A النزوح القائم على النزوح النخاع الشوكي نموذج إصابة في الفئران

* These authors contributed equally
Medicine
 

Summary

نحن نقدم الأنسجة القائم على النزوح الكائن نموذج إصابة الحبل الشوكي التي يمكن أن تنتج إصابة الحبل الشوكي متناغمة متسقة في الفئران الكبار.

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

إنتاج إصابة الحبل الشوكي متناغمة وقابلة للتكرار (سسي) أمر بالغ الأهمية للحد من الاختلافات السلوكية والنسيجية بين الحيوانات التجريبية. وقد تم تطوير العديد من نماذج اصابات النخاع الشوكي المتناقضة لإنتاج الإصابات باستخدام آليات مختلفة. وتستند شدة سسي على ارتفاع أن يتم إسقاط وزن معين، وقوة الإصابة، أو تشريد الحبل الشوكي. في هذه الدراسة، ونحن نقدم رواية الفأر جهاز اصابة النخاع الشوكي، وجهاز لويزفيل إصابة جهاز (ليزا) المؤثر، والتي يمكن أن تخلق اصابات النخاع الشوكي القائم على النزوح مع سرعة إصابة عالية ودقة. هذا النظام يستخدم أجهزة الاستشعار عن بعد الليزر جنبا إلى جنب مع البرمجيات المتقدمة لإنتاج إصابات متدرجة وعالية الاستنساخ. أجرينا اصابات النخاع الشوكي متخلفة في المستوى ال 10 الفقري الصدري (T10) في الفئران لإثبات الإجراء خطوة بخطوة. ويمكن أيضا تطبيق هذا النموذج على مستويات العمود الفقري العنقي والقطني.

Introduction

إصابة الحبل الشوكي الأكثر شيوعا (سسي) التي تحدث في البشر هو اصابة النخاع الشوكي 1 . للتحقيق في آليات الإصابة والاستراتيجيات العلاجية المختلفة التالية اصابات النخاع الشوكي، وهناك حاجة إلى نموذج متناسق، واستنساخه، وقابلة للتكرار نخاع اصابات النخاع الشوكي في القوارض.

وقد استخدمت العديد من نماذج إصابات الحبل الشوكي كونتروسيف مع آليات إنتاج الإصابة المختلفة في البحوث التجريبية سسي 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 . ثلاثة نماذج اصابات النخاع الشوكي متخلفة - على وجه التحديد، جامعة نيويورك مقرها انخفاض مقرها (مولتيسنتر الحيوان الإصابات الحبل الشوكي إصابة (ماسسيس) مؤثر 3 ، 6 ، جامعة ولاية أوهايو (أوسو) مؤثر / جهاز اصابات النخاع الشوكي الكهرومغناطيسي (إسيد) 5 ، 7 ، أ(د) ( 4) 8 ، هو المقبول على نطاق واسع في مجال أبحاث اصابات النخاع الشوكي. ويؤدي مؤثر جامعة نيويورك / ماسيس أو ما يعادله إلى إصابة بإسقاط وزن ثابت من ارتفاعات مختلفة على الحبل الشوكي المستهدف لإنشاء شدة إصابة متعددة 3 ، 6 . و أوسو / إسيد يسبب إصابة عن طريق إحداث تشريد الأنسجة 5 ، 7 . و إه المؤثر ينتج إصابة من خلال تطبيق قوات مختلفة إلى الحبل الشوكي 4 ، 8 . يستخدم كل مؤثر سرعة مختلفة، والتي هي معلمة هامة التي تؤثر على نتائج الإصابة. جهاز جامعة نيويورك / ماسيس يولد سرعات تتراوح بين 0.33-0.9 م / ث. الجهاز إه لديه أقصى سرعة 0.13 م / ث 4 . ويكون للعوامل أوسو / إسيد سرعة ثابتة قدرها 0،148 m / s 5 . ومن الجدير بالذكر أن سرعاتنماذج سي أقل من تلك التي لوحظت في السرعات السريرية، والتي عادة ما تتجاوز 1.0 م / ث 9 .

هنا، ونحن نقدم رواية القائم على النزوح جهاز اصابة النخاع الشوكي، ودعا جهاز لويسفيل إصابات الجهاز (ليزا)، لإنتاج اصابات النخاع الشوكي في الفئران مع سرعة عالية التأثير 10 . ويشمل هذا النظام استقرار العمود الفقري، الذي يستقر بقوة في فقرة في موقع الإصابة، مما يسمح لإنتاج ثابت، اصابات النخاع الشوكي قابلة للتكرار. جهاز استشعار الليزر للجهاز يضمن التحديد الدقيق لنزوح الأنسجة والشدة الناتجة عن اصابات النخاع الشوكي. سرعة المكبس عند نقطة الاتصال مع الحبل الشوكي يمكن تعديلها من 0.5 إلى 2 م / ث. هذه المعلمات الإصابة تكرار بشكل وثيق اصابات النخاع الشوكي الصدمة ينظر سريريا.

