Waiting
Login processing...

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

Biology

Un modello di topo di instabilità della colonna lombare

Published: April 23, 2021 doi: 10.3791/61722

Summary

Abbiamo sviluppato un modello di topo di degenerazione del disco intervertebrale lombare per resezione dei processispinosiL 3 –L5 insieme a legamenti sovra- e inter-spinosi e distacco di muscoli paraspinosi.

Abstract

La degenerazione del disco intervertebrale (IDD) è un cambiamento patologico comune che porta alla lombracato. Si desidera modelli animali appropriati per comprendere i processi patologici e valutare nuovi farmaci. Qui, abbiamo introdotto un modello di topo di instabilità della colonna lombare (LSI) indotto chirurgicamente che sviluppa IDD a partire da 1 settimana dopo l'operazione. Nel dettaglio, il topo in anestesia è stato azionato da incisione della pelle posteriore bassa, esposizione ai processi spinosi L3-L5, distacco dei muscoli paraspinosi, resezione dei processi e dei legamenti e chiusura della pelle. Perl'osservazionesonostati scelti 4 -L 5 IVD. Il modello LSI sviluppa l'IDD lombare per porosità e ipertrofia nelle piastre finali in una fase precoce, diminuzione del volume del disco intervertebrale, restringimento del pulposo del nucleo in uno stadio intermedio e perdita ossea nelle vertebre lombari (L5)in una fase successiva. Il modello di mouse LSI ha i vantaggi di una forte operabilità, nessun requisito di attrezzature speciali, riproducibilità, poco costoso e un periodo relativamente breve di sviluppo IDD. Tuttavia, l'operazione LSI è ancora un trauma che causa infiammazione entro la prima settimana dopo l'operazione. Pertanto, questo modello animale è adatto per lo studio dell'IDD lombare.

Introduction

La degenerazione intervertebrale del disco (IDD) è comunemente osservata nell'invecchiamento e persino nei giovani causati da molti fattori1. L'intervento chirurgico per i pazienti che soffrono di IDD, causando lo mal di schiena e movimenti compromessi, viene solitamente eseguito in una fase successiva o in casi gravi e ha potenziali rischi come non unione o infezione2. Il trattamento non operativo ideale richiede una comprensione completa del meccanismo IDD. Il modello animale IDD funge da strumento cruciale per gli studi sul meccanismo IDD e la valutazione del trattamento IDD.

Animali più grandi sono stati scelti per modelli IDD come primati, pecore, capre, cani e conigli a causa della loro somiglianza con la struttura anatomica umana in larga misura e della forte operabilità in termini di dimensioni dei dischi intervertebrali (IVD)3,4,5,6,7,8. Tuttavia, questi modelli animali richiedono molto tempo e costi aggiuntivi9. Mouse IVD è una scarsa rappresentazione dell'IVD umano basata su misurazioni geometriche delle proporzioni, del rapporto nucleo pulposo/area del disco e dell'altezzanormalizzata 10. Nonostante la differenza di dimensioni, il segmento IVD lombare del mouse presenta proprietà meccaniche simili all'IVD umano come la compressione e la rigidità della torsione11. Inoltre, il modello IDD del topo ha il vantaggio di uno sviluppo IDD a basso costo e relativamente breve e più opzioni per animali e anticorpi geneticamente modificati utilizzati in ulteriori studimeccanicistici 12,13,14,15.

I modelli IDD indotti dalla sperimentalità variano dagli induttori e dalle applicazioni. Ad esempio, la degenerazione della matrice extracellulare indotta dalla collagenasi (ECM) è appropriata per la ricerca sulla rigenerazione dell'ECM16. Il fenotipo geneticamente modificato è adatto per lo studio della funzione genica nel processo IDD e nelle terapie genetiche17. I modelli di incisione fibrosa e fumo delle annulus imitano il trauma e l'IDD12,18 .

