דגם Contusive של פגיעה בחוט השדרה באמצעות צוואר הרחם חד צדדית Impactor אופק אינסופי

Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

באופן אמין לשחזור לייצר פגיעה בחוט השדרה הצווארי חד צדדית באמצעות impactor אופק אינסופי מתואר. השיטה מנצלת את מסגרת שנועדה מותאם אישית לצבוט לייצב את עמוד השדרה. הליך סטנדרטי ופגיעה פרמטרים ביומכנית לגרום פציעות די מתמשכת.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Lee, J. H., Streijger, F., Tigchelaar, S., Maloon, M., Liu, J., Tetzlaff, W., Kwon, B. K. A Contusive Model of Unilateral Cervical Spinal Cord Injury Using the Infinite Horizon Impactor. J. Vis. Exp. (65), e3313, doi:10.3791/3313 (2012).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

בעוד שרוב בני אדם פגיעות בעמוד השדרה מתרחשות בחוט השדרה הצווארי, הרוב המכריע של מחקרי מעבדה בבעלי חיים מעסיקה של פגיעה בחוט השדרה (SCI), שבו עמוד השדרה החזי פצוע. נוסף על כך, כי רוב פגיעות בעמוד אדם להתרחש כתוצאה של טראומה קהה לא חודר, (למשל תאונת כלי רכב מנועי, פגיעה ספורט) כאשר חוט השדרה הוא היכה באלימות על ידי עצם העקורים או הרקמות הרכות, רוב החוקרים סבורים מדע כי רוב הדגמים פגיעה רלוונטיות קלינית הם אלה שבהם חוט השדרה הוא מבולבל במהירות. 1 לפיכך, צעד חשוב בהערכת קליני של טיפולים חדשניים בדרכם התרגום האנושי הוא הערכת היעילות שלהם במודל של contusion SCI בתוך חוט השדרה הצווארי. כאן, אנו מתארים את ההיבטים הטכניים ותוצאות אנטומיים והתנהגותיים כתוצאה של המודל contusive חד צדדי של צוואר הרחם SCI המעסיקהאופק אינסופי חוט השדרה פגיעה impactor.

חולדות Sprague Dawley עברו laminectomy שמאל צדדי חד צדדי ב C5. כדי לייעל את שחזור התוצאות ביומכניים, פונקציונלי, היסטולוגית של המודל פציעה, אנו מבולבל את מיתרי השדרה באמצעות כוח ההשפעה של kdyn 150, מסלול ההשפעה של 22.5 מעלות (בעלי חיים הסתובב על ° 22.5), ומיקום הפגיעה את של קו האמצע של 1.4 מ"מ. ההחלמה התפקודית הוערכה באמצעות גידול גליל מבחן, מבחן סולם אופקי, טיפוח הבדיקה הבדיקה המדרגות שונה של מונטויה עד 6 שבועות, ולאחר מכן מיתרי השדרה הוערכו בהיסטולוגיה על חלקי חומר לבן ואפור.

המודל המוצג כאן פגיעה מקנה כוחות ביומכניים עקבית לשחזור אל חוט השדרה, תכונה חשובה של כל מודל ניסיוני SCI. התוצאה היא פגיעה היסטולוגית בדידה לחצי לרוחב של חוט השדרה אשר הכיל בעיקר לאהוא בצד ipsilateral הפציעה. הפגיעה היא נסבל היטב על ידי בעלי החיים, אך האם התוצאה של ליקויים תפקודיים של forelimb כי הם משמעותית ומתמשכת של שבועות בעקבות פציעה. מודל צוואר הרחם פגיעה חד צדדית המוצג כאן עשוי להיות משאב לחוקרים המעוניינים לבדוק טיפולים המבטיחים פוטנציאל לפני התרגום האנושי.

Protocol

1. הגדר: מסגרת ועיצוב קלאמפ להחזקת בעלי חיים

  1. מסגרת מהדק להחזיק את החיה היתה אישית מעוצבת כדי להתאים את אופק אינסופי (IH) פגיעה בחוט השדרה Impactor.
  2. בסיס הפריים היא פלטפורמת האלומיניום וחותכים את הממדים הבאים (30.2 ס"מ X 20.3 ס"מ X 1.3 ס"מ) על מנת להתאים את סוגר את הטבלה המדריך שמגיע כסטנדרט עם המכשיר IH (איור 1 א).
  3. ארבע רגליים Flexaframe תמיכה צלחות (פישר סיינטיפיק, טורונטו, ב) מחוברים פלטפורמת ושמונה תמיכה Flexaframe מוטות (פישר סיינטיפיק, טורונטו, ב, 30.5 ס"מ) נאספו על שימוש שמונה תמיכה Flexaframe מחברים (1B איור).
  4. שתי תמיכה נוספת Flexaframe מחברים, המחוברים לשני מוטות הביניים, מתווכים, בהתאמה אישית מחזיקה עבור מהדק (1B איור).
  5. הזווית שבה חוט השדרה של בעלי חיים הוא הסתובב לגבי האנכי היא הוקמה על ידי שמשאירגרם אחד של מוט אופקי במקום ואת שינוי גובה מוט אופקי השני (איור 2).
  6. מהדק הוא 35.6 מ"מ אורך, 25.4 מ"מ גבוה עם הלסת 7.6 מ"מ שנועדה נוקשה לאחוז מתחת תהליך רוחבי מ C4 עד C6 (איור 1 ג). פרטים נוספים על העיצוב מהדק תוארו בעבר על ידי צ'ו et al., 2009.

