שימוש סינרגטי של תאים עצביים מבשר ופפטידים עצמי הרכבה בפגיעה בחוט השדרה הניסויית צוואר הרחם

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:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Zweckberger, K., Liu, Y., Wang, J., Forgione, N., Fehlings, M. G. Synergetic Use of Neural Precursor Cells and Self-assembling Peptides in Experimental Cervical Spinal Cord Injury. J. Vis. Exp. (96), e52105, doi:10.3791/52105 (2015).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

פגיעות בחוט השדרה (SCI) לגרום לירידת ערך רצינית נוירולוגיות והשלכות פסיכולוגיות, כלכליות, וחברתיות לחולים ובני משפחותיהם. מבחינה קלינית, יותר מ -50% מSCI להשפיע על עמוד השדרה הצווארי 1. כתוצאה מהפגיעה הראשונית, מפל של מנגנונים משניים כוללים דלקת, אפופטוזיס, וdemyelination להתרחש לבסוף מוביל להצטלקות רקמה ופיתוח של חללי intramedullary 2,3. שניהם מייצגים מחסומים פיזיים וכימיים להשתלת תאים, אינטגרציה, והתחדשות. לכן, עיצוב הסביבה המעכבת וגישור חללים כדי ליצור סביבה תומכת להשתלת תאים והתחדשות הוא יעד טיפולי מבטיח 4. כאן, מודל חבלה / דחיסה של צוואר רחם SCI באמצעות קליפ פרצה מתואר. מודל זה הוא יותר מבחינה קלינית רלוונטי מאשר דגמים ניסיוניים אחרים, מאז חיתוך רוחב או קרעים של החוט מלא הם נדירים. גם בcomparison למודל הירידה במשקל, שבניזק מסוים עמודות dorsum, דחיסה היקפית של חוט השדרה מופיעה יתרון. כוח סגירת קליפ ומשך יכולים להיות מותאם כדי להשיג חומרת פציעה שונה. אביב טבעת מאפשר כיול והתמדה של כוח קליפ מדויקים. בתנאים פיסיולוגיים, פפטידים הרכבה עצמית סינטטיים (SAP) עצמי להרכיב לnanofibers וכך, פונים ליישום בSCI 5. הם יכולים להיות מוזרקים ישירות לתוך נגע מזעור נזק לכבל. SAPs הם מבנים ביולוגית הקמת פיגומים לגשר חללי intramedullary וכך, לצייד את הכבל הפגום לטיפולי משובי. K2 (QL) 6K2 (QL6) הוא SAP רומן הוצג על ידי דונג et l. 6 בהשוואה לפפטידים אחרים, QL6 עצמי מרכיב לתוך β גליונות ב- pH הניטרלי 6 .14 ימים לאחר SCI, לאחר השלב, הפרשות חריפות הם שהוחדרו לתוך המרכז של הנגע ותאים עצביים מבשר (NPC) הוא Injected לעמודות גב סמוכות. על מנת לתמוך בהישרדות תא, השתלה משולבת עם ממשל subdural מתמשך של גורמי גדילה על ידי משאבות מיקרו האוסמוטי למשך 7 ימים.

Introduction

יותר מ -50% מפגיעות בעמוד השדרה קשורים לעמוד השדרה הצווארי. בהגדרה הקלינית שני מנגנוני pathophysiological עיקריים כאמורים מפורטים: החבלה הראשונית של חוט השדרה, ולאחר מכן, הדחיסה המתמשכת שגורמת לשברים בעצמות, שטפי דם או נפיחות רקמות.

מחקה חבלה / דגם דחיסת קליפ הפרצה שני מנגנוני pathophysiological: מצלם את הקליפ מייצר חבלה ואת משך הזמן של גזיר עיתון מייצג את מרכיב הדחיסה, הודה כי הדחיסה במסגרות קליניות הנגרמות על ידי שברים בעצמות, שטפי דם או רקמות נפיחות יותר משמעותי אחרון. קליפ מפרצת המשמש הוא שונה על ידי אביב טבעת הבטחת כוח גזיר מדויק ושחזור. במיוחד בהשוואה לחמים-חיתוך רוחב או מודל החבלה, הגדרות זה קליפ מפרצת מחקה מודל הטוב ביותר הקליניות. בעוד חולים עם פגיעות בחזה סובלים מparaplegia, רוב החולים עם inj צוואר הרחםuries הוא tetraplegic ותלוי לחלוטין. המבנה האנטומי של חוט צוואר הרחם, לעומת זאת, מראה הבדלים משמעותיים בהשוואה לעמוד השדרה החזי או מותני, ובכך, מופנה במיוחד בפרוטוקול זה.