L'instabilità spinale (SI) porta a una colonna vertebrale instabile che non si trova in uno stato ottimale di equilibrio. Può essere causato da movimenti anomali di un segmento di movimento lombare a causa della debolezza del tessuto di supporto circostante come legamenti e muscoli. È anche comunemente visto operazione post fusione spinale19. SI è considerata la causa principale dell'IDD. Pertanto, miriamo a sviluppare un modello di topi SI (focalizzato sulla colonna lombare) che imita il processo di IDDumano 20,21.

Nel protocollo, abbiamo introdotto la procedura per stabilire il modello di topo di instabilità spinale lombare (LSI) mediante la resezione del terzo lombare (L3)al quinto lombare (L5)processi spinosi insieme ai legamenti sopraspinosi e interspinosi(figura 1A,B). Il modello animale sviluppa L'IDD già 1 settimana dopo l'intervento chirurgico, come dimostrato da ipertrofia e porosità nelle piastre finali (EP). Il volume dell'IVD inizia a diminuire 2 settimane dopo l'intervento chirurgico attraverso 16 settimane insieme all'aumento del punteggio IVD, che indica il grado di IDD. Riteniamo che la procedura dettagliata e visiva sia utile per i ricercatori per stabilire il modello di mouse LSI nel loro laboratorio e applicare alla ricerca IDD se necessario.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Le indagini descritte sono conformi alle Linee guida per la cura e l'uso di animali da laboratorio dei National Institutes of Health e sono state approvate dal Comitato per la cura e l'uso degli animali dell'Università cinese tradizionale di Shanghai. Tutte le manipolazioni chirurgiche sono state eseguite in anestesia profonda e gli animali non hanno avuto dolore in nessuna fase durante la procedura.

1. Preparazione pre-operazione

  1. Sterilizzazione dello strumento: Sterilizzare a vapore gli strumenti chirurgici in autoclave (121 °C per 15 minuti) prima dell'intervento chirurgico. Imballare gli strumenti in un contenitore di metallo e mantenerli fino a quando non vengono utilizzati nell'intervento chirurgico.
  2. Configurazione della piattaforma chirurgica: assegnare un'area del banco di almeno 60 cm x 60 cm per l'operazione. Pulire la superficie dell'area con il 75% di alcol e coprire con un asciugamano medico usa e getta. Posizionare un pacchetto di strumenti chirurgici sterili, reagenti, oggetti chirurgici su un asciugamano medico usa e getta all'interno dell'area superiore 1/3. Lasciare puliti i restanti 2/3 dell'area per l'operazione chirurgica. Aggiungere un hotpad sotto il pad chirurgico per il supporto termico.
  3. Preparazione animale
    1. Posizionare l'animale (topi C57BL/6J, maschio, 8 settimane) nella camera di induzione. Accendere il vaporizzatore ad un livello di induzione del 4% per l'isoflurane e di 4 L/min per l'ossigeno. Dopo che l'animale è stato completamente anestetizzato, mantenere l'anestetico con il cono del naso e la consegna anestetica ad un livello dell'1,5% per l'isoflurane e di 0,4 L / min per l'ossigeno durante l'intervento chirurgico. Monitorare l'animale per la respirazione.
    2. Applicare l'unguento per gli occhi cloretraciclina cloridrato per prevenire la secchezza corneale durante l'intervento chirurgico.
    3. Radere l'area chirurgica sulla superficie dorsale dalla regione toracica inferiore alla parte superiore della regione sacrale usando un piccolo trimmer animale. Rimuovere la pelliccia rasata con salviette tissutali.
    4. Applicare la crema depilatoria sulla zona rasata e lasciarla lì non più di 3 minuti. Rimuovere la crema con garza e lavare con 2 mL di soluzione salina sterile allo 0,9%.
    5. Posizionare un cuscinetto cilindrico chirurgico su misura (Figura 2A) sotto l'addome del mouse per sollevare la colonna lombare e facilitare l'operazione chirurgica.