2. כירורגיה

  1. זכר ספראג Dawley חולדות (Charles River Laboratories) במשקל של 300-350 גרם היו הרדים ידי isoflurane (4% עבור אינדוקציה 2% לצורך תחזוקה) של חמצן (1 ליטר / דקה).
  2. אחת החיות תחת המטוס של הרדמה, בעלי חיים מושם במסגרת stereotaxic (קופף, Tujunga, CA).
  3. כדי למזער את הדימום במהלך ניתוח ההליך 0.4 מ"ל של לידוקאין (20 מ"ג / מ"ל; Bimeda - MTC בעלי חיים בריאות בע"מ, בקיימברידג', אונטריו, קנדה) עם אפינפרין מוזרק לשריר סביב האתר כירורגית ב dorsaבאזור הצוואר אני.
  4. 4-5 ס"מ הגב חתך קו האמצע נעשית באמצעות אזמל סטרילי (# 15), החל בבסיס הגולגולת והארכת caudally.
  5. סטרילית מלקחיים Adson משמשים בוטה לנתח דרך שרירי הגב להגיע אל עמוד השדרה, והוא מפשק סטרילית אלם (כלי מדעי יפות, צפון ונקובר, BC) מוכנס כדי לשמור על השרירים להפרד.
  6. באמצעות # 15 אזמל, השרירים כיסו רבדים של C4-C7 הם גירדו, החל קו האמצע ולא לטאטא אותם לרוחב.
  7. החתך עם אזמל סטרילי (# 15) הוא עשה לשריר מחובר תהליכים רוחביים בצד שני של עמוד השדרה על מנת להתאים מהדק מתחת התהליכים רוחביים של C4 עד C6.
  8. עם קנס סטרילית היטה פרידמן, פירסון Rongeur (כלי מדעי יפות, צפון ונקובר, BC), lamina שמאל C5 מוסרת בזהירות כדי להמחיש את דורה ואת חוט השדרה.
  9. מוט בקוטר של 1.5 מ"מ הוא החליק מתחת לזרועותכדי לתמוך את החיה, ובכך להעלות מעט את עמוד השדרה והקלה הכניסה מהדק.
  10. הר הלסת של מהדק סטרילית על תהליכים רוחביים הצדדיות של C4 עד C6 והדק את הברגים.
  11. הסר את מפשק אלם.

3. חוט השדרה פגיעה

  1. לאחר מהדק הוא רכוב על בעלי חיים, בעלי חיים מועבר impactor IH.
  2. מהדק מוכנס לתוך מחזיקי מתכת על שני מוטות הביניים של מסגרת שהיו מובטחות בזווית של 22.5 ° מעל אופקי (איור 2).
  3. ג'ק מספריים המספק התאמות גובה יציבים, (VWR, Mississauga, ON) עולה עד החיה מטילה שטוח.
  4. ודא מהדק הוא אופקי על ידי הצבת רמת גליל קטן על גבי מהדק ועל ידי הידוק הברגים. חשוב כי כל הברגים הם חזק הגדרה הוא קשיח, ללא כל תנועה.
  5. עד סוף ההליך מתבצע תחת MICRoscope (לייקה MZ8).
  6. התחתון לכוון את קצה impactor (15 מ"מ קוטר, עם קצוות מעוגלים-off) באמצעות ידית כוונון אנכי ושני כפתורים התאמה אופקיים על impactor IH עד מרכז עצה impactor מרחף מעל לשיא של תהליך C6 spinous.
  7. לאחר עצה impactor מרוכז, סובבו את הכפתור ציר y התאמה 1 ו 2 בתורה 5 (1.4 מ"מ) כדי להזיז את קצה רוחבית בצד שמאל הציר האופקי x כפתור התאמת כדי להזיז את קצה impactor למרכז C5.
  8. מנמיכים את קצה עד שהוא מעל דורה כדי לוודא את קצה impactor הוא מכוון חצי לרוחב של החומר האפור.
  9. סובבו את כפתור כוונון אנכי 2 פונה לגייס 4 עצה מ"מ מעל דורה.
  10. להבטיח כי שטח ההשפעה יבש באמצעות מקלון צמר גפן או מקל.
  11. הגדר את הכוח הרצוי kdyn 150 על התוכנית ולחץ על "ניסוי התחל" כדי להפעיל את impactor.
  12. לאחר הפגיעה, הפצע נסגר ב LayeRS עם 5-0 תפרים vicryl. עצירות (0.03 מ"ג / ק"ג SC, Temgesic: Schering-Plough Corporation, Kenilworth, NJ) ו מלוחים (10 מ"ל) מנוהל מתחת לעור לפני פעמיים ביום למשך יומיים לאחר הניתוח. בעלי החיים נמצאים תחת פיקוח הדוק פעמיים ביום במשך 2 שבועות אחד בשבוע במשך 6 שבועות לאחר הפציעה.

