תולעת רקמות מבוססי חוט השדרה פגיעה בעמוד השדרה דגם עכברים

* These authors contributed equally
Medicine
 

Summary

אנו מציגים מודל תזוזה מבוסס חוט השדרה על חוט השדרה, שיכול לייצר פגיעה עקבית בחוט השדרה בעכברים מבוגרים.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Wu, X., Zhang, Y. P., Qu, W., Shields, L. B., Shields, C. B., Xu, X. M. A Tissue Displacement-based Contusive Spinal Cord Injury Model in Mice. J. Vis. Exp. (124), e54988, doi:10.3791/54988 (2017).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

הפקת פגיעה עקבית ושחזור של חוט השדרה (SCI) היא קריטית לצמצום ההבדלים ההתנהגותיים וההיסטולוגיים בין בעלי חיים ניסיוניים. כמה מודלים SCI contusive פותחו כדי לייצר פציעות באמצעות מנגנונים שונים. חומרת ה- SCI מבוססת על גובה שמשקל נתון יורד, כוח הפציעה או עקירה של חוט השדרה. במחקר הנוכחי, אנו מציגים עכבר חדשני עכבר SCI contusive, לואיסוויל פגיעה במערכת מכשיר (LISA) effector, אשר יכול ליצור SCI מבוסס תזוזה עם מהירות פגיעה גבוהה ודיוק. מערכת זו מנצלת חיישנים מרחק לייזר בשילוב עם תוכנה מתקדמת לייצר מדורגת מאוד לשחזור פציעות. ביצענו SCI contusive ב 10 חולית החזה (T10) רמת עכברים בעכברים כדי להדגים את ההליך צעד אחר צעד. המודל יכול להיות מיושם גם על רמות השדרה הצוואר הרחם המותני.

Introduction

הנפגע השכיח ביותר בחוט השדרה (SCI) המתרחשים בבני אדם הוא SCI contusive 1 . כדי לחקור את מנגנוני הפציעה ואת אסטרטגיות טיפוליות שונות בעקבות SCI, מודל מדוייק מדויק, עקבי, לשחזור SCI במכרסמים יש צורך.

מודלים רבים של פגיעה בחוט השדרה, עם מנגנוני הפציעה השונים, שימשו במחקר SCI ניסיוני 2 , 3 , 4 , 5 , 6 . שלושה דגמי SCI חמקמקים - במיוחד, המשקל הנגרם על-ידי אוניברסיטת ניו-יורק / ניו-יורק (NYU) / מולטיסינטר - פגיעה בחוט השדרה (MASCIS) , 3 , 6 , מכשיר ה- SCU אלקטרומגנטי של אוניברסיטת אוהיו (OSU) 7 , אD את האינסוף האינסופי (IH) effector 4 , 8 - מתקבלים נרחב בתחום המחקר SCI. אפקט ה- NYU / MASCIS או מקביל מייצר פגיעה על ידי הפלת משקל קבוע מגבהים שונים על חוט השדרה היעד כדי ליצור חומרת פגיעה מרובים 3 , 6 . OSU / ESCID גורם לפציעה על ידי גרימת עקירה רקמות 5 , 7 . גורם IH מייצר פגיעה על ידי הפעלת כוחות שונים על חוט השדרה 4 , 8 . כל אפקטור משתמש במהירות שונה, שהיא פרמטר חשוב המשפיע על תוצאות הפציעה. מנגנון ה- NYU / MASCIS מייצר מהירויות שבין 0.33-0.9 m / s. למכשיר IH יש מהירות מקסימלית של 0.13 מטר לשנייה. לחצני OSU / ESCID יש מהירות קבועה של 0.148 m / s 5 . יש לציין, את המהירות שלSE נמוך יותר מזה שנצפה במהירויות הקליניות, אשר בדרך כלל עולה על 1.0 m / s 9 .