2. Esposizione del terzo lombare al quinto lombare (L3–L5)processi spinosi

  1. Utilizzare l'indice per toccare i processi spinosi sottocutanei delle vertebre lombari, che sono più esteriori, e confrontare con le vertebre toraciche e le vertebre sacrali per identificare la regione lombare.
  2. Risciacquare la pelle usando il 75% di alcol. Eseguire un'incisione cutanea della linea mediana di 3-4 cm sulla regione del legname dalla regione toracica media all'anca usando una lama bisturi per esporre la fascia.
  3. Identificare la colonna lombare per la morfologia della fascia posteriore inserita sulle punte dei processi spinosi. Nel dettaglio, la terza fascia lombare (L3)e la prima fascia sacrale (S1)sono distinte dalle altre fasce per le loro forme a "V". L'ultima punta a "V" si collega alla prima fascia sacrale (S1)e la prima punta "V" corrisponde al processo spinoso L3 (Figura 2B).
  4. Effettuare le incisioni muscolari paraspinose posteriori lungo i processi spinosi da L3 a L5 su entrambi i lati lateralmente con una lama bisturi (Figura 2C). Controllare la profondità di incisione verso le sfaccettature per ridurre l'emorragia.
  5. Separare gli strati muscolari utilizzando due forcep oftalmiche per esporre da L3 a L5 processi spinosi e legamenti sopraspinosi.

3. Resezione dei processispinosiL 3 –L5 insieme ai legamenti

  1. Separare i singoli processi spinosi tagliando i legamenti interspinosi utilizzando cesoie Venus (Figura 2D).
  2. Resect i processispinosiL 3 –L5 insieme ai legamenti interspinosi con cesoie Venus (Figura 2E).
  3. Suturare l'incisione cutanea con seta sterile intrecciata (sutura taglia 5.0) senza reattacco dei muscoli paravertebrali.
  4. Applicare l'unguento per gli occhi cloretraciclina cloridrato sul sito chirurgico.
  5. Somministrare Buprenorphine-SR (25 uL per grammo di peso del topo) immediatamente dopo l'intervento chirurgico LSI per l'analgesia.
  6. Posizionare gli animali in una camera calda e monitorare durante il recupero dall'anestesia. Monitorare l'assunzione di cibo e acqua prima di riportare gli animali nella gabbia di casa.
  7. Monitorare l'animale una volta al giorno per i primi 3 giorni dopo l'operazione. L'animale dovrebbe essere in grado di avere un appetito normale e dovrebbe guarire senza segni di pus, emorragia o gonfiore. Possono avere una lieve compromissione della locomozione.
  8. Eseguire operazioni fittizie solo dal distacco dei muscoli paravertebrali posteriori dalle vertebre L3–L5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Il modello di topo LSI viene applicato negli studi del meccanismo IDD, del trattamento IDD, della degenerazione della piastra finale (EP) come la sclerosi e dell'innervazione sensoriale nell'EP20,21,22,23. Il mouse LSI sviluppa cambiamenti degenerativi IDD ed EP, come identificato, da una diminuzione del volume e dell'altezza dell'IVD, da un aumento del volume ep e da un aumento dei punteggi IVD ed EP.

La colonna vertebrale toracica e lombare inferiore sezionata e fissa è stata esaminata mediante tomografia micro computata ad alta risoluzione (μCT)come precedentemente descritto 20,21. Lo lombare toracico inferiore con costole è stato incluso per l'identificazione delle vertebre L3–L5 (Figura 3A). I raggi X della colonna vertebrale L3–L5 su una vista laterale indicano l'esistenza e l'inesistenza di processi spinosi nei gruppi Sham e LSI (Figura 3B). I risultati sono più chiari con la ricostruzione 3D della colonna vertebrale L3–L5 su una vista obliqua anteriore sinistra (Figura 3C) e con l'immagine trasversale di una vertebra L3–L5 (Figura 3D).