4. נציג תוצאות

עשרים תשעה גברים ספראג Dawley חולדות (Charles River Laboratories) במשקל של 300-350 גרם נפצעו בהגדרה כוח של kdyn 150. עצה impactor נועדה 1.4 מ"מ לרוחב קו האמצע, בזווית של 22.5 ° מעל אנכי. הכוח האמיתי הממוצע עמד על 155.55 ± 0.73 kdyn. עקירה הממוצע עמד על 1,512.72 ± 27.86 מיקרומטר ואת המהירות היה 120.24 ± 0.52 מ"מ / s (איור 3).

התוצאה התנהגות מדדים

ההחלמה התפקודית הוערכה באמצעות סולם אופקי הבדיקה, גליל מבחן גידול, טיפוח הבדיקה,ו שונה מבחן מונטויה גרם מדרגות 1. בעלי חיים הוכשרו לפני הפציעה ולהעריך את 2 שבועות, 4 ו -6 לאחר פציעה. היו ליקויים משמעותיים forelimb שנגרמו לאורך תקופת הניסוי.

מבחן סולם אופקי. לפני הפציעה, בעלי חיים עשה רק 4.75 ± 0.73% על שגיאות forelimb ipsilateral תוך חוצים לרוחב סולם אופקי ברווח סדיר. בעקבות הפציעה, בעלי החיים הפגינו עלייה ניכרת באחוז שגיאות forelimb. אחוז השגיאות ipsilateral forelimb היו 26.97 ± 2.92%, 26.23 ± 2.84% ו 22.06 ± 2.05% לאחר 2, 4 ו - 6 שבועות לאחר פציעה, בהתאמה (איור 4 א). חשוב לציין, ליקוי forelimb במבחן זה נשמר במשך 6 שבועות.

בדיקת גידול צילינדר. אחוז forelimb ipsilateral (שמאל + שניהם) שימוש במהלך חיפושים ירד באופן משמעותי לאחר SCI.לפני הפציעה, בעלי החיים משתמשים forelimb ipsilateral 75.12 ± 2.25%. לאחר הפגיעה בבעלי החיים משמש forelimb ipsilateral 8.59 ± 1.80% ב 2 שבועות, 14.25 ± 2.65% לאחר 4 שבועות ו 11.76 ± 2.66% לאחר 6 שבועות (איור 4B).

שונה מבחן מונטויה המדרגות. מספר כדורי שאוחזרו עם forelimb ipsilateral ירד באופן דרמטי לאחר פציעה. לפני הפציעה, בעלי חיים אספו 84.85 ± 2.88% מסך התגמולים מזון. עם זאת, בשבועות 2, 4 ו - 6 שלאחר פציעה, החיות לאחזר רק 30.91 ± 4.03%, 28.94 ± 4.38% ו 25.86 ± 3.09% של כדוריות (איור 4C).

טיפוח הבדיקה. היו ירידה דרמטית את התוצאות טיפוח לאחר פציעה. לאחר SCI, עשרות טיפוח ipsilateral היו 2 שבועות: 2.00 ± 0.17, 4 שבועות: 1.83 ± 0.17 6 שבועות: 1.79 ± 0.11 (FiguRe 4D).

היסטולוגית תוצאות

החומר הלבן חלקי משנה גריי. דוגמה של פגיעה בחוט השדרה לעבר כוח של kdyn 150, זווית של ° 22.5 ואת המטרה רוחבי של 1.4 מ"מ מוצג באיור 5. הפגיעה גרמה נזק משמעותי לעניין אפור ולבן בצד ipsilateral. שניהם corticospinal של שטחי rubrospinal נפצעו 23 מתוך 29 בעלי חיים היה נזק parenchymal הכלול בצד ipsilateral. במידה האורך של נזק של חומר לבן ואפור היה rostrally 2400 ו 2400 caudally (איור 6). כאשר מוסיפים את החלקים לספק הערכה גסה של "התפשטות מצטברת" של חלקי חומר לבן ואפור (2000 מיקרומטר מקורי ואת הזנב אל המוקד), הצד ipsilateral היה רק ​​51.8% של החומר הלבן חסך ו 39.7% של החומר האפור לעומת שנותר לצד הנגדי (איור 6).

<img alt = "איור 1" src = "/ files/ftp_upload/3313/3313fig1.jpg" />
באיור 1. אופק אינסופי חוט השדרה פגיעה impactor. א Impactor אופק אינסופי הכוללת להגדיר. ב מסגרת להגדיר. ג מקרוב תמונה של מהדק לקיום תהליכים רוחביים בצוואר הרחם. ד מפרט (יחידה: אינץ') של מהדק. סובלנות הציע <0.002 ב (צ'ו et al. 2009). לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה .

איור 2
איור 2. א מסגרת האיור המתאים להגדיר כדי להשיג סיבוב חוט השדרה של 0 ° (נייטרלי) או ב 22.5 ° במטרה רוחבי של 1.4 מ"מ.

איור 3
איור 3. נציג כוח תזוזה גרפים עבור impactor אופק אינסופי. החץ אניndicates אז עצה impactor הגיע 20 kdyn ונקודת כאשר הקלטה של ​​עקירה היא יזמה. הכוח האמיתי הוא לקריאה משיא של עקומת כוח לעומת הזמן המקביל עקירה מחושב. הגרפים הבאים מתארים contusion אופיינית 150 kdyn, עקירה א 'לעומת גרף הזמן, ב' כוח מול גרף זמן. גרפים אלו מראים כי הכוח האמיתי היה להשיג 152 kdyn, ואת העקירה impactor לתוך כבל נמדד להיות 1287 מיקרומטר. לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה .

איור 4
באיור 4. הערכות התנהגותיות עבור כוח kdyn 150, זווית impactor של 22.5 מעלות ו מטרת מ"מ 1.4 שנותר קו האמצע. א מבחן סולם אופקי. מבחן ב גידול צילינדר. ג שינוי מבחן מונטויה המדרגות. ד טיפוח הבדיקה. Forelimb ipsilateral הביא משמעותי sustaiנד ליקויי לעומת forelimb הנגדי.

איור 5
איור 5. נציג תמונות של חוט השדרה הפגוע מ 1600 מיקרומטר מקורי ל 1600 מיקרומטר הזנב.

איור 6
איור 6. הערכות היסטולוגית. א לבן ואפור משנה אחוז חסך. משנה סביב 2000 מיקרומטר של מוקד הנזק היה נחסך במידה רבה. ב 'מצטבר לבן ואפור משנה חסך בתוך 2000 מיקרומטר של מוקד הנזק. בצד ipsilateral לא חסך משמעותי פחות חומר לבן ואפור לעומת הצד הנגדי. לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

במאמר זה נתאר מודל צוואר הרחם contusion חד צדדית באמצעות אופק impactor אינסופי (IH) לעבר כוח של 150 kdyn, זווית של 22.5 ° מעל אנכי, ואת המטרה רוחבי של 1.4 מ"מ בין קו האמצע. עם הגדרות אלו, הצלחנו לייצר גירעונות התנהגותיות שנגרמו ב forelimb ipsilateral עם הפרעה parenchymal הכיל בעיקר בצד ipsilateral, שם התברר כי נזק רב עלה על האזורים שבהם שטחים rubrospinal, reticulospinal, vestibulospinal ו corticospinal יהיה צפוי לרוץ. פיתוח מודל זה קרה בסדרה של שלושה ניסויים אשר הוקמה מכוח פגיעה אופטימלית, מיקום ההשפעה מעל קו האמצע, ואת זווית הסיבוב. ראשית, מצאנו כי כוחות פציעה מתחת kdyn 150 לא לייצר גירעונות תפקודית די מתמשכת. בנוסף, עם קצה impactor מכה את כבל בצורה אנכית (כלומר עם סיבוב לא), אנחנו לעתים קרובות נצפו עליות חדות Force לעומת זמן עקומות, טוען כי קצה impactor מכה את העצם בצד הגחון של תעלת השדרה. רבים של בעלי חיים אלה גם לא היו ליקויים חמורים או תפקודית מתמשכת. עולה בקנה אחד עם זו, את הנזק ניתוח היסטולוגית בבעלי חיים אלה עם קוצים כוח פתאומיות, גילה כי הנזק parenchymal היה גם קל והניח מאוד רוחבית בתוך חוט השדרה. לפיכך, אנו מסובבים את החיות כל כך, המסלול של impactor היה 22.5 ° מעל קו האמצע האנכי. על ידי בעל קצה impactor מגיעים בניצב יותר בחוט השדרה, יש לפתור את בעיית עצה מכה את הרצפה הגחון של תעלת השדרה, אבל צפינו parenchymal נזק ניכר בצד הנגדי של חוט השדרה. לבסוף, אנו כיוון את impactor בשלושה מרחקים שונים מעל קו האמצע, 1.0, 1.2 ו -1.4 מ"מ, תוך שימוש בכוח ו 150 kdyn זווית של 22.5 מעלות. הבחנו כי לא היו הבדלים התנהגותיים בין 1.0, 1.2 ו -1.4 מ"מ SEttings, אבל המטרה של השפעה רוחבית התרגש, זה היה סביר יותר כי הנזק הגולמי parenchymal יכול להיכלל בצד ipsilateral. לפיכך, אנו הגיעו ההגדרות הנוכחיות שלנו contusion חד צדדיים של פגיעה 150 kdyn נמסר על 22.5 ° מעל אנכי, עם עצה מכוונת impactor 1.4 מ"מ עד השמאלי של קו האמצע.