כאן, אנו מציגים התקן חדש המבוסס על עקירה SCI מבוסס על תזוזה, הנקרא לואיסוויל פגיעה במערכת מערכת (LISA), כדי לייצר SCI בעכברים עם מהירות גבוהה השפעה 10 . מערכת זו כוללת מייצב חוליות, אשר מייצבת בחוזקה את החוליה באתר של פגיעה, המאפשר ייצור קבוע, לשחזור SCI. חיישן הלייזר של המכשיר מבטיח את הקביעה המדויקת של עקירת רקמות ואת חומרת כתוצאה של SCI. מהירות הבוכנה בנקודת המגע עם חוט השדרה יכולה להיות מותאמת בין 0.5 ל -2 m / s. אלה פרמטרים פגיעה מקרוב לשכפל טראומטית SCI לראות קלינית.

Protocol

כל ההליכים הכירורגיים לטיפול בבעלי חיים בוצעו כפי שאושר תחת מדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה (המועצה הלאומית למחקר) ואת הנחיות של אוניברסיטת אינדיאנה הספר לרפואה מוסדית טיפול בבעלי חיים ועדת שימוש.

1. הכנת בעלי חיים וביצוע T10 Laminectomy השדרה

  1. לעקר את כלי ניתוח ומייצב עמוד השדרה מתכת החיטוי. נקו את שולחן הניתוח הניתוח. חם כרית חימום 37 מעלות צלזיוס. מניחים את כרית חימום על שולחן הניתוח לכסות אותו עם וילונות סטרילית כירורגית. השתמש בטכניקה סטרילית לאורך כל המבצע.
  2. השתמש נקבה צעירה C57 / 6J עכברים בגיל 10 שבועות עבור מחקר זה. להרדים כל חיה עם זריקה intraperitoneal (IP) של קטמין (87.7 מ"ג / ק"ג) ו xylazine (12.3 מ"ג / ק"ג) תערובת. לאשר הרדמה מלאה על ידי לא מעוררים שום תגובה גירוי נוקשות המושרה pow-puced. Ng>
    1. תת עורית בופרנורפין (0.01-0.05 מ"ג / ק"ג), סוכן משכך כאבים, carprofen (5 מ"ג / ק"ג), תרופה נוגדת דלקת לא סטרואידים.
  3. לגלח את השיער על עמוד השדרה thoracolumbar באמצעות קליפר חשמלי. לשפשף את העור עם תמיסת betadine ו 70% אלכוהול מגבונים.
  4. החל משחה אופתלמית על הקרניות כדי להגן על העיניים מפני ייבוש במהלך הניתוח.
  5. עם איזמל, לעשות 1.5 ס"מ חתך העור קו האמצע על הגב של החיה לחשוף את 9 th 11 th thumic laminae חולני. לדחוף את רקמת השומן תת עורית rostrally. לנתח את השרירים paraspinal הרחק תהליכים ספינימי laminae, לעבר הצדדים לרוחב בכל צד.
  6. מקם את העכבר על שוקת בצורת U של המייצב ( איור 2 א ו 2 ב ). Bilaterally מהדק את הזרועות נירוסטה מתחת להיבטים חשופים של החוליה T10 (G "> איור 4 א) ולהדק באמצעות ברגים האגודל המצורפת לזרועות ( איור 2 א ).
  7. הסר את תהליך ספיני 10 ו lamina (laminectomy) באמצעות מיקרו rongeur שחושף מאטר דורה המכסים את חוט השדרה ( איור 4 ב ).