הפיתוח של חללי intramedullary וצלקות רקמת מכשולים להחלמה והתחדשות. כדי להתגבר על מחסומים אלה את השימוש בחומר פיגום הוא גישה מבטיחה. ניתן להזריק פפטידים עצמי הרכבה ישירות למוקד של הנגע. שם הם יותכו פיגומי ננו-סיבי גישור החלל ולשפר את איכות הסביבה המעכבת על ידי הפחתת דלקת ומפחידה רקמה. בעוד חומרים קשיחים לגרום נזק רב של חוט השדרה במהלך השתלה, ניתן להזריק את הפפטידים נוזל בבטחה וללא נזק נוסף חמור.

שיפור הסביבה המעכבת עם פפטידים הרכבה עצמית לפני השתלת תאי גזע, ומכאן, תומך בתא integration, בידול וסופו של דבר, התאוששות תפקודית, לאחר פגיעה בחוט השדרה הצווארי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הערה: פרוטוקול הניסוי הבא אושר על ידי ועדת הטיפול בבעלי החיים של רשת הבריאות באוניברסיטה (טורונטו, קנדה) והנו בהתאם למדיניות שנקבעה במדריך לטיפול ושימוש בבעלי החיים ניסיוניים שהוכנו על ידי המועצה הקנדית של טיפול בבעלי החיים .

דגם / דחיסה 1. חבלת קליפ מפרצת צוואר הרחם

  1. לפני מכשירי החיטוי ניתוח ולשמור על תנאים סטריליים במהלך ההליך כולו על ידי הצבת surgcial המכשירים באמבט אלכוהול 70%.
  2. לטשטש חולדות Wistar (250-270 גר ') עם שילוב של חמצן (O 2), תחמוצת חנקן (N 2 O) (1: 1), ו1.8-2.2% Isoflurane ולתמוך בנשימה ספונטנית באמצעות מסכת הרדמה גז. לאינדוקציה של הרדמה להתחיל עם 5% Isoflurane דקה 1 ולהפחית לאחר מכן. לפני שמתחיל ניתוח, עומק שליטה של הרדמה על ידי מתן גירוי מכאיב (לדוגמא. בכפות). החל משחות שומניותבעיניים כדי למנוע יובש ולמנוע זיהומים שלאחר מכן.
  3. שים את החולדות על כרית חימום (37 ° C) ולתקן את הראש לתוך מסגרת stereotactic.
  4. לגלח את האזור כירורגית מסביב לעמוד השדרה הצווארי ולחטא עם יוד povidone ואלכוהול 70%.
  5. לעשות חתך קו האמצע מעל עמוד השדרה מהחוליה בצוואר הרחם (C2) והגיעה לprocessus הבולט של בית החזה בחוליות גוף 2 (T2).
  6. לחתוך את השכבה החיצונית של השרירים בעמוד השדרה ישירות על קו האמצע (כדי למנוע דימום) בכיוון קרניו-הזנב ועוד לנתח את שכבות שרירים העמוקות יותר בבוטות עד שתגיעו לspinosus processus והרבדים. הכנס מפשקים.
  7. להתמצא spinosus processus הבולט של T2 גוף חוליה כדי לבחון את הרמות הממוקדות עבור laminectomy. לאחר זיהוי ומיקרו-כירורגית הכנת הרבדים נבחרו, לחתוך דרך flavae ligamenti כדי לשחרר את הרבדים וspinosus processus. לבסוף, גut דרך הרבדים עם רוחב גוזז עצם בעמוד השדרה ולהסיר אותם בעדינות, להימנע מכל דחיסה של חוט השדרה עצמו.
    הערה: רמות הנפוצות ביותר הן C5 / 6, C6 / 7, או C7 / T1. שיעור התמותה סביב הניתוח מגדיל את יותר מקורי הרמה של פציעה. דימום מסינוס הוורידים ליד חוליות עמוד השדרה הוא נפוץ וניתן לטפל על ידי דחיסה זהירה עם ספוג.
  8. לפני הכנסת קליפ לטראומת הכבל, לזהות מתפתח שורשי עצבים כדי למנוע מהם מהגזיר (במיוחד ברמת C5 / 6).
  9. על מנת להבטיח אינדוקציה קליפ חלקה, שחרר את הדורה הגחון מהצד הגב של גופי חוליות עם וו ולהכין מסדרון לקליפ.
  10. לבסוף, להוסיף את הסרטון הפתוח ולתת לו הצמד (סגירה מהירה) סגרה כדי להשיג פגיעת חבלה. כוח סגירת קליפ ומשך סגירת קליפ לקבוע את עוצמת הטראומה וההיקף של דחיסה. נפוץ הם כוחות קליפ של בין 15-35 g וclippiמשך ng של דקות למשל 1. (איור 1).
  11. לאחר הסרת הסרטון, להתאים את השרירים ב 2 שכבות ולסגור את הפצע.
  12. להפסיק הרדמה ולתת את שרות החיה תחת ההשגחה רציפה שלך עד שהוא חוזר להכרה מספקת לכיבה sternal. לבסוף, הכניס את העכבר בכלוב אחד ולעקוב אחר הנחיות טיפול שלאחר ניתוח.
  13. מאז בעלי חיים במאבק עם החומרה של סוג זה של פציעה, עליך להקדיש תשומת לב מיוחדת לטיפולים שלאחר ניתוח:
    1. לנהל משככי כאבים (עצירות וMeloxicam במשך 3 ימים ו -5 ימים, בהתאמה, ובהתאם לתסמינים הקליניים).
    2. תן תת עורי תמיסת מלח נוסף במשך 3 ימים (2 פעמים ביום, 5-10 מיליליטר (מיליליטר)).
    3. לספק אנטיביוטיקה במי השתייה 2 ימים לפני ועד לאחר ניתוח 7 ימים (למשל Moxifloxacine)
    4. לסחוט את שלפוחית ​​השתן 2-3 פעמים ביום עד להחלמה של תפקוד שלפוחית ​​השתן היא קבועהly נראית לעין.
    5. שים לב גירעונות נוירולוגיות ומצב פיסיולוגי של בעלי החיים המופעלים לפחות פעם ביום.