הרציונל לביצוע מודלים פציעה בצוואר הרחם זמין לבדיקה של SCI טיפולים ברורה: רוב האנשים סובלים פגיעות בעמוד השדרה הצווארי, תפקוד הגפיים העליונות הוא בעל חשיבות עליונה לאותם אנשים, ניסויים קליניים של התערבויות neuroprotective של הרומן או neuroregenerative יותר ויותר התמקדות על חולים צוואר הרחם מדע על מנת להשתמש התאוששות המנוע סגמנטלי כמדד התוצאה. פגיעה בחוט השדרה הצווארי יכולה להתרחש דרך, חתך contusion דחיסה או. בין המודלים האלה פציעה, contusion ופציעות הדחיסה הטובה ביותר לייצג את OB תהליך פתופיזיולוגייםשירת האדם SCI. 1,2,3 על פי הסקר האחרון של הקהילה SCI המחקר, 72% מכלל 324 הנשאלים מסכימים כי פגיעה contusion הוא המודל פגיעה ביותר רלוונטיות קלינית של SCI. 1

מאז תיאור רג'ינלד של אלן של המכשיר הראשון במשקל ירידה ניסיוני להפקת פגיעות בעמוד השדרה בסביבת מעבדה 4, מספר מכשירים contusion פותחו במטרה לייעל שחזור וכדי בדרך כלל לדמות את הפתולוגיה של פגיעה האדם. 3 חדש אוניברסיטת יורק impactor משתמשת רכיבים אלקטרו למדידת תזוזה פגיעה ומהירות במהלך הירידה במשקל. 5,6 כאן, חומרת הפציעה מוכתב על ידי גובה שממנו הוא ירד במשקל. לעומת זאת, impactor מדינת אוהיו (OSU) אוניברסיטת פגיעה multimechanism מערכת שתוכננה על ידי צ'ו et al. (2009), עקירה המקסימלי של חוט השדרה נקבע, ואת impar כוחטד לחוט נמדד אז. Impactor IH שונה בכך המשתמש מכתיב את הכוח ליישם ולאחר מכן עקירה נמדד. למרות כל אלה מערכות (משקל, ירידה לעומת עקירה שליטה מול כוח שליטה) יש יתרונות תיאורטיים שלה, הקלות היחסית של השימוש, הזמינות המסחרית והזמינות של תמיכה טכנית מיצרן impactor IH הפכו אותו פופולרי יותר ויותר בשנים האחרונות.

מבחינה טכנית, כדאי לציין כי שינויים משמעותיים נעשו בשיטה של מהדק את החיות ואבטחת אותם לפני השפעה (איור 1). כדי לשפר את העקביות של פציעות שלנו כדי להכיל את האנטומיה הייחודית של עמוד השדרה הצווארי, אנו התייצב החיות עם מערכת שהותקן מהדק כי בתקיפות תופס את התהליכים רוחביים של עמוד השדרה הצווארי. 7 ככל מהדק המסופקות עם IH impactor נועדו להחזיק את SPIתהליכים Nous בתוך עמוד השדרה החזי, הרגשנו שהם לא מתאימים, כמו גם על התהליכים spinous קטנים בהרבה של עמוד השדרה הצווארי. מסגרת ומערכת לחיצה מחזיק את החיות מאוד נוקשה במהלך הפגיעה, עם "גלישה" כמעט שום בין מהדק ואת עמוד השדרה. 7 מכשיר מהדק קל יחסית לשימוש, חלה על עמוד השדרה. מספר החניכים וטכנאים במעבדה השתמשו בו בהצלחה עקבית. דיסקציה נוסף של הרקמות הרכות יותר רוחבית מן הצד הגבי של עמוד השדרה הצווארי עם זאת נדרש על מנת להבין את התהליכים רוחביים, ודימום ניתן נתקל בכך. Hemostasis מושגת בדרך כלל פשוט על ידי הפעלת לחץ עדין עם חתיכה קטנה של ספוג כירורגית. בנוסף, מהדק היא תוכננה במיוחד עבור בעלי החיים בטווח 300-350 גרם במשקל, והיה צריך שינוי כדי להתאים בעלי חיים קטנים יותר (אם כי זה יכול עלול להיות מושגת באמצעות מפרידי ונתקע between שתי זרועות של מהדק).