2. ביצוע פגם T10 פגיעה באמצעות LISA Impactor

  1. סובב את הידית של הרגולטור לחץ על מיכל חנקן כדי להגדיר את החנקן דחוס ל 20 PSI או 138 kPa ( איור 1 א ) עבור מחקר זה.
    הערה: הלחץ הוא מתכוונן מ 10-120 PSI. לחץ גבוה יותר יביא להשפעה של מהירות גבוהה יותר. המכשיר עצה SCI עם קוטר של 1.2 מ"מ מיועד עכברים, ואת קצה עם קוטר של 2.2 מ"מ מיועד חולדות. בעת שינוי מ עכברים חולדות, עצה קוטר גדול יכול להיווצר על ידי הוספת טבעת על קצה מתכת (id 1.2 מ"מ / OD 2.2 מ"מ). השתמשנו קצה 1.2 מ"מ זה עכברים SCI sטיפש. לעקר את קצה SCI לפני השימוש.
  2. הפעל את המחשב כדי להפעיל את התוכנה. לחץ על כפתור 1 ( איור 1 ב ) כדי להפעיל את קצה impor למיקום מלא המורחבת ( איור 3 א -1 ).
    הערה: הפונקציה של לחצן 1 היא להפעיל או לבטל באופן ידני את הגליל הפנאומטי.
  3. מניחים את המיכל בצורת U עם העכבר על הבמה ( איור 2 ב ). תקן את הבמה במקום על ידי הידוק הברגים האגודל של הר ( איור 2 ב ).
  4. מתחת לאזור "SET ZERO LEVEL" (ירוק), הגדר את רמת האפס, עם חיישן לייזר למדידת המרחק אל קצה הבוכנה במלואה, על ידי לחיצה על כפתור "התחל קריאה" ( איור 3 א ). המרחק יוצג בפרמטר "טווח" באזור זה ( איור 3 א ). לחץ על כפתור "SET ZERO" למשל, 8.951 מ"מ, שמוצג בתרשים 3 א ).
  5. לחץ על כפתור 1 ( איור 1 ב ) כדי למשוך את קצה impor ( איור 3B -1 , מסומן על ידי חץ עליון) ולפתוח את הידוק בורג 1 ( איור 2 ב ). משוך את הבורג למצב הנכון ( איור 3B -1 , מסומן על ידי חץ לרוחב) כדי להזיז את קצה הרחק מנתיב קרן הלייזר והפעל את בורג 90 מעלות בכיוון השעון כדי לנעול את הבורג.
  6. להזיז את הבמה על ידי התאמת חזיתית ו לרוחב מיקרו נהגים ( איור 1 ג ) לכוון את קרן לייזר על מרכז חוט השדרה הגבי חשוף. לאחר מיקום הפציעה ממוקדת, למדוד את המרחק רקמות על ידי לחיצה על כפתור "התחל קריאה" תחת "SET INJURY LEVEL "(כחול) ( איור 3 ב ו 3 ב -1 ).
  7. לאט לאט את המרחק בין החיישן לבין חוט השדרה באמצעות הנהג מיקרו אנכי ( איור 1 ג ) כדי להגיע לפרמטר תזוזה הרצוי ( למשל, 0.500 מ"מ, מוצג בתיבה "פגיעה" פרמטר) באזור "רמת הפציעה רמה" (כחול) ( איור 3 ב ).
    1. כאשר העקירה פציעה הרצוי הוא הגיע, להקליט את המרחק רקמות ( למשל, 8.451 מ"מ, מוצג בתיבה "טווח" פרמטר) ( איור 3 ב ). הגדרת עקירה הרצוי (פגיעה) = מרחק עצה (אפס) - מרחק רקמות (טווח) ( איור 3 ב ). כאשר הפציעה הרצויה ( למשל, 0.500 תזוזה רקמה מ"מ) הוא הגיע ( איור 3 ב ), לחץ על כפתור "SET INJURY" מתחת לאזור "SET INJURY LEVEL" ללהגדיר את הפציעה.
  8. הפעל בורג 90 ° נגד כיוון השעון כדי לפתוח את הבורג, דחוף את קצה ההשפעה בחזרה אל מסלול קרן הלייזר) איור 3C -1 , כיוון המסומן בחץ (, ונעל את הברגה 1 על-ידי סיבובו 90 ° בכיוון השעון.
  9. לחץ על לחצן הפעלה תחת האדום "RUN ניסיוני" אזור ( איור 3 ג ) כדי לבצע את ההשפעה. תיבות פרמטר מתחת לאזור זה יציג את זמן הפציעה (ים), את הכוח (mV), את המהירות (m / s), ואת עקירה פגיעה (מ"מ) ( איור 3 ג ).
  10. לאחר כל הנתונים הפציעה נרשמות ונשמר, להסיר את שוקת בצורת U עם העכבר מהבמה. ראייה לאשר את פגיעה בעמוד השדרה תחת מיקרוסקופ כירורגי ( איור 4 ג ).
  11. לתפור את השרירים parvertebral, fascia שטחי, ואת העור באמצעות תפר רציף עם משי 3-0 (הנרי שיין, 776-SK).
  12. להזריק thE בעלי 1 מ"ל של 0.9% מלוחים תת עורית עבור הידרציה ומניחים אותו על משטח טמפרטורה מבוקרת עד תודעה מלאה כבר recained. מניחים את העכבר לתוך כלוב עם מזון ומים נגיש.
  13. לטיפול שלאחר הניתוח, הביעו באופן ידני את שלפוחית ​​השתן עד שחוזרת שלפוחית ​​השתן הספונטנית תחזור. עבור כאבים, להזריק Buprenorphine (0.05-2.0 מ"ג / ק"ג, SQ) 8-12 שעות / יום במשך 2 ימים. אם דלקת בשלפוחית ​​השתן מתרחשת, להזריק Baytril (SQ, 5-10 מ"ג / ק"ג ב 0.1 מ"ל, 1 מנה ביום) במשך 7-10 ימים. אם זיהום אזורי / מערכתי מתרחשת, להזריק Gentamycin (SQ, 5-8 מ"ג / ק"ג, בדילול מלא 1 מ"ל סטרילי מלוחים, כל 8-12 שעות) במשך 4 ימים.
  14. הסר את חוטי תפר ב 14 ימים לאחר SCI.
  15. ביום 42 שלאחר הפציעה לאחר, עכברים יוקרבו על ידי זלוף. לאחר הרדמה מתאימה כמו 1.2, הם יהיו perfused עם 30 מ"ל (0.01M) פוספט שנאגרו מלוחים (PBS) ו 30 מ"ל paraformaldehyde מ 0.01 M 0 PBS. סנטימטר אחד של חוט השדרה כולל אפוס הנגעהזן ייאסף ויעובד עבור חתך ניתוח היסטולוגית.

