Een Contusive model van eenzijdige cervicale ruggenmerg letsel met behulp van de Oneindige Horizon Impactor

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:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.

If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.

 

Summary

Een betrouwbare en herhaalbare manier om een ​​eenzijdige cervicale dwarslaesie het gebruik van de oneindige horizon botslichaam te produceren wordt beschreven. De methode maakt gebruik van een speciaal ontworpen frame en vast te klemmen aan de wervelkolom te stabiliseren. De gestandaardiseerde procedure en biomechanische letsel parameters resulteren in een toereikende en duurzame verwondingen.

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

Terwijl de meerderheid van de menselijke ruggenmerg letsels ontstaan ​​in de cervicale ruggenmerg, de overgrote meerderheid van laboratorium-onderzoek maakt gebruik van dierlijke modellen van dwarslaesie (SCI), waarin de thoracale ruggenmerg is geblesseerd. Bovendien, omdat de meeste menselijke snoer letsels ontstaan ​​als gevolg van botte, niet-penetrerende trauma (bijv. auto-ongevallen, sportieve letsel), waar het ruggenmerg met geweld wordt getroffen door de verplaatste bot of weke delen, de meerderheid van de SCI onderzoekers zijn van mening dat de klinisch meest relevante schade-modellen zijn die waarin het ruggenmerg snel gekneusd. 1 Daarom, een belangrijke stap in de preklinische evaluatie van nieuwe behandelingen op hun weg naar menselijke vertaling is een beoordeling van hun doeltreffendheid in een model van contusie SCI binnen het cervicale ruggenmerg. Hier beschrijven we de technische aspecten en de daaruit voortvloeiende anatomische en gedragsmatige gevolgen van een eenzijdige contusive model van cervicale dwarslaesie dat het werkInfinite Horizon dwarslaesie botslichaam.

Sprague Dawley ratten ondergingen een linkszijdige eenzijdig laminectomie op C5. Om de reproduceerbaarheid van de biomechanische, functionele en histologische resultaten van het letsel model te optimaliseren, hebben we gekneusd het ruggenmerg met behulp van een slagkracht van 150 kdyn, een impact traject van 22,5 ° (dieren gedraaid bij 22,5 °), en een impact locatie niet ver van van de middellijn van 1,4 mm. Functioneel herstel werd gemeten met de cilinder opvoeding test, horizontale ladder test, verzorging test en gewijzigd Montoya's Staircase-test voor maximaal 6 weken, waarna het ruggenmerg werden histologisch geëvalueerd voor witte en grijze stof sparende.

De blessure hier gepresenteerde model verleent consistente en reproduceerbare biomechanische krachten aan het ruggenmerg, een belangrijk kenmerk van een experimentele SCI model. Dit resulteert in discrete histologische schade aan de laterale helft van het ruggenmerg die grotendeels bevat thij ipsilaterale kant van letsel. De blessure wordt goed verdragen door de dieren, maar resulteert in functionele tekorten van de voorpoot die van belang zijn en in stand in de weken na letsel. De cervicale eenzijdige letsel hier gepresenteerde model kan een bron voor onderzoekers die willen veelbelovende therapieën te evalueren voorafgaand aan menselijke vertaling te zijn.

Protocol

1. Stel: Frame en klem Design for Vasthouden van de Animal

  1. Het frame en klem om het dier te houden was speciaal ontworpen om de Oneindige Horizon (IH) ruggenmergletsel Impactor tegemoet te komen.
  2. De basis van het frame is een aluminium platform gesneden in de volgende afmetingen (30,2 cm x 20,3 cm x 1,3 cm) om te passen in de tabel gids beugel die wordt standaard geleverd met de IH-apparaat (figuur 1a).
  3. Vier Flexaframe ondersteuning voetplaten (Fisher Scientific, Toronto, ON) zijn bevestigd aan het platform en acht Flexaframe ondersteuning staven (Fisher Scientific, Toronto, ON, 30,5 cm) worden geassembleerd met behulp van acht Flexaframe ondersteuning connectoren (Figuur 1B).
  4. Twee extra Flexaframe ondersteuning connectors, toegevoegd aan de middelste twee stangen, huis gemaakt de aangepaste geldt voor de klem (Figuur 1B).
  5. De hoek waaronder het dier ruggenmerg gedraaid ten opzichte van verticaal wordt bepaald door keeping een van de horizontale stang plaats en variëren van de hoogte van de andere horizontale stang (figuur 2).
  6. De klem 35.6 mm, +25,4 mm hoog en 7,6 mm kaak ter vast te grijpen onder de transversale vlak houdt van C4-C6 (figuur 1c). Meer details over de klem ontwerp zijn eerder beschreven door Choo et al.. 2009.

2. Chirurgie

  1. Mannelijke Sprague Dawley ratten (Charles River Laboratories) met een gewicht van 300-350 g werden verdoofd door isofluraan (4% voor de inductie en 2% voor onderhoud) in zuurstof (1 L / min).
  2. Zodra de dieren onder het vlak van anesthesie, wordt het dier in een stereotaxisch frame (Kopf Tujunga, CA).
  3. Om bloedingen te minimaliseren tijdens de chirurgische ingreep 0,4 ml van lidocaïne (20 mg / ml; Bimeda - MTC Animal Health Inc, Cambridge, Ontario, Canada) met epinefrine wordt intramusculair ingespoten rond de operatiewond in de dorsal halsgebied.
  4. Een 4-5 cm dorsale middellijn incisie wordt gemaakt met behulp van een steriel scalpel (# 15), vanaf de basis van de schedel en uitbreiding van caudaal.
  5. Steriele Adson pincet worden gebruikt om bot te ontleden door de dorsale spieren van de wervelkolom, en een steriel Alm oprolmechanisme (Fine Science Tools, North Vancouver, BC) wordt ingebracht om de spieren uit elkaar te bereiken.
  6. Met behulp van de # 15 scalpel, de spieren die over de bladen van C4-C7 worden afgeschraapt, te beginnen in de middellijn en vegen ze uit zijwaarts.
  7. Een insnijding met een steriele scalpel (# 15) aan de spier aan de dwarsuitsteeksels aan beide zijden van de wervelkolom om de klem past onder de dwarsuitsteeksels C4 tot C6.
  8. Met een steriele fijne getipt Friedman-Pearson Rongeur (Fine Science Tools, North Vancouver, BC), wordt de linker C5 lamina zorgvuldig verwijderd om de dura en het ruggenmerg zichtbaar te maken.
  9. Een staaf met een diameter van 1,5 mm wordt geschoven onder de armenom het dier overeind te houden, waardoor het verhogen van de wervelkolom een ​​beetje en het vergemakkelijken van klem inbrengen.
  10. Monteer de kaak van de steriele klem op laterale dwarsuitsteeksels van C4 tot C6 en draai de schroeven.
  11. Verwijder de Alm oprolmechanisme.

3. Spinal Cord Injury

  1. Nadat de klem gemonteerd op het dier, het dier naar de IH botslichaam.
  2. De klem wordt in de metalen houders op de twee middelste stangen van het frame zijn bevestigd onder een hoek van 22,5 ° uit horizontaal (figuur 2).
  3. De schaar aansluiting die een stabiele hoogte verstelbaar, (VWR, Mississauga, ON) biedt wordt verhoogd tot het dier ligt plat.
  4. Controleer de klem horizontale door een kleine cilinder niveau boven de klem en de schroeven. Het is belangrijk dat alle schroeven goed vast zitten en de set-up is stijf zonder enige beweging.
  5. De rest van de procedure wordt uitgevoerd onder MICRoscope (Leica MZ8).
  6. Te verlagen en richt de botslichaam tip (15 mm in diameter, met afgeronde hoeken) met behulp van de verticale instelknop en de twee horizontale instelling knoppen op de IH botslichaam tot het midden van het botslichaam tip zweeft boven de top van C6 processus spinosus.
  7. Zodra het botslichaam tip in het midden, draait u de y-as instelknop een en twee vijfde afslag (1,4 mm) aan de tip zijdelings te verplaatsen naar de linkerkant en de x-as horizontaal instelknop om het botslichaam tip te verplaatsen naar het centrum van de C5.
  8. Laat de tip tot het net boven de dura te controleren of het botslichaam tip is de laterale helft van de grijze stof gericht.
  9. Draai de verticale instelling knop twee draait het verhogen van de top 4 mm boven de dura.
  10. Zorg ervoor dat de impact gebied is droog met behulp van een wattenstaafje of stok.
  11. Stel de gewenste kracht tot 150 kdyn op het programma en klik op "Start Experiment" om het botslichaam te activeren.
  12. Na de schade, wordt de wond gesloten Layers met 5-0 Vicryl hechtingen. Buprenorfine (0,03 mg / kg SC, Temgesic, Schering-Plough Corporation, Kenilworth, NJ) en zout (10 ml) wordt subcutaan toegediend vóór en tweemaal daags gedurende twee dagen na de operatie. Dieren zijn nauw met elkaar twee keer per dag gecontroleerd op 2 weken en een keer per week gedurende 6 weken na het letsel.

4. Representatieve resultaten

Twintig Negen mannelijke Sprague Dawley ratten (Charles River Laboratories) met een gewicht van 300-350 g raakten gewond bij een kracht-instelling van 150 kdyn. Het botslichaam tip richtte zich 1,4 mm lateraal van middellijn, onder een hoek van 22,5 ° off van verticaal. De gemiddelde werkelijke kracht was 155,55 ± 0,73 kdyn. De gemiddelde verplaatsing is 1512.72 ± 27,86 pm en de snelheid was 120,24 ± 0,52 mm / s (figuur 3).

Gedrag uitkomstmaten

Functioneel herstel werd gemeten met de horizontale ladder test, cilinder opvoeding test, verzorging test,en gewijzigd Montoya trap test 1. Dieren werden opgeleid voor letsel en beoordeeld op 2, 4 en 6 weken na het letsel. Er waren significante bijzondere waardeverminderingen voorpoot opgelopen gedurende de experimentele periode.

Horizontale Ladder test. Voordat de schade, de dieren slechts 4,75 ± 0,73% fouten op de ipsilaterale voorpoot terwijl doorkruisen over de onregelmatig verdeelde horizontale ladder. Naar aanleiding van de schade, de dieren zien een duidelijke toename in het percentage van de voorpoot fouten. De ipsilaterale voorpoot procent fouten waren 26,97 ± 2,92%, 26,23 ± 2,84% en 22,06 ± 2,05% op 2, 4 en 6 weken na het letsel, respectievelijk (Figuur 4A). Belangrijk is dat de voorpoot bijzondere waardevermindering op deze test die gedurende de 6 weken.

Cilinder Opfok test. Het percentage van de ipsilaterale voorpoot (links + beide) gebruik tijdens de opsporing aanzienlijk gedaald na de SCI.Voorafgaand aan de schade, de dieren die de ipsilaterale voorbeen 75,12 ± 2,25%. Na de schade van de dieren die de ipsilaterale voorbeen 8,59 ± 1,80% bij 2 weken 14,25 ± 2,65% op 4 weken en 11,76 ± 2,66% op 6 weken (Figuur 4B).

Gewijzigd Montoya Trap test. Het aantal pellets opgehaald met de ipsilaterale voorbeen sterk gedaald na het letsel. Voorafgaand aan de schade, de dieren verzamelde 84,85 ± 2,88% van het voedsel beloningen. Echter, op 2, 4 en 6 weken na het letsel, de dieren teruggehaald enige 30,91 ± 4,03%, 28,94 ± 4,38% en 25,86 ± 3,09% van de pellets (Figuur 4C).

Grooming test. Er waren dramatische dalingen in de verzorging scores na letsel. Na SCI, de ipsilaterale verzorging scores waren 2 weken: 2,00 ± 0,17, 4 weken: 1,83 ± 0,17 en 6 weken: 1,79 ± 0,11 (Figure 4D).

Histologische Outcomes

Witte stof en grijze materie sparende. Een voorbeeld van een dwarslaesie bij een kracht van 150 kdyn, hoek van 22,5 ° en laterale doel van 1,4 mm wordt in figuur 5. De blessure heeft geleid tot aanzienlijke schade aan de grijze en witte stof aan de ipsilaterale zijde. Zowel corticospinale en rubrospinal traktaten raakten gewond en 23 van de 29 dieren moesten parenchymale schade die aan de ipsilaterale zijde. De longitudinale omvang van de schade van de witte en grijze stof was 2400 rostraal en 2400 caudaal (Figuur 6). Bij het toevoegen van de sectie om een ​​grove schatting van de "cumulatieve spread" van witte en grijze stof sparende (2000 um rostraal en caudaal van het epicentrum) geven, de ipsilaterale zijde had slechts 51,8% van het gespaarde witte stof en 39,7% van de grijze stof resterende vergeleken met de contralaterale zijde (figuur 6).

<img alt = "Figuur 1" src = "/ files/ftp_upload/3313/3313fig1.jpg" />
Figuur 1. Infinite Horizon dwarslaesie botslichaam. A. Infinite Horizon botslichaam en de algehele ingesteld. B. Kader opgezet. C. Close-up beeld van de klem voor het houden van cervicale dwars-processen. D. Specificatie (eenheid: inch) van de klem. Suggesties voor tolerantie <0,002 in (Choo et al.. 2009). Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .

Figuur 2
Figuur 2. A. Afbeelding en bijbehorende frame opgericht ruggenmerg rotatie van 0 ° (neutraal) of B. 22,5 bereiken ° met de laterale doel van 1,4 mm.

Figuur 3
Figuur 3. Vertegenwoordiger van kracht en verplaatsing grafieken voor Infinite Horizon botslichaam. De pijl indicates de tijd dat het botslichaam tip heeft 20 kdyn en het moment dat de opname van de verplaatsing wordt gestart bereikt. De optredende wordt gelezen uit de top van de kracht versus tijd curve en de overeenkomstige verplaatsing wordt berekend. Onderstaande grafieken tonen een typische 150 kdyn kneuzing, A. Verplaatsing versus tijd grafiek, B. Force vs Time grafiek. Deze grafieken laten zien dat de bereikte werkelijke kracht was 152 kdyn, en het botslichaam verplaatsing in het koord werd gemeten als zijnde 1287 urn. Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .

Figuur 4
Figuur 4. Behavioral beoordelingen voor kracht van 150 kdyn, botslichaam hoeking van 22,5 ° en het doel van 1,4 mm links van middellijn. A. Horizontale ladder test. B. Cilinder opfok test. C. Gewijzigd Montoya trap test. D. Grooming test. De ipsilaterale voorpoot geleid tot aanzienlijke en duurzaamheidsned bijzondere waardeverminderingen ten opzichte van de contralaterale voorbeen.

Figuur 5
Figuur 5. Afbeeldingen slechts ter illustratie van het ruggemerg van rostraal 1600 um te caudale 1600 urn.

Figuur 6
Figuur 6. Histologische beoordeling. A. Het percentage witte en grijze stof gespaard. Matter rond 2000 um van het epicentrum van de schade grotendeels werd gespaard. B. Cumulatieve witte en grijze stof gespaard in 2000 um van het epicentrum van de schade. De ipsilaterale zijde had aanzienlijk minder gespaard witte en grijze stof in vergelijking met de contralaterale zijde. Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

In dit artikel beschrijven we een cervicale eenzijdige contusie model met behulp van de Oneindige Horizon (IH) impactor bij een kracht van 150 kdyn, een hoek van 22,5 ° off van verticale en een laterale doel van 1,4 mm van de middellijn. Met deze instellingen, konden we aanhoudende afwijkend gedrag in de ipsilaterale voorbeen met parenchymale verstoring die grotendeels aan de ipsilaterale kant, waar bleek dat er aanzienlijke schade is ontstaan ​​aan de regio's waar de rubrospinal, reticulospinal, vestibulospinal en corticospinale stukken zou worden verwacht te produceren uit te voeren. De ontwikkeling van dit model vond plaats in een serie van drie experimenten die de optimale letsel kracht, impact locatie niet ver van de middellijn, en de mate van rotatie vastgesteld. Ten eerste vonden we dat de schade krachten onder de 150 kdyn niet over voldoende en duurzame functionele tekorten te produceren. Bovendien, met de impactor tip het slaan van de kabel verticaal (dat wil zeggen zonder rotatie), hebben we frequent waargenomen pieken in de fOrce vs tijd-curven, wat suggereert dat het botslichaam tip werd het bot te raken aan de ventrale zijde van het wervelkanaal. Veel van deze dieren ook geen ernstige of blijvende functionele tekorten. In overeenstemming met deze, de histologische analyse schade in deze dieren met de plotselinge kracht spikes, bleek parenchymale schade die was zowel milde en zeer zijdelings geplaatst in het ruggenmerg. Daarom geroteerd de dieren en dat de baan van het botslichaam was 22,5 ° af van de verticale middellijn. Door het hebben van de impactor tip komen in meer loodrecht op het ruggenmerg, hebben we het probleem opgelost van de tip het slaan van de ventrale verdieping van het wervelkanaal, maar zagen we een aanzienlijke parenchymale schade aan de contralaterale zijde van het ruggenmerg. Tenslotte we het botslichaam gericht op drie verschillende afstanden van de middellijn, 1,0, 1,2 en 1,4 mm, met een 150 kdyn kracht en een hoek van 22,5 °. Waargenomen werd dat er geen gedrag tussen de 1.0, 1.2 en 1.4 mm settings, maar als het doel van de impact werd zijdelings verplaatst, was het meer waarschijnlijk dat de bruto parenchymale schade kan worden opgenomen aan de ipsilaterale zijde. Wij aangekomen bij onze huidige eenzijdige contusie instellingen van een 150 kdyn blessure geleverd op 22,5 ° off van verticaal met de impactor tip die gericht zijn 1,4 mm aan de linkerkant van middellijn.

De reden voor het maken van cervicale letsels modellen beschikbaar voor het testen van SCI therapieën is duidelijk: de meerderheid van de personen lijden koord letsels in de cervicale wervelkolom, de bovenste ledematen is van cruciaal belang voor deze mensen, en klinische proeven van nieuwe neuroprotectieve of neuroregeneratieve interventies richten zich steeds meer op cervicale SCI patiënten om segmentale motorisch herstel te gebruiken als een uitkomstmaat. Letsel aan het ruggenmerg kan optreden via de scheur, compressie, of kneuzing. Onder deze modellen verwondingen, kneuzingen en verwondingen compressie beste vertegenwoordigen de pathofysiologische proces obgeserveerd in de menselijke SCI. 1,2,3 Volgens een recent onderzoek van de SCI onderzoekswereld, 72% van de 324 respondenten het erover eens dat contusie letsel is de klinisch meest relevante schade-model van SCI 1.

Sinds beschrijving Reginald Allen's van de eerste experimentele gewicht-drop-apparaat voor het genereren van een dwarslaesie in het laboratorium omgeving 4, is een aantal contusie apparaten zijn ontwikkeld in een poging om reproduceerbaarheid te optimaliseren en in het algemeen simuleren de pathologie van het menselijk letsel. 3 De nieuwe York University botslichaam maakt gebruik van elektromechanische componenten te meten letsel verplaatsing en snelheid tijdens het gewichtsverlies. 5,6 Hier wordt letselernst bepaald door de hoogte waarvan het gewicht is gedaald. In tegenstelling, in de Ohio State University (OSU) botslichaam en het multimechanism letsel systeem ontworpen door Choo et al.. (2009), wordt de maximale verplaatsing van het ruggenmerg bepaald, en de kracht onpartijdigTed aan het snoer wordt vervolgens gemeten. De IH botslichaam onderscheidt zich doordat de gebruiker bepaalt toegepaste kracht en de verschuiving wordt gemeten. Hoewel elk van deze systemen (gewicht-drop versus verplaatsing-control versus kracht-control) heeft zijn theoretische voordelen, het relatieve gemak van het gebruik, commerciële beschikbaarheid en de beschikbaarheid van technische ondersteuning van de fabrikant van de IH botslichaam hebben het steeds populairder in jaren.

Vanuit een technisch perspectief, moeten we er rekening mee dat belangrijke wijzigingen werden aangebracht in de methode voor het vastklemmen van de dieren en het veiligstellen van hen voorafgaand aan de impact (figuur 1). Te verbeteren op de consistentie van onze blessures en de unieke anatomie van de cervicale wervelkolom tegemoet te komen, hebben we de dieren gestabiliseerd met een custom-built klemsysteem die stevig grijpt de transversale processen van de cervicale wervelkolom. 7 Zoals de klemmen die zijn voorzien van de IH botslichaam zijn bedoeld om de spi te houdennous processen binnen de thoracale wervelkolom, vonden we dat ze niet zo geschikt voor de veel kleinere doornuitsteeksels van de cervicale wervelkolom. Het frame en klemsysteem heeft de dieren zeer stijf tijdens de botsing met vrijwel geen "slip" tussen de klem en de wervelkolom. 7 kleminrichting relatief eenvoudig te gebruiken en de wervelkolom van toepassing. Een aantal stagiairs en technici in het laboratorium hebben gebruikt met consistente succes. Aanvullende dissectie van de zachte weefsels meer lateraal uit het dorsale aspect van de cervicale wervelkolom is echter nodig om de transversale processen te begrijpen, en bloedingen kunnen worden die zich daarbij voordoen. Hemostase wordt doorgaans bereikt door simpelweg het toepassen van lichte druk met een klein stukje van chirurgische spons. Bovendien wordt de klem speciaal ontworpen voor dieren in de 300-350 g gewichtsbereik en zou moeten worden gewijzigd om kleinere dieren geschikt (hoewel dit kan waarschijnlijk worden bereikt afstandhouders ingediend between de twee takken van de klem).

Met betrekking tot de beoogde doelstelling van de schade, hebben we geprobeerd om zowel de corticospinale (CST) en rubrospinal (RST) stukken van de ipsilaterale zijde verwonden, omdat deze zowel een rol spelen in het voorbeen functie in knaagdieren. 8 In onze studie, functionele tekorten werden gemeten met de horizontale ladder test, cilinder opvoeding test, verzorging test en Montoya trap test. Zowel de horizontale ladder-test en cilinder opfok zijn waardevolle evaluaties na cervicale letsels modellen. 8,9,10,11 De horizontale ladder-test dwingt de dieren om zowel hun gewonde en niet gewonde voorpoten te gebruiken om over te brengen op de ladder, en dus de test maatregelen de compenserende en adaptieve functie van de voorpoot. Tijdens de pre-schade training, dieren meestal zal "pakken" of plaatsen hun voorpoten op het stuur met hun cijfers, terwijl het oversteken van de ladder. Na een ernstige of matige cervicale eenzijdige kneuzingen, de meeste van deze motor functie is abolished, en dieren zijn niet meer in staat om consequent te plaatsen of de sporten grijpen. 2,12 De cilinder opfok-test onderzoekt natuurlijk herstel door het analyseren van vrijwillige voorbeen gebruik. Doorgaans wordt het gebruik van de gewonden voorpoot tijdens het verkennen van drastisch verminderd na letsel. Het verlies van deze functies zijn waarschijnlijk gerelateerd aan een combinatie van beide axonale verstoring en het uitroeien van de motorische neuronen in de laesie epicentrum, waar deze spieren innerveren de deltaspier, biceps, extensor carpi radialis longus en de extensor carpi radialis brevis spieren. 13 De verzorging test, net als de cilinder opvoeding test, onderzoekt de bruto natuurlijke gedrag van de dieren. De gewijzigde Montoya trap evalueert het cijfer functies, of fijne leiding, van de voorpoten. Verrassend tot op heden is er maar een studie die is gebruik gemaakt van de gewijzigde Montoya's Staircase test in cervicale dwarslaesie. Samen 14, deze tests te evalueren zowel de fijne en grove componenten van de totalevoorpoot functies.

Andere studies wijzen ook uit cervicale contusie modellen, die typisch zijn bedacht met enkele wijziging aan een reeds bestaande thoracale contusie apparaat. 2,12,15,16,17 Dunham et al.. (2011), Popovich ea. (2010) en Sandrow et al.. (2008) al gebruik gemaakt van de IH botslichaam. Dunham et al.. (2011) kenmerkt de schade model met behulp van 100, 200, en 300 kdyn door het evalueren van de cilinder opvoeding test, Catwalk ganganalyse, vermicelli behandeling van test-en horizontale ladder test. Popovich et al.. (2010) geblesseerd het cervicale ruggenmerg op een kracht van 175 kdyn en observeerde de functionele resultaten met behulp van de helling vliegtuig test, cilinder opvoeding test en de BBB-test. Sandrow et al.. (2008) gebruikt een kracht van 200 kdyn en de daaruit voortvloeiende verplaatsingen van 1,6 tot 1,8 mm en vervolgens beoordeeld gedragsmatige uitkomsten met de gedwongen motoriek test, voorpoot open veld motoriek, de grijpkracht test en rooster walk-test. Vorige werk van ons laboratorium gebruikt de Ohio State University impactor op 1,5 mm verplaatsing naar eenzijdige cervicale kneuzingen (met een maximum piek kracht van 200 kdyn) te testen. 18 Gensel et al.. (2006) een Mascis / New York University botslichaam gebruikt met behulp van 10 g op 6,5 mm en 12,5 mm hoog en beoordeeld gedrag uitkomst met de verzorging test, horizontale ladder test, cilinder opvoeding test-en semi-automatische Walkway test (Catwalk ganganalyse). Soblosky et al.. (2001) gebruikt een gemodificeerde Allen het gewicht van daling van het apparaat (10,5 g) en letsel dieren op 5,00, 2,50 of 1,25 mm hoogte op een hoek van 25,0 °, en evalueerden de horizontale ladder test en cilinder opfok test om gedrags-herstel te beoordelen. Het is moeilijk om ons model schade te vergelijken met de studie van Sandrow et al.. (2008), aangezien geen van functionele tests overlappen met onze huidige studie. Als we de functionele resultaten te vergelijken met andere studies, onze huidige IH letsel model is over het algemeen minder streng zijn om de 300kdyn groep uit Dunham et al.. (2011), maar ernstiger in vergelijking met andere cervicale eenzijdige contusie rapporten. De dieren in onze letsel model waren niet in staat om de functionele testen uit te voeren tot twee weken na een blessure, terwijl andere verwondingen modellen beginnen functionele tests vanaf 1 week na letsel. Voor de horizontale ladder test Soblosky et al.. (2001) over de totale aantal enten zonder het aantal stappen. De ipsilaterale procent fout op 6 weken na het letsel voor het huidige model is ongeveer 25%, in vergelijking met studeren door Lee et al.. (2010) en Gensel et al.. (2006), die gerapporteerd fouten in het bereik van 10 - 15% en Dunham et al.. (2011) dat de gemelde 40% fout voor de 300 kdyn groep en 20% voor de 100 en 200 kdyn groepen. Voor de cilinder kweek test Popovich et al.. (2010) rapporteerde de duur van de opvoeding. Onze 15-20% van de ipsilaterale voorpoot gebruik voor de 22,5 ° hoek was vergelijkbaar met die met een 5.0 mm gewicht te laten vallen. 12 Vergelijking van de afwijkend gedrag dat het gevolg van de NYU botslichaam, Gensel et al.. (2006) rapporteert een volledige intrekking van ipsilaterale voorpootje gebruik voor de 12,5 mm hoogte. Dunham et al.. (2011) gerapporteerd over 5, 10 en 20% ipsilaterale voorbeen gebruik voor 100, 200 en 300 kdyn dieren. Voor de verzorging test, onze dieren een lagere score dan de schade groepen gerapporteerd door Gensel et al.. (2006).

Histologisch, de schade hier gepresenteerde model over het algemeen veroorzaakt een grotere parenchymale schade in vergelijking met andere cervicale hemicontusion letsel modellen, maar minder dan de schade die door Popovich et al.. (2010). De rostrale en caudale uitbreiding van onze verwonding was 4,8 mm, in vergelijking tot 8,0 mm in Popovich et al.. 4,0 mm in Lee et al.. en 3,6 mm Gensel et al.. studies met behulp van de IH botslichaam, OSU botslichaam en NYU botslichaam, respectievelijk. 2,18 Op de laesie epicentrum, vonden we20% grijs stof gespaard in traumamodel ten opzichte van Lee et al.. (2010) op 10%, Gensel et al.. (2006) op 20-50% en Soblosky et al.. (2001), 31-99%. Voor de witte stof zuinig, de schade hier gepresenteerde model liet ongeveer 20% weefsel nog in het epicentrum ten opzichte van 30% in Lee et al., (2010), 5 -. 10% in Gensel et al., (2006) en 18 - 62. % in Soblosky et al.. (2001) op de laesie epicentrum. In de studie, door Lee et al.., (2010) de rubrospinal kanaal liep aanzienlijke schade, maar de corticospinal-darmkanaal vaak verscheen intact. Popovich et al.. (2010) rapporteerde volledige afschaffing van de twee traktaten. Gensel et al.. (2006) rapporteerde een gedeeltelijke schade aan de corticospinal-darmkanaal en volledig vernietigen van de rubrospinal-darmkanaal voor beide hoogte-instellingen. Soblosky et al.. (2001) rapporteren een gedeeltelijke schade aan het rubrospinal-darmkanaal, maar geen letsel aan de corticospinal-darmkanaal. Deze rapporten verdere handhaving van de belang van het verwonden van zowel aflopende contracten, zodat er voldoende functionele tekorten te produceren. 19 Het is ook de moeite waard op te merken dat in Popovich ea. (2010), Gensel et al.. (2006) en Soblosky et al.. (2001), verwondingen ook uitgebreid tot de contralaterale zijde. Het belang van dit nummer van uitbreiding naar de andere kant in ons model is de vraag, gezien het feit dat er geen gedragsverschillen tussen de verwondingen die gericht zijn 1.0, 1.2 en 1.4 mm af van de middellijn (ongepubliceerde gegevens), maar het zou wenselijk zijn bevatten de letsel aan ipsilaterale zijde, omdat we de contralaterale kant als de 'niet gewonde' controle. Hoewel er in sommige dieren aantal crossover van parenchmyal schade aan de contralaterale zijde, was minimaal. Bij vergelijking van de vertegenwoordiging van witte en grijze stof schade of een verhouding tussen ipsilaterale en contralaterale zijde of de absolute mate van beschadiging er nagenoeg geen verschil (ongepubliceerde gegevens).

e_content "> Tot slot melden wij de ontwikkeling van een eenzijdige contusie letsel, en hopen om voldoende informatie te geven over de ontwikkeling en de techniek bieden. Anderen die willen preklinische SCI therapieën te bestuderen kan een dergelijk model hanteren, met behulp van een botslichaam apparaat dat op grote schaal beschikbaar (de oneindige horizon botslichaam). We zijn momenteel gebruik te maken van het model om neuroprotectieve interventies te evalueren, met de hoop van het verstrekken van belangrijke preklinische bewijskracht steun voor specifieke behandelingen voorafgaand aan menselijke vertaling.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Geen belangenconflicten verklaard.

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