לגבי היעד המיועד של הפגיעה, אנחנו שנועדה לפגוע גם corticospinal (CST) ו rubrospinal (RST) שטחים של הצד ipsilateral בלבד, שכן אלה הן לשחק תפקיד בתפקוד forelimb במכרסמים. 8 במחקר שלנו, פונקציונלי גירעונות הוערכו עם סולם אופקי הבדיקה הבדיקה, גידול גליל, טיפוח הבדיקה הבדיקה מונטויה המדרגות. גם במבחן סולם אופקי גידול גליל ההערכות הן בעלות ערך לאחר מודלים פציעה בצוואר הרחם. 8,9,10,11 מבחן סולם אופקי כוחות החיות להשתמש בשני forelimbs פצועים הבריאה שלהם להעביר הסולם, ומכאן, את האמצעים הבדיקה פונקציית פיצוי ובעלי כושר הסתגלות של forelimb. במהלך האימונים שלפני הפציעה, בעלי חיים בדרך כלל יהיה "לתפוס", או למקם מרגליו הקדמיות שלהם על הסורגים עם הספרות שלהם בעת חציית הסולם. לאחר חמורים או מתונים חבורות חד צדדיים צוואר הרחם, רובן של פונקציה זו היא המנוע ABolished, ובעלי החיים אינם מסוגלים להציב באופן קבוע או להבין את השלבים. 2,12 מבחן גידול גליל בוחן התאוששות באופן טבעי על ידי ניתוח השימוש forelimb מרצון. בדרך כלל, השימוש forelimb נפצע תוך חקר מצטמצם באופן דרמטי לאחר פציעה. אובדן של פונקציות אלה קשורות עשוי משילוב של הפרעה הן axonal כדי חיסול של הנוירונים המוטוריים במוקד הנגע, אשר innervate שרירים כגון deltoid, שרירי, פושטי longus Carpi radialis ואת Carpi מאריך radialis השרירים brevis. 13 מבחן הטיפוח, כמו מבחן גידול גליל, בוחן את התנהגות טבעית ברוטו של בעלי החיים. גרם המדרגות שונה מונטויה מעריכה את הפונקציות ספרות או בקרה טובה, של forelimbs את. באופן מפתיע עד כה, יש רק מחקר אחד ניצל מבחן המדרגות של מונטויה שונה של צוואר הרחם SCI. 14 יחד, בדיקות אלה להעריך את שני הרכיבים בסדר וגרוס של הכלליתפונקציות forelimb.

מחקרים אחרים תיארו גם דגמים contusion צוואר הרחם, אשר בדרך כלל שפותחו עם שינוי כלשהו למכשיר קיים מראש contusion החזה. 2,12,15,16,17 Dunham et al. (2011), Popovich et al. (2010) ו Sandrow et al. (2008) ניצל את כל impactor IH. Dunham et al. (2011) אפיין את המודל פגיעה באמצעות 100, 200, 300 kdyn ידי הערכת המבחן גידול גליל, Catwalk הילוך ניתוח, בדיקה אטריה טיפול ובדיקה סולם אופקי. Popovich et al. (2010) נפצע בעמוד השדרה הצווארי לעבר כוח של 175 kdyn וצפו בתוצאות תפקודית באמצעות בדיקת המטוס בשיפוע, מבחן גידול גליל ואת הבדיקה BBB. Sandrow et al. (2008) השתמשו בכוח של kdyn 200 ו התקות כתוצאה של 1.6 מ"מ ל 1.8 ולאחר מכן העריכו את תוצאות ההתנהגות במבחן תנועה כפויה, תנועה forelimb שדה פתוח, מבחן כוח האחיזה ורשת וולK הבדיקה. מחקרים קודמים של המעבדה שלנו משמש impactor אוניברסיטת מדינת אוהיו ב עקירה 1.5mm לבחון את צוואר הרחם חבורות חד צדדיים (בעוצמה מקסימלית של שיא kdyn 200). 18 Gensel et al. (2006) השתמשו MASCIS / אוניברסיטת ניו יורק impactor באמצעות 10 גרם ב 6.5 מ"מ ו 12.5 מ"מ גובה ולהעריך תוצאה התנהגותית עם הטיפוח, מבחן מבחן סולם אופקי, מבחן גידול גליל למחצה אוטומטי מבחן המעבר (ניתוח Catwalk הילוך). Soblosky et al. (2001) השתמשו ירידה במשקל של אלן שונה התקן (10.5 גרם) לבעלי חיים פגיעה בגבהים 5.00, 2.50 או 1.25 מ"מ על זווית של ° 25.0, ומוערכת מבחן סולם אופקי הבדיקה גידול גליל להעריך את ההתאוששות התנהגותי. קשה להשוות את המודל פציעה שלנו המחקר על ידי Sandrow et al. (2008), שכן אף אחד בדיקות פונקציונליות חפיפה עם המחקר הנוכחי שלנו. כאשר אנו משווים את התוצאות התפקודיות מחקרים אחרים, פגיעה המודל הנוכחי שלנו IH הוא בדרך כלל פחות חמורה על 300kdyn קבוצה Dunham et al. (2011), אבל חמור יותר בהשוואה צוואר הרחם דוחות אחרים contusion חד צדדיים. החיות במודל פציעה שלנו לא היו מסוגלים לבצע את בדיקות פונקציונליות עד שבועיים לאחר פציעה ואילו מודלים פגיעה אחרת להתחיל בדיקות תפקודיות החל מ 1 שבוע לאחר פציעה. למבחן סולם אופקי, Soblosky et al. (2001) דיווחו על המספר הכולל של פתקי ללא המספר הכולל של צעדים. אחוז השגיאה ipsilateral לאחר 6 שבועות לאחר פציעה לדגם הנוכחי שלנו היה על 25%, לעומת ללמוד ידי Lee et al. (2010) ו Gensel et al. (2006), אשר דיווח שגיאות בטווח של 10 - 15% ו Dunham et al. (2011) אשר דיווחה על שגיאה 40% עבור הקבוצה kdyn 300 ו 20% עבור 100 ו 200 קבוצות kdyn. למבחן גידול גליל, Popovich et al. (2010) דיווחו על משך הזמן של גידול. 15-20% של השימוש שלנו forelimb ipsilateral על זווית 22.5 ° היה דומה לזה שדווח עם 5.0 ירידה במשקל מ"מ. 12 השוואת גירעונות התנהגות שנבעו impactor NYU, Gensel et al. (2006) מדווח על ביטול מוחלט של השימוש בכפו ipsilateral על גובה 12.5 מ"מ. Dunham et al. (2011) דיווחו על 5, 10 ו - 20% שימוש forelimb ipsilateral בעלי חיים 100, 200 ו 300 kdyn. למבחן הטיפוח, חיות שלנו הבקיע פחות קבוצות פציעה המדווחים על ידי Gensel et al. (2006).