Le immagini coronali dell'IVD L4–L5 sono state utilizzate per eseguire analisi istomorfometriche 3D di IVD20 (Figura 4A). Il volume IVD è definito come la regione di interesse (ROI) che copre l'intero spazio invisibile tra le vertebre L4 e L5. Parametro: tv (volume totale dei tessuti) è stato utilizzato per l'analisi strutturale 3D (Figura 4B). Il volume dell'IVD è aumentato significativamente 1 settimana dopo l'intervento chirurgico e ha iniziato a diminuire da 2 settimane a 16 settimane dopo l'operazione, come osservato nella figura 4C.

L'altezza dello spazio IVD variava da quella anteriore a quella posteriore(Figura 4E,G). LSI ha avuto un effetto significativo sul sito posteriore. Pertanto, il piano coronale posteriore di un terzo dello spazio IVD è stato scelto per la misurazione dell'altezza IVD (Figura 4D,E). L'altezza dell'IVD è diminuita da 2 settimane a 16 settimane dopo l'intervento chirurgico (Figura 4F), il che è stato coerente con i risultati nel volume dell'IVD (Figura 4C).

Le immagini coronali dello spazio IVD L4–L5 sono state applicate alle analisi istomorfometriche 3D delle piastre finali cranica e caudale (Eps) (Figura 5A). Il volume della piastra finale (EP) è definito per coprire la piastra ossea visibile vicino alle vertebre (Figura 5A,B)21. Il piano coronale anteriore di un quarto di cinque immagini consecutive dell'EP craniciale è stato utilizzato per la ricostruzione 3D (Figura 5C), che ha mostrato un aumento delle cavità all'interno dell'EP cranici nei topi LSI (Figura 5D). I risultati sono stati anche indicati da una maggiore percentuale di valori di separazione trabecolare che erano maggiori o uguali a 0,089(figura 5E). Nel frattempo, i volumi del PE sono aumentati significativamente dopo l'intervento chirurgico(figura 5F). Gli EP caudali presentano un fenotipo simile da parte della LSI (Figura 5G,H), che indica che l'LSI porta all'ipertrofia ep e ad un aumento delle cavità.

I corpi vertebrali L5 sono stati ricostruiti disegnando il contorno di tutte le sezioni trasversali di ogni corpo vertebrale L5 senza accessori e convertendo tutte le immagini 2D in un modello 3D. La costruzione e l'analisi sono state fatte con software commerciale (ad esempio, NRecon v1.6 e CTAn v1.9, rispettivamente). I volumi della vertebra L5 aumentano leggermente dopo l'intervento chirurgico, ma hanno solo una differenza statistica tra il gruppo fittizio e il gruppo LSI di 16 settimane (Figura 6B). Una significativa diminuzione del BV/TV è stata presente anche 16 settimane dopo l'intervento chirurgico, indicando che l'LSI causa la perdita ossea vertebrale in una fase successiva (Figura 6A,C).

LSI induce la degenerazione dell'IVD e la degenerazione del PE, come indicato dall'aumento dei punteggi IVD e PE24 (figura 7A,C). Una riduzione dei vacuoli intracellulari delle cellule pulpose del nucleo è stata accelerata nei gruppi LSI(figura 7B). Aumento delle cavità negli EP LSI (Figura 7D) accompagnato da un aumento del numero di osteoclasti come indicato dalla colorazione trap(figura 7E,F).

I dati sono stati mostrati come ± s.d. La significatività statistica è stata determinata dal t-test di uno studente. Il livello di significatività è stato definito come p < 0,05. Tutte le analisi dei dati sono state eseguite utilizzando SPSS 15.0.

Figure 1
Figura 1: Schema del modello di mouse LSI. (A) Anatomia delle vertebre L3–L5 nella zona inferiore posteriore del topo. (B) Resezione dei processi spinosi insieme a legamenti interspinosi e legamenti sopraspinosi (marcati pallidi). Una linea tratteggiata rossa indica un piano di sezione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Esposizione dei processispinosiL 3 -L5 e funzionamento LSI. (A) Un cuscinetto cilindrico su misura è posto sotto l'addome del topo. (B) Esposizione delle fasce lombari e identificazione dei processispinosi da L 3 a S1 mediante forme a "V". (C) Incisioni muscolari paraspinose laterali su entrambi i lati deiprocessi spinosi da L 3 a L5. (D) Esposizione di singoli processi spinosi mediante taglio dei legamenti interspinosi. (E) Resezione dei processispinosiL 3 –L5 con legamenti inter- e sovra-spinosi. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3: Identificazione LSI per μCT. (A) Localizzazione delle vertebre L3-L5 da costole con vertebre toraciche nei raggi X. (B) Raggi X su una vista laterale e ricostruzione 3D (C) su una vista obliqua anteriore sinistra delle vertebre L3–L5 nei gruppi Sham e LSI. (D) Piano trasversale della vertebra lombare con la resezione del processo spinoso. (D)è stato modificato da Bian etal. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4: LSI riduce il volume dell'IVD. (A) Per la ricostruzione 3D vengono utilizzate immagini consecutive dello spazio invisibile (rosso) tra L4 e L5 EP. (B) Il volume IVD è definito dal televisore di (A). (C) Quantificazione del volume L4–L5 IVD a cinque punti di tempo dopo l'operazione. N = 8 per gruppo. I dati vengono visualizzati come ± s.d. *p < 0,05, **p < 0,01 rispetto a Sham. (D) Piano trasversale e (E) piano medio-sagittale dei corpi vertebrali lombari. Le doppie frecce blu indicano il diametro anteroposterior. La linea gialla indica il piano posteriore 1/3. (F) Ricostruzione di EP cranici e caudali utilizzando cinque immagini consecutive del piano posteriore 1/3 coronale di L4–L5. Il rosso indica lo spazio IVD. (G) Piano medio-sagittale di L4–L5. (C) è stato modificato da Bian etal. (F,G) sono stati modificati da Bian etal. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5: LSI induce ipertrofia e porosità del PE. (A) Piano coronale di L4–L5. La linea tratteggiata rossa indica l'immagine dell'EP caudale utilizzato per la costruzione 3D. (B) Ricostruzione del caudale L4 e del cranial L5. Il cartone animato blu indica l'EP caudale di L4–L5. (C) Piano medio-sagittale di L4–L5. Le doppie frecce blu indicano il diametro anteroposterior. La linea gialla indica il piano anteriore 1/4. (D) Ricostruzione di EP cranici mediante cinque immagini consecutive del piano anteriore 1/4 di L4–L5. (E,G) Percentuale di distribuzione della separazione trabecolare di EP cranici (E) e caudali(G) ottenuti da analisi μCT. (F,H) Quantificazione del cranial (F) e del caudale (H). Volume L4–L5 EP nei punti di tempo indicati. N = 8 per gruppo. I dati vengono visualizzati come ± s.d.* p < 0,05 rispetto. finto. (D–H) sono stati modificati da Bian etal. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 6
Figura 6: L'LSI causa la perdita ossea vertebrale in fase avanzata. (A) Ricostruzione dei corpi vertebrali L5 in gruppi Sham e LSI di 16 settimane. (B,C) Quantificazione di L5 vertebra TV (B) e BV/TV (C). N = 8 per gruppo. I dati vengono visualizzati come ± s.d.* p < 0,05, ** p < 0,01 rispetto. finto. (B) è stato modificato da Bian etal. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 7
Figura 7: LSI porta alla degenerazione dell'IVD e del PE. (A) Punteggio IVD nei topi LSI o fittizi come indicazione della degenerazione dell'IVD. (B) Immagini rappresentative della colorazione Safranin O per i PN nell'IVD L4–L5. Il bianco indica i vacuoli. Il rosso indica il proteoglicano. (C) Punteggio DEL PE in LSI o gruppo fittizio come indicazione della degenerazione del PE. (D) Immagini rappresentative della colorazione verde Safranin O-Fast per i PO caudale L4–L5. Macchie verde/blu cavità calcificate. (E) Immagini rappresentative della colorazione delle trappole per i PO caudale L4-L5. Viola indica Trap+. N = 6 per gruppo. I dati vengono visualizzati come ± s.d.* p < 0,05, ** p < 0,01 rispetto. finto. (F) Quantificazione della trappola+ osteoclasti in (E). (A,B) sono stati modificati da Bian etal. (C–F) sono stati modificati da Bian etal. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Abbiamo sviluppato il modello di topo di instabilità della colonna lombare basato sul modello cervicale del topo di spondilosi in cui i muscoli paravertebrali posteriori delle vertebre sono stati staccati e i processi spinosi insieme ai legamenti sopraspinosi e interspinosi sono stati resected25. Abbiamo eseguito un'operazione simile sulla colonna lombare, che ha processi spinosi più prominenti. Il modello di mouse LSI sviluppò un IDD simile nella colonna lombare.

I vantaggi del modello LSI includono una forte operabilità, nessun requisito di un'attrezzatura speciale, riproducibilità e un periodo relativamente breve di sviluppo dell'IDD.

Alcuni punti chiave sono presentati qui per contribuire a migliorare il tasso di successo durante l'operazione. Questi sono anche i passaggi critici. In primo luogo, rimuovere i capelli nella parte inferiore della schiena, il più chiara possibile, perché qualsiasi capello rasato lasciato nella ferita può causare reazione anafilattica. In secondo luogo, si consiglia un cuscinetto cilindrico o qualsiasi altro cuscinetto per sollevare le vertebre lombari. In terzo luogo, utilizzare micro forbici per controllare la profondità di incisione e l'emorragia. Quando l'ematocoelia viene notata durante l'operazione, interrompere l'operazione e sacrificare il mouse poiché il topo non sopravviverà durante o dopo l'intervento chirurgico. In quarto luogo, il reattacco del muscolo paraspinoso non è raccomandato perché il reattacco può covare l'instabilità. In quinto luogo, una resezione completa di tutti iprocessi spinosiL 3 –L5 riduce la variabilità nel singolo modello. Sesto, evitare di ferire i nervi e i vasi sanguigni circostanti, altrimenti il topo può sviluppare cambiamenti patologici non canonici. Se i modelli non presentano il fenotipo tipico come mostrato nei risultati, controllare i sei punti precedenti.

Il successo di questo modello LSI può essere valutato da due standard d'oro tra cui una diminuzione del volume di IVD misurata da piccola risonanza prima animale o da μCT, e un punteggio IVD basato sull'osservazione istologica. Il modello LSI sviluppa IDD già 2 settimane dopo l'intervento chirurgico LSI, ma sviluppa porosità nella piastra finale già 1 settimana, come osservato. È adatto per lo studio su restringimento polposo del nucleo, sclerosi endplate, IDD correlata a citochine indotte da osteoclasti, osteoporosi indotta da IDD (16 settimane dopo LSI) ecc.

Ci sono alcune limitazioni nel modello LSI. L'operazione LSI è un trauma relativamente grande per il topo. L'infiammazione è inevitabile e di solito vista entro 7 giorni dall'operazione. Pertanto, questo modello non è adatto per osservare i primi cambiamenti patologici dell'IDD, specialmente entro 7 giorni causati da cambiamenti di carico meccanici.

Il modello può essere modificato puntando su diverse vertebre lombari come solo L5 o da L1 a L5. Un controllo sano è anche raccomandato oltre ai gruppi fittizi.

In sintesi, abbiamo sviluppato un modello di topo IDD lombare indotto chirurgicamente e abbiamo visualizzato la procedura per aiutare gli altri a riprodurre il modello animale e applicarlo negli studi IDD.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Questo lavoro è stato supportato dalla National Natural Science Foundation of China (81973607) e essential drug research and development (2019ZX09201004-003-032) del Ministero della Scienza e della Tecnologia della Cina.

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

Biologia Numero 170 disco intervertebrale malattia degenerativa del disco lombare colonna vertebrale processo spinoso modello di topo in vivo
Un modello di topo di instabilità della colonna lombare
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