2. הזרקת SAPs וNPCs (14 ימים לאחר פציעה)

  1. לגרום הרדמה כפי שתואר בסעיף 1.1. 1.3, לתקן את הראש של החולדה במסגרת stereotactic, להסיר את התפרים או קליפים פצע, ולחטא את הפצע ואת אזור הניתוח עם יוד povidone ואלכוהול 70%.
  2. בזהירות לנתח את השרירים ליד חוליות עמוד השדרה, להכניס כלי כתיבה, הסרת רקמת צלקת מיקרוסקופית מהדורה, ולחשוף מחדש את אתר הנגע.
  3. הכן SAPs בריכוז של 1% (w / v) לבצע ג'ל מטריקס. יש לי SAPs QL6 pH פיזיולוגי תואם ולא צריך להיות שנאגרו לפני הזריקה. להדמיה של SAPs בחוט השדרה, להשתמש נגזרים ניאון של QL6 (QL6-FITC).
  4. הזרק SAPs (microliter 5 (μl) למרכז של הנגע, שהופץ ב2 חלקים, כל אחד2.5 דו-צדדי μl של קו האמצע. השתמש במזרק המילטון מחובר למסגרת stereotactic עם (קוטר חיצוני 100 מיקרומטר (מיקרומטר) (OD)) זכוכית נימי מיקרו. פתח את הדורה בזהירות עם קצה מחט חדה, והכנס את נימי זכוכית stereotactically 2 מילימטר (מ"מ) לחוט השדרה הטראומה.
  5. לאחר שהזריק 1/3 מהנפח, להוציא את המחט לעומק 1.5 מ"מ, ואחרי 1/3 עד 1 מ"מ נוסף. לאחר ההזרקה של כל הנפח, ולפני הסרת המזרק, לחכות 5 דקות כדי לייצב היווצרות קריש.
  6. כדי ליצור NPCs, להשתמש עכברים הבוגרים DsRed (או עכברים חיוביים YFP, ירוקים) ולבודד ולטפח אותם מאזור paraventrical 4,18,21.
  7. להעריך את הכדאיות של NPCs על ידי צביעת Trypan הכחולה מעיד על הנוכחות של תאי חיים ~ 90% בהשעית התא. לדלל את התאים במדיום גידול (50 x 103 תאי חיים / μl) ולאחר מכן להשתמש בם להשתלת תאים.
  8. הפוך ארבעה 2 μl (vo הכולל 8 μllume, המכיל 4 x 10 5 NPCs) זריקות intraspinal דו-צדדית ב2 מ"מ מקורי ואת הזנב של אתר פציעה. אחרי הפתיחה של הדורה, הכנס את נימי זכוכית מייקר המילטון 1.5 מ"מ מתחת לפני השטח הגבי של חוט השדרה ולהזריק 2 μl של ההשעיה התא. בחר שיעור הזרקה בכ -0.5 μl / min (דקות).
  9. בסופו של כל זריקה ולפני הסרת הנימים מתוך החוט, לחכות לרקמות מאפשרות דקות לפחות 1 מתיחה כדי להתאים את נפח התא החדש. (איור 2)

3. השרשה של subdural משאבות לGrowth Factor Application

  1. על מנת להעשיר את הנוזל המוחי השדרה (CSF) עם גורמי גדילת התמיכה הישרדות תא, להשתמש משאבות מיקרו-האוסמוטי דילול גורמי גדילה תת-durally לאורך 7-14 ימים, עם שיעור דילול של 0.5 μl / hr, קוטר צנתר של 0.04 OD סנטימטר, ומאגר בנפח של 100 μl.
  2. בחר גורמי גדילה העדיפו(למשל, גורם גדילת מוח נגזר (BDGF), גורם הגדילה באפידרמיס (EGF), גורם גדילה פיברובלסטים (FGF)), למלא את המשאבות 6-10 השתלה לפני שעה, ולאזן משאבות באמבט מים ב 37 ° C.
  3. מייד לאחר זריקות NPC, להכין פגרה תת-עורי למקום המשאבה. מקומות מועדפים הם חביות רוחביות של thoraco- אזור בטן הימנעות אי נוחות מקומית גדולה שנגרמה על ידי המשאבה עצמו.
  4. כדי לקבל את הריכוז הגבוה ביותר של גורמי גדילה, להבטיח כי את הקצה הפתוח של קטטר מסתיים בסמוך לאתר הנגע. לכן, לבצע דילוג על laminectomy של הרמה העליונה או תחתונה הסמוכה. לדוגמא, אם SCI הוא בC7 / T1, לבצע laminectomy קטן של C5.
  5. שים את המשאבה לפגרה תת-עורי, לקצר את הצנתר לאורך הנחוץ, ולאבטח אותו עם כמה תפרים (6.0) על שרירי ליד חוליות עמוד השדרה להימנע מכל נקע הקשורים תנועה.
  6. לאחר פתיחת הדורה (לדוגמא, בC5) עם הקצה החדשל מחט, להציג קטטר לתוך חלל subdural ולתת לו להחליק בכיוון הזנב ללא כל התנגדות ובלי לפצוע את הכבל. Lamina דילוג על של למשל C6 משמש נקודת הקיבוע והייצוב של הצנתר נוסף.
  7. ודא שהצנתר פועל בצורה חלקה ולא להתקפל.
  8. שרירים לסגור על ידי שכבה, ועור, עם תפרים או קליפים. (איור 3)
  9. להפסיק הרדמה ולתת את שרות החיה תחת ההשגחה רציפה שלך עד שהוא חוזר להכרה מספקת לכיבה sternal. לבסוף, החזרת אותם בכלוב אחד ולעקוב אחר הנחיות טיפול שלאחר ניתוח.
  10. לספק טיפול לאחר ניתוח מיוחד, למרות ש, חיות אולי התאוששו חלקית בנקודת זמן זו:
    1. לנהל משככי כאבים (Buprenorthine וMeloxicam במשך 3 ימים ו -5 ימים, בהתאמה, ובהתאם לתסמינים הקליניים).
    2. לספק אנטיביוטיקה בבקבוקי מים 2 ימים לפני עד7 ימים שלאחר ניתוח (למשל Moxifloxacine).
    3. תמשיך לסחוט את שלפוחית ​​השתן, אם עדיין יש צורך.
    4. תן נוזלים תת עורית נוספים, אם החולדות מופיעות מיובשת.
    5. שמור התבוננות תפקוד הנוירולוגים ומצב פיסיולוגי של בעלי החיים המופעלים לפחות פעם ביום.
    6. לתת טיפול דיכוי חיסוני 2 ימי הזרקת NPC קודם ועד 7 ימים לאחר transplanation (minocycline) ועד הקרבה (sandimmune), בהתאמה.

הערכת 4. רקמות

  1. להקריב בעלי חיים בסוף זמן התצפית (למשל. 4 שבועות לאחר SCI) בהרדמה עמוקה (5% Isoflurane במשך 2-3 דקות) ותנקב אותם transcardially עם מי מלח 50 מיליליטר קר (4 ° C) ואחריו 150 מיליליטר קר 4 paraformaldehyde% ב 0.1 M פוספט שנאגרו מלוח (PBS).
  2. הסר את חוט השדרה ולשים אותו בparaformaldehyde 4% ב 0.1 M פוספט שנאגרו מלוח (PBS) למשך 24 שעות.
  3. לספק cryosections אורך בעובי של <30 מיקרומטר.
  4. עבור מכתים immunohistochemical של כל התא-גרעיני מתן DAPI שימוש רקע (1: 1000). NPCs החיובי DsRed מופיע אדום, QL-6 FITC מופיע ירוק, ושניהם צריכים ובכך שלא להיות מוכתמים במיוחד. (איור 4).
  5. למיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) לתת דגימות לטבול בglutaraldehyde ב 4 מעלות צלזיוס במשך שעה 2, מייבשים אותם לאט לאט בצעדי 10% תוספת של אתנול למשך 5 דקות ומניחה אותם בCO 2 סיפון נוזל בלחץ עבור שעה 1. פיגומי מעיל עם זהב באמצעות coater גמגום. קח תמונות עם מיקרוסקופ אלקטרונים הסורק Hitachi S-3400N. (איור 5)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

בעת ביצוע ההליך מתואר לעיל, תקבל פיגום SAP גישור החלל ומציע שיפור של הסביבה המעכבת, מפחידה פחות רקמה ועלייה בהישרדות NPC. איור 4 מראה חתך אורך של חוט השדרה עכברוש שהושג ב אתר פציעה 6 שבועות לאחר SCI ו -4 שבועות לאחר הזרקת SAP QL6 והשתלת NPC. פפטידים QL6 הוזרקו בהצלחה בכבל, המצטברים במוקד ומתפזרים rostro-caudally בצללים. מיקרוסקופ אלקטרונים הדמיה מופעים נוספים, באיור 5, ההרכבה של 1% (w / v) פפטידים QL6 לפיגום nanofiber בתוך שעה 2 בדילול מלא בפתרונות PBS.

מטריצה ​​זו מספקת שיפור של הסביבה המעכבת תורמת להישרדות מוגברת של תאים והתמיינות תאים, רקמות הצטלקות פחות ולבסוף מובילה לסיכוי טוב יותר להחלמה תפקודית.

"Src =" יור 1 "/> / קבצים / ftp_upload / 52,105 / 52105fig1highres.jpg
איור 1: מודל מפרצת חבלה / דחיסת קליפ צילום () מבעד למיקרוסקופ הניתוחי לאחר laminectomy של C7 / T1 וחבלת קליפ / דחיסה של חוט השדרה של חולדה תמונה (B) של קליפ עם אביב טבעת הבטחת מדויק.. סגירת כוח.

איור 2
תאי נקודות הזרקה של SAPs ונובע המחשה גרפית של נקודות הזרקה:: איור 2. 2 זריקות SAP ביצעו stereotactically במוקד של הנגע, ואחריו 4 זריקות של NPCs בעמודות הגב הצמודות עם מרחק של הזנב 2 מ"מ ומקורי מהמוקד.

איור 3
(א) מושתל קטטר subdural כדי לנהל גורמי גדילה:. הקטטר קבוע על ידי מספר 6.0 תפרים בשרירי paraspinal; פתח קטן של הדורה בC5; מיקום subdural של קטטר עם הסוף הפתוח קטטר הקרוב לאתר הנגע בC7 / T1. צנתר (B) מחובר למשאבת מיקרו ממוקמת בפגרת subdural בכנף לרוחב.

איור 4
איור 4: משלוח מוצלח של SAPs וNPCs לחוט השדרה הצווארי צביעת פלורסנט (רקע DAPI, כחול) של סעיף אורך של חוט השדרה טראומה של עכברוש.. SAPs שכותרתו (QL6-FITC, ירוק) שהצטבר במוקד של הנגע. NPCs המוזרק (DsRed חיובית, אדום) שמתפזר בכיוונים מקורי ואת הזנב. בר סולם מתייחס ל5 מ"מ.

איור 5
איור 5:. Nanofiber פיגום היווצרות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) תמונה המציגה היווצרות פיגום nanofiber של SAPs התאסף. בר סולם מתייחס למיקרומטר 1).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

פרוטוקול זה פותח כדי לאפשר לקורא לבצע מודל פציעה בצוואר הרחם בחולדות ולהשתמש בגישת טיפול משולבת עם SAPs וNPCs קידום התאוששות טובה יותר לאחר צוואר רחם SCI.

במיוחד בהשוואה לדגמים אחרים בצוואר הרחם טראומה, כגון המודל (חמי) -transection או מודלים ירידה במשקל וזעזוע המוח, חבלת קליפ / דגם הדחיסה מייצג שני מנגנוני טראומה pathophysiological גדולים - חבלה וcompression- ולכן מצבים קליניים הטובים ביותר מחקה. בזמן שהוא מבוסס היטב לשימוש בחולדה ובית חזה עכבר השדרה 7-11, זה לאחרונה הותאם לשימוש בעמוד השדרה הצווארי. זה היה צעד חשוב שכן פגיעות בחוט השדרה הצווארי הם לראות בתדירות הגבוהה ביותר במרפאת ואנטומיה צוואר הרחם משתנה באופן משמעותי מעמוד השדרה החזי. יתר על כן, חולים הסובלים מצוואר רחם SCI tetraparesis להוטים להחזיר f מנוע לפחות חלקיתמשיחה של הגפיים העליונים שלהם.

היבטים מאתגרים של צוואר רחם SCI ניסיוני, לעומת זאת, הם שיעור תמותה גבוה המגביר בכיוון מקורי מC7 לC5 ויכול להגיע עד 20-30% בעמוד השדרה הצווארי הבינונית וגבוה. יתר על כן, שורשי עצבים מתפתחים (בעיקר בC5 / 6) רגישים למניפולציה, ובמקרה שהם לא השתמרו, נזק ועלול לגרום לגירוי בלעיסה של כפות הקדמיות וכתוצאה מכך שיש הצורך בהקרבה מוקדמת של בעלי החיים. באופן כללי, בעלי חיים עם פגיעה בחוט השדרה הצווארי צריכים הרבה תשומת לב וטיפול שלאחר ניתוח ולהראות כמובן ארוך יותר של התאוששות. מצד השני, בנוסף להכנה כירורגית זהירה, יכולות להיות בחלקו סוגיות אלה על ידי התאמת חומרת הפגיעה על ידי בחירת כוח קליפ המתאים סגירה (15 עד 35 גרם לדוגמא) וזמן חיתוך נאות (דקות למשל 1). שינוי הפרמטרים אלה יובילו לחומרות שונות של פציעה (קל, moderate, או SCI החמור). יתר על כן, ייתכן שיש סיכון של תלות מנתח או חלוקה לא שווה של הנזק. כדי לטפל בבעיות אלה את השימוש במוליך קליפ היא אופציה שבו קליפ תמיד הוא שוחרר ולכן נסגר באותה מהירות ולכן מהירות. לפני מצלם קליפ זה הוא חובה כדי להבטיח שיש לו את הסרטון המיקום הנכון שלה וסוגר את חוט השדרה כולו באותה מידה. אתגר כירורגים מיוחד טמון בחשיפה מחדש של אתר נגע הסרת רקמת הצלקת מהדורה. מומלץ כי הליך זה מבוצע מיקרו-כירורגית, שימוש בתכשיר חד, ולהימנע מכל לחץ או משיכת החוט הקבוע.

פפטידים עצמי הרכבה זוהו יש פוטנציאל לגשר על החלל ו, יתר על כן, כדי לשפר את הסביבה המעכבת באתר הנגע לבסוף אפילו מוביל להתחדשות axonal והנבטה 5, 12,13,14. QL-6 nanofibers להרכיב לגישור פיגומיםחלל intramedullary, ולכן, יכול לספק מטריצה ​​להנבטה והתחדשות axonal ולשפר את איכות הסביבה המעכבת לפני השתלת תאים. היתרונות של פפטידים אלה שכבו בצמיגותם הנמוכה (נוזל) ואת ה- pH הניטרלי. במיוחד בהשוואה לגבוהה צמיג הידרוג או פיגומי רקמה, יכול להזריק SAPs בקלות לתוך חוט השדרה נפגע ופגיעות נוספות הנגזרות מההזרקה עצמו הוא מוגבל.

אף על פי כן, נראה למרות QL6 nanofibers עצמם עשויים לשפר את הישרדות תא 4,15, השימוש בגורמי גדילה להיות 16,17,18,19,20,21 יתרון. הם יכולים להינתן גם על ידי הידרוג שחרור צמיחת גורמי 22, או על ידי יישום באמצעות משאבות האוסמוטי (כמתואר לעיל). משאבות אוסמוטי מחוברות לקטטר subdural מציעות את היתרון של שחרור רציף ומבוקר ובכך, להעשרה של נוזל צוואר רחם השדרה (CSF). הצבת קטטר subdural, לעומת זאת, היא צ'הllenging במיוחד ביחס להצטלקות עצומה שאולי התרחשה לאחר כמה שבועות לאחר פציעה.

על מנת לספק תנאי רקמה טובים להישרדות NPC ואינטגרציה, מספר מחקרים שבחרו נקודות הזרקה בחומר הלבן הצמוד, 2 מ"מ מקורי או הזנב לאתר הנגע ולא ישירות במוקד של הנגע 4,15,18. יש, יש לי NPCs סיכוי טוב יותר להישרדות, אינטגרציה, ובידול לתוך האסטרוציטים, oligodendrocytes או נוירונים, וניתן להעביר לכיוון או לנגע ​​וכתוצאה מכך נביטת axonal וקישוריות axonal משופרת.

לאחר השליטה בטכניקות אלה עשויים פרוטוקול מוצע זה להיות מאומץ על ידי המשתמשים הפרטיים על פי צרכי והאינטרסים הכוללים שינויים ברמה וחומרת פציעתם, השימוש בסוגים שונים של תאים או גורמי גדילה, או התוספת של חומרי נוירו-הגנה אחרים של .

בלסיכום, טיפול בשילוב עם SAPs וNPCs עשוי להציע גישה חדשנית ומבטיח להתגבר על המכשולים המאתגרים ביותר לטיפול בSCI: החללים וצלקות ברקמות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

ברצוננו להודות תמיכה במימון עבור עבודה זו מהמכון הקנדי לבריאות מחקר (CIHR), קרן Krembil המשפחה, יו"ר הלברט בתיקון עצבי וההתחדשות, פיליפ ופגי DeZwirek, וגורדון יאו לתרומה לאיור 2 . קלאוס Zweckberger מומן על ידי מענק מ" דויטשה Forschungsgesellschaft "(DFG).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Aneurysmal clip SharpTech
Surgical microscope Leica
Micro injection system World Precision Instruments, Inc.
Small animal stereotaxic instrument David Kopf Instruments
Hamilton syringe Hamilton company
Subdural pumps Alzet osmotic micro pump 1007D
Surgical instrument Fine Science tools
Isoflurane USP Pharmaceutical Partners of Canada Inc.
0.9% Sodium Chloride injection USP Baxter
7.5% Povidone iodine Purdue Pharma
70% Isopropyl alcohol USP GreenField Ethanol Inc.
QL6 SAP Covidien
0.4% Trypan blue Gibco
Platelet-Derived Growth Factor (PDGF) Sigma
Epidermal Growth Factor (EGF) Sigma
Fibroblast Growth Factor (FGF) Sigma