בהיסטולוגיה, המודל המוצג כאן פגיעה כלל גורם נזק parenchymal יותר לעומת אחרים מודלים פציעה בצוואר הרחם hemicontusion, אבל פחות נזק דווח Popovich et al. (2010). הרחבה מקורי ואת הזנב של פגיעה שלנו היה 4.8 מ"מ לעומת 8.0 מ"מ ב Popovich et al., 4.0 מ"מ Lee et al. ו 3.6 מ"מ Gensel et al. מחקרים באמצעות impactor IH, OSU impactor ו NYU impactor, בהתאמה. 2,18 במוקד הנגע, מצאנועל החומר האפור 20% חסך במודל הפגיעה שלנו, לעומת Lee et al. (2010) ב 10%, Gensel et al. (2006) ב 20-50%, ו Soblosky et al. (2001) ב 31-99%. עבור חלקי החומר הלבן, המודל המוצג כאן פגיעה עזב על רקמת 20% הנותרים במוקד לעומת 30% ב Lee et al, (2010), 5 -. 10% Gensel ואח', (2006) ו 18 -. 62 % ב Soblosky et al., (2001) במוקד הנגע. במסגרת המחקר, על ידי Lee et al., (2010) מערכת rubrospinal ספג פגיעה משמעותית, אבל בדרכי corticospinal לעתים קרובות הופיעו ללא פגע. Popovich et al. (2010) דיווחו על ביטול מוחלט של שתי חלקות. Gensel et al. (2006) דיווחו על נזק חלקי מערכת corticospinal והרס מוחלט של דרכי rubrospinal הן הגדרות גובה. Soblosky et al. (2001) מדווחים על פגיעה חלקית בדרכי rubrospinal, אבל לא פגיעה בדרכי corticospinal. דוחות אלה עוד יותר לאכוף את החשיבות של ופצעו שני שטחים יורדים כדי לייצר גירעונות תפקודית מספיק. 19 כדאי גם לציין כי Popovich et al. (2010), Gensel et al. (2006) ו Soblosky et al. (2001), פציעות להרחיב גם לצד הנגדי. החשיבות של הנושא הזה של הרחבה לצד השני במודל שלנו הוא שנוי במחלוקת, שכן לא היו הבדלים התנהגותיים בין הפציעות שנועדו 1.0, 1.2 ו 1.4 מ"מ מעל קו האמצע (נתונים שלא פורסמו), אבל רצוי לכלול פגיעה בצד ipsilateral, מאז היינו בצד הנגדי כמו שליטה "ללא פגע". אמנם לא היה, אצל בעלי חיים מסוימים, חלק מוצלב הנזק parenchmyal לצד הנגדי, זה היה מינימלי. כאשר משווים את הייצוג של נזק בחומר הלבן ואפור כיחס בין אם בין הצדדים ipsilateral ו הנגדי, או במידה של נזק מוחלט, לא היה כמעט שום הבדל (נתונים שלא פורסמו).

"e_content> לסיכום, אנו מדווחים על פיתוח של פגיעה contusion חד צדדית, ואני מקווה לספק פירוט מספיק על הפיתוח שלה וטכניקה. אחרים המבקשים ללמוד טיפולים פרה מדע יכול להעסיק מודל כזה, באמצעות מכשיר impactor הזמין נרחב (impactor אופק אינסופי). כרגע אנחנו ניצול מודל להערכת התערבויות neuroprotective של, בתקווה לספק הוכחות חשוב תמיכה קליני עבור טיפולים ספציפיים שקדמו תרגום אנושי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