Representative Results

התקן זה מורכב מחמישה מרכיבים עיקריים: (1) גוף עם קצה Imporor ( איור 1 ג ), (2) מחשב עם תוכנה ( איור 1 ב ), (3) תיבת בקרה חשמלית ( איור 1 ב ), (4) מייצב חוליות ( איור 2 א ), ו (5) אוויר דחוס עבור מערכת בקרה פנאומטית ( איור 1 א ). כדי לעורר תזוזה מדויקת של הרקמה, המערכת מסתמכת על חיישן לייזר כדי למדוד את המרחק בין קצה הבוכנה המורחבת במלואה לבין משטח הגבי של חוט השדרה. התוכנה לוקחת את עובי 4 מ"מ של קצה בחשבון בשל העובדה כי קרן לייזר מגיע רק המשקף את פני השטח של impactor ( איור 2 ב ו איור 3 א -1 ). יש שתי עמדות שבהן ניתן להציב את קצה הבוכנה:) 1 (iN הנתיב של קרן הלייזר ( איור 3 א -1 ) או (2) במצב לרוחב הרחק קרן הלייזר ( איור 3B -1 ). כאשר הבוכנה נמצאת בנתיב קרן הלייזר ( איור 3 א -1 ), היא מודדת את המרחק מהטבעת האיפקטור ומפקחת על מהירות קצה הטייס במהלך תנועה בין הארכה לביטול. כאשר הבוכנה נמצאת במצב לרוחב הרחק הנתיב קרן הלייזר ( איור 3B -1 ), המרחק בין הלייזר לבין חוט השדרה נמדדת.

ייצוב של חוליה T10 באמצעות מייצב החולייתי שלנו הוא מרכיב בלתי נפרד של ההליך ( איור 2 א ) 10 , 11 . מדידות המרחק אמין באמצעות חיישן לייזר תלויים sTability של היעד, אשר יכול להיות מעוות אם ההצעה קיימת. כדי לקבוע את הדיוק ואת עקביות של מערכת זו, 8 עכברים היו כפופים 0.5 מ"מ נזקי פציעות. בעלי חיים אלה הראו השתנות תזוזה של ± 0.001 מ"מ (± SD), דבר המעיד על כך שהמערכת מדויקת ביותר וניתנת לשחזור. איור 4 מדגים את חוליות המטרה משותקת מייצב ( איור 4 א ) ואת חוט השדרה T10 חשוף לפני ( איור 4 ב ) ואחרי ( איור 4C ) contusion תחת מיקרוסקופ כירורגי.

לחץ האוויר הדחוס שולט במהירותו של המפגע ברגע הפציעה. הנתונים שלנו מראים כי מהירות ההשפעה היא 0.81 ± 0.0345 m / s (ממוצע ± SD) בלחץ של 138 kPa. כפתור ( איור 1B ) על פקדי תיבת חשמלאת משך הזמן של קשר כבל עצה (לשכון זמן) בעקבות הפציעה, והוא יכול להיות מותאם בין 0 ל 5,000 ms. עצה חוט שעת הזמן ברוב הניסויים נקבע ב 0.32 ± 0.0147 s (ממוצע ± SD) ( איור 5 ). שימוש במכשיר זה, ניתן לייצר פציעות קונוסיביות תלויות בחומרה עם התקפי רקמה של 0 מ"מ (בקרת דמה), 0.2 מ"מ (פגיעה קלה), 0.5 מ"מ (פגיעה בינונית) ו -0.8 מ"מ (פגיעה חמורה) בעכברים בוגרים ( איור 6 ).

איור 1
איור 1: מערכת לואיסוויל פגיעה במערכת (LISA). ( א ) המערכת מורכבת מאפקט, ממערכת בקרה וממקור אוויר דחוס. ( ב ) מערכת הבקרה כוללת תיבת בקרה ומחשב נייד. התוכנה ואת לחצני הבקרה של תיבת הבקרה לאפשר למשתמש להקיםLish פרמטרים פגיעה. ( C ) חיישן הלייזר הוא מרכיב המפתח של המכשיר ומודד את המיקום של יעד הפגיעה, את המרחק מחוט השדרה אל החיישן ואת מהירות הפציעה. המהירות למטה- up- תנועה של קצה ההשפעה מופעל על ידי אוויר דחוס. מיקום הפציעה וחומרת תזוזה הרקמה מותאמים על ידי microdrivers, אשר שולטים התנועה בשלושה ממדים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2: מייצב ומחזיק עכבר. ( א ) מייצב עמוד השדרה מורכב שוקת בצורת U ושתי זרועות מתכת להחזיק את החוליה עכבר. ( ב ) מייצב מותקן אז על המכשיר impor. Tהקו האדום מציין את נתיב קרן הלייזר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
איור 3: שיטה לייצר SCI contusive. ( A - C ) תוכנת ממשק המשתמש הגרפי (GUI) עם שלושה פרמטרים / אזורי פגיעה מוצגים. ( A , A-1 ) האזור הירוק (SET ZERO LEVEL) קובע את המרחק של קצה הבוכנה. הקו האדום מציין את נתיב קרן הלייזר. ( B , B-1 ) האזור הכחול משמש לקביעת רמת הפציעה (רמת הזיהוי המוגדרת). אפקט הוא הרים והועלה רוחבית לצד ימין כדי לאפשר קרן לייזר להגיע אל פני הגבי של חוט השדרה כדי להגדיר את רמת האפס. הקו האדום מציין את הלייזר ב נתיב. ( C , C-1 ) לפני ההשפעה, קצה מועבר חזרה על נתיב קרן לייזר כדי לבצע את הפציעה (RUN). הפרמטרים הפציעה נמצאים תחת האזור האדום (RUN EXPERIMENT). הקו האדום מציין את נתיב קרן הלייזר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור 4: חשיפת פגיעה והערכה. ( א ) זרועות המתכת של מייצב עמוד השדרה מייצבות את החוליה T10. ( ב ) laminectomy T10 לחשוף את חוט השדרה, עם כלי הגבי נראה בבירור. ( ג ) ההשראה המושרה על-ידי חץ (חץ) על המשטח הגבי של חוט השדרה מאשרת את הפגיעה. קנה מידה בר = 2 מ"מ.G4large.jpg "target =" _ blank "> לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5
איור 5: פרמטרים של פגיעה. הפרעות פגיעה עקבית כוללים עקירה רקמות (מ"מ), מהירות פציעה (מ / ש), ואת קצה לשכון זמן (ים). N = 8, ממוצע ± SD. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 6
איור 6: הערכה היסטולוגית. חתכים מייצגים של חוט השדרה, מוכתמים עם Cresyl ויולט ו Eosin, להראות פציעה תלויי תזוזה פציעות בעקבות ( א ) sham (0 מ"מ), ( B ) קלה (0.2 מ"מ), ( C D
) חמור (0.8 מ"מ) SCIs contusive ב T10 באמצעות המכשיר LISA. התמונות צולמו במרכז הירי. סולם בר = 500 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

Discussion

בשנת 1911, תיאר אלן את מודל הירידה במשקל הראשון באמצעות משקל קבוע כדי לגרום לפציעות על חוט השדרה החשוף של הכלבים 12 . מודלים דומים לירידה במשקל פותחו על פי מודל אלן, כולל השפעת ה- NYU / MASCIS 3 , 6 , 13 , 14 . בנוסף לדגם ירידה במשקל, התקני SCI אחרים נוצרו. OSU / ESCID 5 , 7 מודל משתמש מנגנון עקירה רקמות כדי לשלוט בחומרה פגיעה, ואת מודל IH 4 , 8 משתמש בכוח כדי ליצור SCI מדורגת. במערכות אלה, ייצוב חוליות מתקבל על ידי clamping את התהליכים spinous מקורי זנב לאתר הפציעה. התקנים אלה מנצלים מהירויות פגיעה נמוכות, במיוחד 0.33 - 0.9 m / s (NYU / MASCIS), 0.148 m / s (OSU / ESCID)ו 0.13 m / s (IH). ייצוב תהליכים spinral מקורי ו הזנב עלול לגרום גמישות עמוד השדרה ואת עמוד השדרה התנועה במהלך ההשפעה, אשר עשוי להשפיע על פגיעה דיוק.

שיטת LISA מנסה להתגבר על החסרונות של המודלים הקיימים, במיוחד בכל הנוגע לחוסר יציבות בעמוד השדרה ולמהירות פציעה נמוכה. שיטה זו משתמשת ביציבות פנים דו צדדית ונמנעת מרכבי התנועה הקשורים לפציעה. מכשיר זה מנצל מהירות גבוהה השפעה שניתן להגדיר בין 0.5-2 m / s 11 , 15 . חיישן הלייזר הוא מתקדם יותר מאשר ויברטורה לינג בשימוש במודל ESCID ומדויק בדיוק את המרחק מן פני השטח של חוט השדרה ללא צורך במגע רקמות. המודל פותח במקור כדי לייצר עכברוש SCI, וזה עכשיו כבר מותאם כדי לייצר SCI על עכברים על אדם לא פרימטים 16 , עם שינויים.

שדרהAbilization מפחית את השונות בכל שיטות SCI ניסיוני, במיוחד מודלים תזוזה רקמות. חיישן מרחק הלייזר קובע את גודל עקירת הרקמות של חוט השדרה במהלך תנועות נשימה. חשוב כי הנקודה של חוט השדרה שבו לייזר ממוקדת צריכה להיות זהה נקודה פגע על ידי effector. שלב זה נעשה במהלך שלב כיול ( איור 3 ), כאשר קצה effor ואת קרן לייזר מיושרים. חולשה פוטנציאלית של מודל זה היא כי גודל של עקירת רקמות נמדדת על פני השטח dural. למרות עובי הדורה מהווה הבדל זניח בין בעלי חיים, השתנות משמעותית עשויה להתקיים בחלל subarachnoid מלא נוזל מוחי (CSF). שונות בתוצאות הפציעה עלולה להתרחש בעת הפקת פגיעה קלה מאוד בהפרעה באמצעות עירוי רקמות קטן. בסך הכל, עקביות של הפציעה תלויה בעיקרעל הדיוק של עקירה רקמות וגם על מהירות וזמן רקמות מגע של הבוכנה.

טווח העקירה רקמות רחב (דיוק: 0-10 ± 0.005 מ"מ). בהתבסס על נתוני פיילוט קודמים ומידע שפורסם במכרסמים ובפריטים שאינם אנושיים, תזוזה של 20% מקוטר אנטרופוסטוריור של ה- SC מניבה SCI קלה, תזוזה של 30-40% מפיקה מדד מתון, ועלייה של 50% מייצרת SCI חמור במהירות של 1 מ ש. יהיו הבדלים קלים בהתאם למינים של בעלי חיים. זמן השהייה הוא מתכוונן מ 0 ל 5 s באמצעות ממסר זמן. במחקר שלנו, זמן השהייה נקבע ב 300 ms. זה יכול להיות מותאם בקלות כדי לשכפל את זמן השהייה של מכשירים אחרים SCI, כולל מודלים NY ו IH.

לסיכום, פיתחנו מודל תזוזה מבוסס של SCI contusive בעכברים בוגרים. המודל משתמש במייצב בצורת U כדי לייצב את פני השדרה הדו-צדדיים, תוך הימנעות מהכבלחפצי תנועה הקשורים למדידת הלייזר של משטח הכבל. מודל זה יכול לייצר במהירות גבוהה פגיעות חוט מ 0.5-2 m / s. חיישן הלייזר מדויק יותר מהשיטה הקונבנציונלית כדי לקבוע את המהירות ואת המרחק אל משטח ההשפעה. המודל יכול לייצר פציעות של חוט השדרה בכל הרמות, מתון עד חמור. כאשר שונה, מכשיר זה יכול גם לייצר פציעות בחולדות ובעלי חיים גדולים כגון פרימטים לא אנושיים.

Disclosures

כריסטופר ב שילדס, MD יש בעלות על לואיסוויל פגיעה במערכת מכשיר (LISA) המיוצר על ידי לואיסוויל Impactor מערכת, LLC.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה בחלקו על ידי NIH NS059622, NS073636, DOD CDMRP W81XWH-12-1-0562; סקירה פרסים סקירה I01 BX002356 של משרד החוץ של ארה"ב לענייני; קרן קרייג נילסן 296749; אינדיאנה חוט השדרה ומחקר פגיעה במוח קרן ומרי הולמן ג 'ורג' קרנות ההקדשה (XMX); נורטון בריאות, לואיוויל, KY (YPZ); מדינת אינדיאנה ISDH 13679 (XW); וקרן NeuroCures.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ketamine (7.2 mg/mL)/Xylazine (0.475 mg/mL)/Acepromazine Patterson Veterinary 07-890-8598/07-869-7632/07-808-1947 Anesthetic agent
Buprenorphine(0.03 mg/mL) Patterson Veterinary 07-891-9756 Pain relief agent
Carprofen Patterson Veterinary 07-844-7425 antibiotic agent
Purdue Products Betadine Surgerical Scrub Fisher Scientific 19-027132 for sterilizing skin
Dukal Gauze Sponges Fisher Scientific 22-415-490 for sterilizing skin
Decon Ethanol 200 Proof Fisher Scientific 04-355-450 for sterilizing skin
1 mL NORM-JECT HENKE SASS WOLF D-78532 for anethesia/pain relief/antibiotic agent injection
10 mL Syringe TERUMO REF SS-10L for saline injection
Artificial Tears Eye Ointment Webster Veterinary 07-870-5261 provent eyes from dry
Antiobiotic Ointment Webster Veterinary 07-877-0876 provent surgery cut from infection
Cotton Tipped Applicators Fisher Scientific 1006015 stop bleeding
Instrument Sterilizer Fine Science Tools 18000-50 for sterilizing surgery tool
Fine Forceps Fine Science Tools 11223-20 grasp tissue
Scalpel Fine Science Tools 10003-12 skin cut
Scalpel Blade #15 Fisher Scientific 10015-00 skin cut
Hemostat Fine Science Tools 13004-14 stop bleeding
Rongeur Fine Science Tools 16021-14 laminectomy
Agricola Retractor Fine Science Tools 17005-04 keep the surgery view open
Fine scissors Fine Science Tools 14040-10 for muscle seperated from spine
Sterile sutures Fine Science Tools 12051-10 skin closure
Mouse Vertebral stabilizer Louisville Impactor System N/A Stabilize and expose the vertebra
LISA Louisville Impactor System N/A Produce an experimental contusion injury of the spinal cord in mice

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Young, W. Spinal cord contusion models. Prog. Brain Res. 137, 231-255 (2002).
  2. Gale, K., Kerasidis, H., Wrathall, J. R. Spinal cord contusion in the rat: behavioral analysis of functional neurologic impairment. Exp. Neurol. 88, (1), 123-134 (1985).
  3. Gruner, J. A. A monitored contusion model of spinal cord injury in the rat. J. Neurotrauma. 9, (2), 126-128 (1992).
  4. Scheff, S. W., Rabchevsky, A. G., Fugaccia, I., Main, J. A., Lumpp, J. E. Experimental modeling of spinal cord injury: Characterization of a force-defined injury device. J. Neurotrauma. 20, (2), 179-193 (2003).
  5. Stokes, B. T. Experimental spinal cord injury: a dynamic and verifiable injury device. J. Neurotrauma. 9, (2), 129-134 (1992).
  6. Young, W. MASCIS spinal cord contusion model. Animal Models of Acute Neurological Injuries. Chen, J., Xu, X. M., Xu, Z. C., Zhang, J. H. Humana Press. 411-422 (2009).
  7. Jakeman, L. B., McTigue, D. M., Walters, P., Stokes, B. T. The Ohio State University ESCID spinal cord contusion model. Animal Models of Acute Neurological Injuries. Chen, J., Xu, X. M., Xu, Z. C., Zhang, J. H. Humana Press. 433-448 (2009).
  8. Scheff, S., Roberts, K. N. Infinite Horizon spinal cord contusion model. Animal Models of Acute Neurological Injuries. Chen, J., Xu, X. M., Xu, Z. C., Zhang, J. H. Humana Press. 423-433 (2009).
  9. Sances, A., et al. The biomechanics of spinal injuries. Crit. Rev. Biomed. Eng. 11, (1), 1-76 (1984).
  10. Zhang, Y. P., et al. Spinal cord contusion based on precise vertebral stabilization and tissue displacement measured by combined assessment to discriminate small functional differences. J. Neurotrauma. 25, (10), 1227-1240 (2008).
  11. Walker, M. J., et al. A novel vertebral stabilization method for producing contusive spinal cord injury. J. Vis. Exp. (95), (2015).
  12. Allen, A. R. Surgery of experimental lesion of spinal cord equivalent to crush injury of fracture dislocation of spinal column. A preliminary report. J. A. M. A. 57, 878-880 (1911).
  13. Jakeman, L. B., et al. Traumatic spinal cord injury produced by controlled contusion in mouse. J. Neurotrauma. 17, (4), 299-319 (2000).
  14. 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, (1), 38-43 (1978).
  15. Zhang, Y. P., et al. Controlled cervical laceration injury in mice. J. Vis. Exp. (75), (2013).
  16. Ma, Z., et al. A controlled spinal cord contusion for the rhesus macaque monkey. Exp. Neurol. 279, 261-273 (2016).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Usage Statistics