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sekhon, L. H., Fehlings, M. G. Epidemiology, demographics, and pathophysiology of acute spinal cord injury. Spine (Phila Pa 1976). 26, S2-S12 (2001).
  2. Fehlings, M. G., Tator, C. H., Linden, R. D. The relationships among the severity of spinal cord injury, motor and somatosensory evoked potentials and spinal cord blood flow). Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 74, 241-259 (1989).
  3. Thuret, S., Moon, L. D., Gage, F. H. Therapeutic interventions after spinal cord injury. Nat Rev Neurosci. 7, 628-643 (2006).
  4. Iwasaki, M., Wilcox, J. T., Nishimura, Y., Zweckberger, K., Suzuki, H., Wang, J., Liu, Y., Karadimas, S. K., Fehlings, M. G. Synergistic effects of self-assembling peptide and neural stem/progenitor cells to promote tissue repair and forelimb functional recovery in cervical spinal cord injury. Biomaterials. 35, 2617-2629 (2014).
  5. Holmes, T. C., de Lacalle, S., Su, X., Liu, G., Rich, A., Zhang, S. Extensive neurite outgrowth and active synapse formation on self-assembling peptide scaffolds. Proc Natl Acad Sci U S A. 97, 6728-6733 (2000).
  6. Dong, H., Paramonov, S. E., Aulisa, L., Bakota, E. L., Hartgerink, J. D. Self-assembly of multidomain peptides: balancing molecular frustration controls conformation and nanostructure. J Am Chem Soc. 129, 12468-12472 (2007).
  7. Rivlin, A. S., Tator, C. H. Effect of duration of acute spinal cord compression in a new acute cord injury model in the rat. Surg Neurol. 10, 38-43 (1978).
  8. Poon, P. C., Gupta, D., Shoichet, M. S., Tator, C. H. Clip compression model is useful for thoracic spinal cord injuries: histologic and functional correlates. Spine (Phila Pa 1976). 32, 2853-2859 (2007).
  9. Fehlings, M. G., Tator, C. H. The relationships among the severity of spinal cord injury, residual neurological function, axon counts, and counts of retrogradely labeled neurons after experimental spinal cord injury. Exp Neurol. 132, 220-228 (1995).
  10. Joshi, M., Fehlings, M. G. Development and characterization of a novel, graded model of clip compressive spinal cord injury in the mouse: Part 2. Quantitative neuroanatomical assessment and analysis of the relationships between axonal tracts, residual tissue, and locomotor recovery. J Neurotrauma. 19, 191-203 (2002).
  11. Joshi, M., Fehlings, M. G. Development and characterization of a novel, graded model of clip compressive spinal cord injury in the mouse: Part 1. Clip design, behavioral outcomes, and histopathology. J Neurotrauma. 19, 175-190 (2002).
  12. Cigognini, D., Satta, A., Colleoni, B., Silva, D., Donegà, M., Antonini, S., Gelain, F. Evaluation of early and late effects into the acute spinal cord injury of an injectable functionalized self-assembling scaffolds. PLoS One. 6, (5), e19782 (2011).
  13. Hou, T., Wu, T., Wang, L., Liu, Y., Li, M., Long, Z., Chen, H., Li, Y., Wang, Z. Cellular prostheses fabricated with motor neurons seeded in self-assembling peptides promotes partial functional recovery afters spinal cord injury in rats. Tissue eng Part A. 18, (9-10), (2012).
  14. Gelain, F., Cigognini, D., Caprini, A., Silva, D., Colleoni, B., Donegà, M., Antonini, S., Cohen, B. E., Vescovi, A. New bioactive motifs and their use in functionalized self-assembling peptides for NPC differentiation and neural tissue engineering. Nanoscale. 4, (9), 2946-2957 (2012).
  15. Liu, Y., Ye, H., Satkunendrarajah, K., Yao, G. S., Bayon, Y., Fehlings, M. G. A self-assembling peptide reduces glial scarring, attenuates post-traumatic inflammation and promotes neurological recovery following spinal cord injury. Acta Biomater. 9, 8075-8088 (2013).
  16. Rosner, J., Avalos, P., Axosta, F., Liu, J., Drazin, D. The potential for cell therapy combined with growth factors in spinal cord injury. Stem Cell Int. 826754 (2012).
  17. Lu, P., Wang, Y., Graham, L., McHale, K., Gao, M., Wu, D., Brock, J., Blesch, A., Rosenzweig, E. S., Havton, L. A., Zheng, B., Conner, J. M., Marsala, M., Tuszynsky, M. H. Long distance growth and connectivity of neural stem cells after severe spinal cord injury. Cell. 150, 1265-1273 (2012).
  18. Karimi-Abdolrezaee, S., Schut, D., Wang, J., Fehlings, M. G. Chondrioitinase and grwoth factors enhance activation and oligodendrocyte differentiation of endogenous neural precursor cells after spinal cord injury. PLoS One. 7, (5), e37589 (2012).
  19. Awad, B. I., Carmody, M. A., Steinmetz, M. P. Potential role of growth factors in the management of spinal cord injury. World Neurosurg. (13), 1875-8750 (2013).
  20. Kojima, A., Tator, C. H. Intrathecal administration of epidermal growth factor and fibroblast growth factor 2 promotes ependymal proliferation and functional recovery after spinal cord injury in adult rats. J Neurotrauma. 19, (2), 223-238 (2002).
  21. Karimi-Abdolrezaee, S., Eftekharpour, E., Wang, J., Cindi, M. M., Fehlings, M. G. Delayed trasplantation of adult neural presursor cells promotes remyelination and functional neurological recovery after spinal cord injury. J Neurosci. 26, (13), 3377-3389 (2006).
  22. Burdick, J. A., Ward, M., Liang, E., Young, M. J., Langer, R. Stimulation of neurite outgrowth by neurotrophins delivered from degradable hydrogels. Biomaterials. 27, 452-459 (2006).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Usage Statistics