אין ניגוד עניינים הצהיר.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Infinite Horizon Impactor Precision Systems and Instrumentation IH-0400
Aluminum metal sheet Metalsupermarlets.com APT6061/500
Flexaframe support foot plates Fishers Scientific 1466625Q
Flexaframe support rods Fishers Scientific 1466610GQ
Flexaframe Support Connectors Fishers Scientific 1466620Q
Clamp1 Custom made Choo et al., 2009
Metal holders Custom made See above
Impactor tip Custom made Diameter: 1.15 mm
Stereotaxic frame David Kopf Instruments Model 900
Cylinder Level YIJIA TOOLS YJ-SL0620
Microscope Leica Model #: MZ8
Laboratory scissor jack VWR 12620-902

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Lee, J. H., Tigchelaar, S., Liu, J., Stammers, A. M., Streijger, F., Tetzlaff, W., Kwon, B. K. Lack of neuroprotective effects of simvastatin and minocycline in a model of cervical spinal cord injury. Exp. Neurol. 225, 219-230 (2010).
  2. Kwon, B. K., Hillyer, J., Tetzlaff, W. Translational research in spinal cord injury: a survey of opinion from the SCI community. J. Neurotrauma. 27, 21-33 (2010).
  3. Gensel, J. C., Tovar, C. A., Hamers, F. P., Deibert, R. J., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. Behavioral and histological characterization of unilateral cervical spinal cord contusion injury in rats. J. Neurotrauma. 23, 36-54 (2006).
  4. Kwon, B. K., Borisoff, J. F., Tetzlaff, W. Molecular targets for therapeutic intervention after spinal cord injury. Mol. Interv. 2, 244-258 (2002).
  5. Allen, A. R. Surgery of experimental lesions of spinal cord equivalent to crush injury of fracture dislocation. J. Am. Med. Assoc. 57, 878-880 (1911).
  6. Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. Graded histological and locomotor outcomes after spinal cord contusion using the NYU weight-drop device versus transection. Exp Neurol. 139, 244-256 (1996).
  7. Gruner, J. A. A monitored contusion model of spinal cord injury in the rat. J. Neurotrauma. 9, 123-128 (1992).
  8. Choo, A. M., Liu, J., Liu, Z., Dvorak, M., Tetzlaff, W., Oxland, T. R. Modeling spinal cord contusion, dislocation, and distraction: characterization of vertebral clamps, injury severities, and node of Ranvier deformations. J. Neurosci. Methods. 181, 6-17 (2009).
  9. Whishaw, I. Q., Piecharka, D. M., Drever, F. R. Complete and partial lesions of the pyramidal tract in the rat affect qualitative measures of skilled movements: impairment in fixations as a model for clumsy behavior. Neural. Plast. 10, 77-92 (2003).
  10. Jones, T. A., Schallert, T. Overgrowth and pruning of dendrites in adult rats recovering from neocortical damage. Brain Res. 581, 156-160 (1992).
  11. Liu, Y., Kim, D., Himes, B. T., Chow, S. Y., Schallert, T., Murray, M., Tessler, A., Fischer, I. Transplants of fibroblasts genetically modified to express BDNF promote regeneration of adult rat rubrospinal axons and recovery of forelimb function. J. Neurosci. 19, 4370-4387 (1999).
  12. Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury. Neuropharmacology. 39, 777-787 (2000).
  13. Soblosky, J. S., Song, J. H., Dinh, D. H. Graded unilateral cervical spinal cord injury in the rat: evaluation of forelimb recovery and histological effects. Behav. Brain Res. 119, 1-13 (2001).
  14. McKenna, J. E., Prusky, G. T., Whishaw, I. Q. Cervical motoneuron topography reflects the proximodistal organization of muscles and movements of the rat forelimb: a retrograde carbocyanine dye analysis. J. Comp. Neurol. 419, 286-296 (2000).
  15. Sandrow, H. R., Shumsky, J. S., Amin, A., Houle, J. D. Aspiration of a cervical spinal contusion injury in preparation for delayed peripheral nerve grafting does not impair forelimb behavior or axon regeneration. Exp. Neurol. 210, 489-500 (2008).
  16. Popovich, P. G., Lemeshow, S., Gensel, J. C., Tovar, C. A. Independent evaluation of the effects of glibenclamide on reducing progressive hemorrhagic necrosis after cervical spinal cord injury. Exp. Neurol. 233, 615-622 (2012).
  17. Dunham, K. A., Siriphorn, A., Chompoopong, S., Floyd, C. L. Characterization of a graded cervical hemicontusion spinal cord injury model in adult male rats. J. Neurotrauma. 27, 2091-2106 (2010).
  18. Lee, J. H., Roy, J., Sohn, H. M., Cheong, M., Liu, J., Stammers, A. T., Tetzlaff, W., Kwon, B. K. Magnesium in a polyethylene glycol formulation provides neuroprotection after unilateral cervical spinal cord injury. Spine (Phila Pa 1976). 35, 2041-2048 (2010).
  19. Alstermark, B., Isa, T., Lundberg, A., Pettersson, L. G., Tantisira, B. The effect of low pyramidal lesions on forelimb movements in the cat. Neurosci. Res. 7, 71-75 (1989).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics