدة يوميا لأول 3 أيام بعد العملية. يجب أن يكون الحيوان قادرا على الحصول على شهية طبيعية ويجب أن يشفى دون أي علامة على القيح أو النزيف أو التورم. قد يكون لديهم ضعف طفيف في الحركة.
  8. تنفيذ عمليات صورية فقط عن طريق انفصال العضلات الفقرية الخلفية من الفقرات L3-L5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يتم تطبيق نموذج الماوس LSI في دراسات آلية معرف الهوية، علاج الهوية، انحطاط اللوحة النهائية (EP) مثل التصلب، والاضمحلال الحسي في EP20،21،22،23. يطور الماوس LSI IDD و EP التغييرات التنكسية، كما هو محدد، عن طريق انخفاض حجم IVD والارتفاع، وزيادة حجم EP، وزيادة درجات IVD وEP.

تم فحص العمود الفقري الصدري السفلي والقطني المثبت والثابت بواسطة التصوير المقطعي الدقيق عالي الدقة (μCT) كما هو موضح سابقا20،21. تم تضمين أسفل الصدر القطني مع الأضلاع لتحديد الفقرات L3-L5 (الشكل 3A). الأشعة السينية للعمود الفقري L3-L5 على وجهة نظر الجانبية تشير إلى وجود وتعايش العمليات الشوكية في الشام ومجموعات LSI (الشكل 3B). تكون النتائج أكثر وضوحا من خلال إعادة بناء العمود الفقري L3-L5 على منظر مائل أمامي أيسر(الشكل 3C)وصورة عرضية للفقرات L3-L5 (الشكل 3D).

تم استخدام الصور الإكليلية للL4-L5 IVD لإجراء تحليلات 3D هيتومورمومتري من IVD20 (الشكل 4A). يعرف حجم IVD بأنه منطقة الاهتمام (ROI) التي تغطي المساحة غير المرئية بأكملها بين فقرات L4 و L5. المعلمة: تم استخدام التلفزيون (إجمالي حجم الأنسجة) للتحليل الهيكلي ثلاثي الأبعاد(الشكل 4B). زاد حجم IVD بشكل كبير بعد أسبوع واحد من الجراحة وبدأ في الانخفاض من أسبوعين إلى 16 أسبوعا بعد العملية كما لوحظ في الشكل 4C.

تباين ارتفاع مساحة IVD من الأمامي إلى الخلفي (الشكل 4E ، G). كان ل LSI تأثير كبير على الموقع الخلفي. وهكذا، تم اختيار الطائرة التاجية الخلفية ثلث مساحة IVD لقياس ارتفاع IVD(الشكل 4D، E). انخفض ارتفاع IVD من أسبوعين إلى 16 أسبوعا بعد الجراحة (الشكل 4F) ، والذي كان متسقا مع النتائج في حجم IVD (الشكل 4C).

تم تطبيق الصور التاجية لمساحة L4-L5 IVD على التحليلات الهستومورمومترية ثلاثية الأبعاد لكل من اللوحات الجانبية القحفية والكودية (Eps)(الشكل 5A). يتم تعريف حجم اللوحة النهائية (EP) لتغطية لوحة عظمية مرئية قريبة من الفقرات (الشكل 5A، B)21. تم استخدام الطائرة التاجية الأمامية ربع خمس صور متتالية من EP الجمجمة لإعادة الإعمار 3D (الشكل 5C)، والتي أظهرت زيادة تجاويف داخل EP الجمجمة في الفئران LSI (الشكل 5D). كما أشارت النتائج إلى زيادة نسبة قيم الفصل الترابيكي التي كانت أكبر أو مساوية ل 0.089(الشكل 5E). وفي الوقت نفسه، زادت أحجام EP بشكل كبير بعد الجراحة (الشكل 5F). Caudal EPs معرض النمط الظاهري مماثلة من قبل LSI (الشكل 5G, H), مما يدل على LSI يؤدي إلى تضخم الجيش الشعبي وزيادة في تجاويف.

تم إعادة بناء الأجسام الفقرية L5 من خلال رسم الخطوط العريضة لجميع الأقسام العرضية لكل جسم فقري L5 دون ملحقات وتحويل جميع الصور 2D إلى نموذج ثلاثي الأبعاد. وقد تم البناء والتحليل باستخدام البرمجيات التجارية (على سبيل المثال، NRecon v1.6 وCTAn v1.9، على التوالي). أحجام الفقرات L5 زيادة طفيفة بعد الجراحة ولكن لديها فرق إحصائي فقط بين مجموعة صورية ومجموعة LSI لمدة 16 أسبوعا (الشكل 6B). كما كان هناك انخفاض كبير في BV / TV بعد 16 أسبوعا من الجراحة ، مما يشير إلى أن LSI يسبب فقدان العظام الفقرية في مرحلة لاحقة(الشكل 6A ، C).

LSI يحفز انحطاط IVD وانحطاط EP كما هو مبين من قبل زيادة IVD و EP عشرات24 (الشكل 7A, C). تم تسريع انخفاض في الخلايا الخلايا من خلايا اللب النواة في مجموعات LSI (الشكل 7B). تجاويف زيادة في LSI EPs (الشكل 7D) يرافقه زيادة عدد osteoclasts كما هو مبين من قبل فخ تلطيخ (الشكل 7E, F).

تم عرض البيانات على أنها متوسطة ± s.d. تم تحديد الأهمية الإحصائية من خلال اختبار T للطالب. تم تعريف مستوى الأهمية على أنه p < 0.05. تم إجراء جميع تحليلات البيانات باستخدام SPSS 15.0.

Figure 1
الشكل 1: التخطيطي لنموذج الماوس LSI. (أ)تشريح الفقرات L3-L5 في منطقة أسفل الظهر من الماوس. (ب)استئصال العمليات الشوكية جنبا إلى جنب مع الأربطة بين الدبابيس والأربطة فوق النخاعية (ملحوظ شاحب). يشير خط منقط أحمر إلى مستوى مقطع. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: التعرض ل L3-L5 العمليات الشوكية وعملية LSI. (أ)يتم وضع لوحة أسطوانية مصنوعة خصيصا تحت بطن الماوس. (ب)التعرض للواجهة القطنية وتحديد L3 إلى S1 العمليات الشوكية بواسطة الأشكال "V". (ج) شقوق جانبية العضلات paraspinous على كلا الجانبين من L3 إلى L5 العمليات الشوكية. (د)التعرض للعمليات العرضية الفردية عن طريق قطع الأربطة بين الدبابيس. (ه) استئصال L3-L5 العمليات الشوكية مع الأربطة بين وفوق الشوكية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: تعريف LSI بواسطة μCT. (أ)توطين الفقرات L3-L5 بواسطة الأضلاع مع فقرات الصدر في الأشعة السينية. (ب)الأشعة السينية على عرض الجانبي و (C) 3D إعادة الإعمار على وجهة نظر مائلة الأمامي الأيسر من الفقرات L3-L5 في الشام وLSI المجموعات. (د)طائرة عرضية من الفقرات القطنية مع استئصال العملية الشوكية. (د)تم تعديله من بيان وآخرون21. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: LSI يقلل من حجم IVD. (أ)تستخدم الصور المتتالية للمساحة غير المرئية (الأحمر) بين L4 و L5 EPs لإعادة البناء ثلاثي الأبعاد. (ب)يتم تعريف حجم IVD بواسطة التلفزيون من (A). (ج)القياس الكمي لحجم ال IVD L4-L5 عند خمس نقاط زمنية بعد العملية. N = 8 لكل مجموعة. تظهر البيانات على أنها متوسط ± s.d. *p < 0.05، **p < 0.01 مقابل Sham. (د) طائرة عرضية و (ه) متوسط القوس الطائرة من الهيئات الفقرية القطنية. الأسهم المزدوجة الزرقاء تشير إلى قطرها الأمامي. يشير الخط الأصفر إلى المستوى الخلفي 1/3. (F) إعادة بناء EPs الجمجمة وcaudal باستخدام خمس صور متتالية من الخلفي 1/3 الطائرة التاجية من L4-L5. يشير اللون الأحمر إلى مساحة IVD. (G) طائرة متوسطة القوس من L4-L5. (ج)تم تعديله من بيان وآخرون20. (F,G)تم تعديلها من بيانوآخرون. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: LSI يحفز تضخم EP والمسامية. (أ) الطائرة التاجية من L4-L5. يشير الخط الأحمر المنقط إلى صورة EP caudal المستخدمة في البناء ثلاثي الأبعاد. (ب)إعادة بناء Caudal L4 وL5الجمجمة . الرسوم المتحركة الزرقاء تشير إلى الجيش الشعبي caudal من L4-L5. (C) طائرة متوسطة القوس من L4-L5. الأسهم المزدوجة الزرقاء تشير إلى قطرها الأمامي. يشير الخط الأصفر إلى المستوى الأمامي 1/4. (D) إعادة بناء EPs الجمجمة من قبل خمس صور متتالية من الأمامي 1/4 طائرة من L4-L5. (E,G) النسبة المئوية لتوزيع فصل القحف(E)والكودال(G)EPs التي تم الحصول عليها من تحليلات μCT. (F,H) القياس الكمي للقحفي (F) و caudal (H). L4-L5 EP وحدة التخزين في النقاط الزمنية المشار إليها. N = 8 لكل مجموعة. تظهر البيانات على أنها متوسط ± s.d.* p < 0.05 مقابل. الشام. (D-H)تم تعديلها من بيان وآخرون21. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: يسبب LSI فقدان العظام الفقرية في مرحلة متأخرة. (أ)إعادة بناء الأجسام الفقرية L5 في مجموعات الشام وLSI لمدة 16 أسبوعا. (B, C) القياس الكمي ل L5 فقرة التلفزيون (ب) و BV / TV (C). N = 8 لكل مجموعة. تظهر البيانات على أنها متوسط ± s.d.* p < 0.05، ** p < 0.01 مقابل. الشام. (ب)تم تعديله من بيان وآخرون21. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 7
الشكل 7: LSI يؤدي إلى انحطاط IVD و EP. (أ)درجة IVD في LSI أو الفئران صورية كمؤشر على انحطاط IVD. (ب) صور تمثيلية لSafranin O تلطيخ لNPs في L4-L5 IVD. الأبيض يشير إلى ال فاكولس. الأحمر يشير إلى البروتيوغليكان. (C) EP النتيجة في LSI أو مجموعة صورية كمؤشر على انحطاط الجيش الشعبي. (D) صور تمثيلية من صفرانين O-سريع تلطيخ الأخضر لCaudal L4-L5 EPs. بقع خضراء / زرقاء تسوس متكلس. (ه) صور تمثيلية من فخ تلطيخ لCaudal L4-L5 EPs. الأرجواني يشير إلى فخ+. N = 6 لكل مجموعة. تظهر البيانات على أنها متوسط ± s.d.* p < 0.05، ** p < 0.01 مقابل. الشام. (F) تحديد كمي من فخ+ osteoclasts في (ه). (أ،ب)تم تعديلها من بيان وآخرون20. (C-F)تم تعديلها من بيان وآخرون21. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

طورنا نموذج الماوس عدم استقرار العمود الفقري القطني استنادا إلى نموذج فأرة الفقار العنقي الذي تم فيه فصل العضلات الفقرية الخلفية من الفقرات وتم استئصال العمليات الشوكية جنبا إلى جنب مع الأربطة فوق الشوكية وبين الدبابيس25. قمنا بعملية مماثلة على العمود الفقري القطني ، والتي لديها عمليات شائكة أكثر بروزا. طور نموذج الماوس LSI معرف مماثل في العمود الفقري القطني.

مزايا نموذج LSI تشمل قابلية التشغيل القوية، أي شرط من معدات خاصة، استنساخ، وفترة قصيرة نسبيا من تطوير معرف.

يتم تقديم بعض النقاط الرئيسية هنا للمساعدة في تحسين معدل النجاح أثناء العملية. وهذه هي أيضا الخطوات الحاسمة. أولا، إزالة الشعر على الجزء السفلي من الظهر، واضحة قدر الإمكان، لأن أي شعر حلق اليسار في الجرح قد يسبب رد فعل الحساسية. ثانيا، ينصح لوحة أسطوانية أو أي لوحة أخرى لرفع الفقرات القطنية. ثالثا، استخدام مقص صغير للسيطرة على عمق شق ونزيف. عندما تلاحظ الهيماتوكويليا أثناء العملية، أوقف العملية وضحي بالفأر لأن الفأر لن ينجو أثناء الجراحة أو بعدها. رابعا، لا ينصح بإعادة ربط العضلات شبه الشوكية لأن إعادة التشخيص قد تشكل عدم الاستقرار. خامسا، يقلل الاستئصال الكامل لكامل العمليات الشوكية L3-L5 من التباين في النموذج الفردي. سادسا ، تجنب إصابة الأعصاب والأوعية الدموية المحيطة بها ، وإلا ، قد يصاب الماوس بتغيرات مرضية غير كانونية. إذا لم تعرض النماذج النمط الظاهري النموذجي كما هو موضح في النتائج، فتحقق من النقاط الست المذكورة أعلاه.

يمكن تقييم نجاح هذا النموذج LSI من خلال معيارين ذهبيين بما في ذلك انخفاض حجم IVD تقاس التصوير بالرنين المغناطيسي للحيوانات الصغيرة أو بواسطة μCT، ودرجة IVD على أساس الملاحظة النسيجية. يتطور نموذج LSI IDD في وقت مبكر من أسبوعين بعد جراحة LSI ، ولكنه يتطور المسامية في اللوحة النهائية في وقت مبكر من أسبوع واحد ، كما لوحظ. وهي مناسبة للدراسة على انكماش النواة اللبية، والتصلب نهاية اللوحة، IDD المتعلقة السيتوكينات الناجمة عن العظام، وهشاشة العظام الناجمة عن الهوية (16 أسبوعا بعد LSI) الخ.

هناك بعض القيود في نموذج LSI. عملية LSI هي صدمة كبيرة نسبيا للفأر. الالتهاب أمر لا مفر منه وعادة ما ينظر في غضون 7 أيام بعد العملية. وبالتالي ، فإن هذا النموذج غير مناسب لمراقبة التغيرات المرضية المبكرة في IDD ، خاصة في غضون 7 أيام بسبب تغييرات التحميل الميكانيكية.

يمكن تعديل النموذج عن طريق الاستهداف على فقرات أسفل الظهر المختلفة مثل L5 فقط أو من L1 إلى L5. ويوصى أيضا السيطرة الصحية بالإضافة إلى مجموعات صورية.

باختصار، قمنا بتطوير نموذج فأرة معرف أسفل الظهر الناجم عن الجراحة وجعل الإجراء متصورا لمساعدة الآخرين على إعادة إنتاج النموذج الحيواني وتطبيقه في دراسات الهوية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

Acknowledgments

تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (81973607) والبحث والتطوير الأساسي للأدوية (2019ZX09201004-003-032) من وزارة العلوم والتكنولوجيا في الصين.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Chlortetracycline Hydrochloride Eye Ointment Shanghai General Pharmaceutical Co., Ltd. H31021931 Prevent eye dry, Prevent wound infection
C57BL/6J male mice Tian-jiang Pharmaceuticals Company (Jiangsu, CN) SCXK2018-0004 Animal model
Disposable medical towel Henan Huayu Medical Devices Co., Ltd. 20160090 Platform for surgical operation
Inhalant anesthesia equipment MIDMARK Matrx 3000 Anesthesia
Isoflurane Shenzhen RWD Life Technology Co., Ltd. 1903715 Anesthesia
Lidocaine hydrochloride Shandong Hualu Pharmaceutical Co., Ltd. H37022839 Pain relief
Medical suture needle Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. 20S0401J Suture skin
Ophthalmic forceps Shanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Surgical Instruments Factory JD1050 Clip the skin
Ophthalmic scissors(10cm) Shanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Surgical Instruments Factory Y00030 Skin incision
silk braided Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. 11V0820 Suture skin
Small animal trimmer Shanghai Feike Electric Co., Ltd. FC5910 Hair removal
Sterile surgical blades(12#) Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. 35T0707 Muscle incision
Veet hair removal cream RECKITT BENCKISER (India) Ltd NA Hair removal
Venus shears Mingren medical equipment Length:12.5cm Clip the muscle and spinous process

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Makino, H., et al. Lumbar disc degeneration progression in young women in their 20's: a prospective ten-year follow up. Journal of Orthopaedic Science: Official Journal of the Japanese Orthopaedic Association. 22 (4), 635-640 (2017).
  2. Lee, Y. C., Zotti, M. G. T., Osti, O. L. Operative management of lumbar degenerative disc disease. Asian Spine Journal. 10 (4), 801-819 (2016).
  3. Wei, F., et al. In vivo experimental intervertebral disc degeneration induced by bleomycin in the rhesus monkey. BMC Musculoskeletal Disorders. 15, 340 (2014).
  4. Lim, K. Z., et al. Ovine lumbar intervertebral disc degeneration model utilizing a lateral retroperitoneal drill bit injury. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (123), e55753 (2017).
  5. Zhang, Y., et al. Histological features of the degenerating intervertebral disc in a goat disc-injury model. Spine. 36 (19), 1519-1527 (2011).
  6. Bergknut, N., et al. The dog as an animal model for intervertebral disc degeneration. Spine. 37 (5), 351-358 (2012).
  7. Kong, M. H., et al. Rabbit Model for in vivo Study of Intervertebral Disc Degeneration and Regeneration. Journal of Korean Neurosurgical Society. 44 (5), 327-333 (2008).
  8. Gullbrand, S. E., et al. A large animal model that recapitulates the spectrum of human intervertebral disc degeneration. Osteoarthritis and Cartilage. 25 (1), 146-156 (2017).
  9. Jin, L., Balian, G., Li, X. J. Animal models for disc degeneration-an update. Histology and Histopathology. 33 (6), 543-554 (2018).
  10. O'Connell, G. D., Vresilovic, E. J., Elliott, D. M. Comparative intervertebral disc anatomy across several animal species. 52nd Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society. , (2006).
  11. Elliott, D. M., Sarver, J. J. Young investigator award winner: validation of the mouse and rat disc as mechanical models of the human lumbar disc. Spine. 29 (7), 713-722 (2004).
  12. Ohnishi, T., et al. In vivo mouse intervertebral disc degeneration model based on a new histological classification. Plos One. 11 (8), 0160486 (2016).
  13. Vo, N., et al. Accelerated aging of intervertebral discs in a mouse model of progeria. Journal of Orthopaedic Research. 28 (12), 1600-1607 (2010).
  14. Oichi, T., et al. A mouse intervertebral disc degeneration model by surgically induced instability. Spine. 43 (10), 557-564 (2018).
  15. Ohnishi, T., Sudo, H., Tsujimoto, T., Iwasaki, N. Age-related spontaneous lumbar intervertebral disc degeneration in a mouse model. Journal of Orthopaedic Research. 36 (1), 224-232 (2018).
  16. Stern, W. E., Coulson, W. F. Effects of collagenase upon the intervertebral disc in monkeys. Journal of Neurosurgery. 44 (1), 32-44 (1976).
  17. Silva, M. J., Holguin, N. LRP5-deficiency in OsxCreERT2 mice models intervertebral disc degeneration by aging and compression. bioRxiv. , (2019).
  18. Nemoto, Y., et al. Histological changes in intervertebral discs after smoking and cessation: experimental study using a rat passive smoking model. Journal of Orthopaedic Science: Official Journal of the Japanese Orthopaedic Association. 11 (2), 191-197 (2006).
  19. Mulholland, R. C. The myth of lumbar instability: the importance of abnormal loading as a cause of low back pain. European Spine Journal. 17 (5), 619-625 (2008).
  20. Bian, Q., et al. Mechanosignaling activation of TGFβ maintains intervertebral disc homeostasis. Bone Research. 5, 17008 (2017).
  21. Bian, Q., et al. Excessive activation of tgfβ by spinal instability causes vertebral endplate sclerosis. Scientific Reports. 6, 27093 (2016).
  22. Ni, S., et al. Sensory innervation in porous endplates by Netrin-1 from osteoclasts mediates PGE2-induced spinal hypersensitivity in mice. Nature Communications. 10 (1), 5643 (2019).
  23. Liu, S., Cheng, Y., Tan, Y., Dong, J., Bian, Q. Ligustrazine prevents intervertebral disc degeneration via suppression of aberrant tgfβ activation in nucleus pulposus cells. BioMed Research International. 2019, 5601734 (2019).
  24. Boos, N., et al. Classification of age-related changes in lumbar intervertebral discs: 2002 Volvo Award in basic science. Spine. 27 (23), 2631-2644 (2002).
  25. Miyamoto, S., Yonenobu, K., Ono, K. Experimental cervical spondylosis in the mouse. Spine. 16, 10 Suppl 495-500 (1991).

Tags

علم الأحياء، العدد 170، القرص الفقري، مرض تنكسي القرص، القطنية، العمود الفقري، عملية شائكة، نموذج الماوس، في الجسم الحي
نموذج الماوس من عدم استقرار العمود الفقري القطني
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Liu, S., Sun, Y., Dong, J., Bian, Q. … More

Liu, S., Sun, Y., Dong, J., Bian, Q. A Mouse Model of Lumbar Spine Instability. J. Vis. Exp. (170), e61722, doi:10.3791/61722 (2021).

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