Protocol

تم تنفيذ جميع إجراءات المناولة الجراحية والحيوانية كما تمت الموافقة عليها بموجب دليل لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية (المجلس الوطني للبحوث) والمبادئ التوجيهية من كلية الطب جامعة إنديانا للطب المؤسسي واستخدام اللجنة.

1. إعداد الحيوان وتنفيذ T10 العمود الفقري استئصال الصفيحة

  1. تعقيم الأدوات الجراحية والمعادن استقرار العمود الفقري في الأوتوكلاف. نظف طاولة العمليات الجراحية. تدفئة وسادة التدفئة إلى 37 درجة مئوية. وضع وسادة التدفئة على طاولة التشغيل وتغطيته مع الستائر الجراحية معقمة. استخدام تقنية معقمة طوال العملية.
  2. استخدام الإناث البالغات C57 / 6J الفئران في 10 أسابيع من العمر لهذه الدراسة. تخدير كل حيوان مع الحقن داخل الصفاق (إب) من الكيتامين (87.7 ملغ / كلغ) و زيلازين (12.3 ملغ / كلغ) خليط. تأكيد التخدير الكامل عن طريق إثارة أي رد على تحفيز نوسيبتيون تحفيز قرصة مخلب. نانوغرام>
    1. تحت الجلد إدارة البوبرينورفين (0.01-0.05 ملغ / كلغ)، وكيل مسكن، كاربروفين (5 ملغ / كلغ)، غير الستيرويد المخدرات المضادة للالتهابات.
  3. حلاقة الشعر على العمود الفقري الصدري القطني باستخدام المقص الكهربائية. فرك الجلد مع حل بيتادين و 70٪ مناديل الكحول.
  4. تطبيق مرهم العيون إلى القرنيات لحماية العينين من التجفيف أثناء الجراحة.
  5. مع مشرط، وجعل شق الجلد خط الوسط 1.5 سم على الجزء الخلفي من الحيوان لفضح 9 إلى 11 ثوراسي الفقاريات الصفائح. دفع الأنسجة الدهنية تحت الجلد روسترالي. تشريح العضلات الطفيلي بعيدا عن العمليات الشائكة واللامية، نحو الجوانب الجانبية على كل جانب.
  6. وضع الماوس على الحوض الصغير على شكل حرف U من استقرار ( الشكل 2A و 2 باء ). تشبك على الصعيد الثنائي الأسلحة الفولاذ المقاوم للصدأ تحت الجوانب المكشوفة من فقرة T10 (ز "> الشكل 4A) وتشديد باستخدام مسامير الإبهام تعلق على الأسلحة ( الشكل 2A ).
  7. إزالة عملية T10 الشائكة والصفيحة (استئصال الصفيحة) باستخدام الصغير رونجور أن يعرض الأم الجافية المغطي الحبل الشوكي ( الشكل 4B ).

2. تنفيذ إصابة الكدمة T10 باستخدام تأثير ليزا

  1. بدوره مقبض الباب من منظم الضغط على خزان النيتروجين لضبط النيتروجين المضغوط إلى 20 يسي أو 138 كيلو باسكال ( الشكل 1A ) لهذه الدراسة.
    ملاحظة: الضغط قابل للتعديل من 10-120 يسي. سوف يؤدي الضغط العالي إلى تأثير أعلى سرعة. تم تصميم طرف الجهاز اصابات النخاع الشوكي التي يبلغ قطرها 1.2 ملم للفئران، والغيض مع قطرها 2.2 مم تم تصميمه للجرذان. عندما تتغير من الفئران إلى الفئران، ويمكن تشكيل طرف أكبر قطرها عن طريق إضافة حلقة إلى طرف معدني (إد 1.2 مم / أود 2.2 ملم). استخدمنا طرف 1.2 ملم في هذه الفئران سسي قtudy. تعقيم طرف اصابات النخاع الشوكي قبل الاستخدام.
  2. قم بتشغيل الكمبيوتر لبدء تشغيل البرنامج. دفع زر 1 ( الشكل 1B ) لتفعيل طرف مؤثر في موقف ممتد بالكامل ( الشكل 3A -1 ).
    مالحظة: وظيفة الزر 1 هي تنشيط أو تعطيل األسطوانة الهوائية يدويا.
  3. وضع حاوية على شكل حرف U مع الماوس على خشبة المسرح ( الشكل 2B ). إصلاح المرحلة في مكان عن طريق تشديد مسامير الإبهام من جبل ( الشكل 2B ).
  4. تحت "سيت زيرو ليفيل" منطقة (الأخضر)، تعيين مستوى الصفر، مع جهاز استشعار ليزر قياس المسافة إلى غيض المكبس ممتد تماما، عن طريق النقر على زر "بدء القراءة" ( الشكل 3A ). سيتم عرض المسافة في المعلمة "المدى" في هذه المنطقة ( الشكل 3A ). انقر على الزر "تعيين زيرو" ( سبيل المثال، 8.951 مم، هو مبين في الشكل 3A ).
  5. دفع زر 1 ( الشكل 1B ) لسحب طرف المؤثر ( الشكل 3B -1 ، المشار إليها من قبل السهم العلوي) وفتح الربط المسمار 1 ( الشكل 2B ). سحب المسمار إلى الموقف الصحيح ( الشكل 3B -1 ، المشار إليها من قبل السهم الجانبي) لتحريك طرف بعيدا عن مسار شعاع الليزر وتحويل المسمار 90 درجة في اتجاه عقارب الساعة لقفل المسمار.
  6. نقل المرحلة عن طريق ضبط الأمامية والصغيرة الجزئي السائقين ( الشكل 1C ) لهدف شعاع الليزر على مركز الحبل الشوكي الظهري يتعرض. بعد استهداف موقع الإصابة، وقياس المسافة الأنسجة عن طريق النقر على زر "بدء القراءة" تحت "تعيين إصابة Lايفل "المنطقة (الأزرق) ( الشكل 3B و 3 B -1 ).
  7. ببطء ضبط المسافة بين أجهزة الاستشعار والحبل الشوكي عبر العمودي الصغير سائق ( الشكل 1C ) للوصول إلى المعلمة النزوح المطلوب (على سبيل المثال، 0.500 ملم، هو مبين في "إصابة" مربع المعلمة) في "مجموعة إصابة مستوى" منطقة (الأزرق) ( الشكل 3B ).
    1. عندما يتم التوصل إلى الإزاحة إصابة المطلوب، تسجيل مسافة الأنسجة (على سبيل المثال، 8.451 ملم، هو مبين في "المدى" مربع المعلمة) ( الشكل 3B ). تحديد النزوح المطلوب (إصابة) = المسافة تلميح (صفر) - مسافة الأنسجة (المدى) ( الشكل 3B ). عندما يتم التوصل إلى إصابة المطلوب (على سبيل المثال، 0.500 ملم نزوح الأنسجة) ( الشكل 3B )، انقر فوق الزر "تعيين إصابة" تحت "تعيين مستوى الإصابات" المنطقة إلىتعيين الإصابة.
  8. بدوره برغي 1 90 درجة عكس اتجاه عقارب الساعة لفتح المسمار، ودفع طرف تأثير مرة أخرى إلى مسار شعاع الليزر ( الشكل 3C -1 ، الاتجاه المشار إليه من قبل السهم)، وقفل المسمار 1 عن طريق تحويله 90 درجة في اتجاه عقارب الساعة.
  9. انقر فوق زر تشغيل تحت الحمراء "رن تجريب" منطقة ( الشكل 3C ) لتنفيذ تأثير. سوف مربعات المعلمة تحت هذه المنطقة تظهر وقت الإصابة (ق)، والقوة (مف)، والسرعة (م / ث)، والإصابة النزوح (مم) ( الشكل 3C ).
  10. بعد تسجيل جميع البيانات إصابة وحفظها، وإزالة الحوض الصغير على شكل حرف U مع الماوس من المرحلة. تأكيد بصريا إصابة الحبل الشوكي تحت المجهر الجراحي ( الشكل 4C ).
  11. خياطة العضلات الفقرية، اللفافة السطحية، والجلد باستخدام خياطة مستمرة مع 3-0 الحرير (هنري شاين، 776-سك).
  12. حقن ثه مع 1 مل من 0.9٪ محلول ملحي تحت الجلد لترطيب ووضعه على لوحة التحكم في درجة الحرارة حتى تم استعادة وعيه الكامل. ضع الماوس في قفص مع الغذاء والماء يمكن الوصول إليها.
  13. لرعاية ما بعد الجراحة، والتعبير عن المثانة يدويا حتى عفوية المثانة يفرغ العوائد. لتسكين، حقن البوبرينورفين (0.05-2.0 ملغ / كغ، سك) 8-12 ساعة / يوم لمدة 2 أيام. في حالة حدوث عدوى المثانة البولية، حقن بايتريل (سك، 5-10 ملغ / كغ في 0.1 مل، 1 جرعة يوميا) لمدة 7-10 أيام. إذا حدث العدوى الإقليمية / النظامية، وحقن الجنتاميسين (سك، 5-8 ملغ / كغ، المخفف في 1 مل ملحي معقم، كل 8-12 ساعة) لمدة 4 أيام.
  14. إزالة خيوط خياطة في 14 يوما بعد اصابات النخاع الشوكي.
  15. على 42 يوم إصابة آخر، سيتم التضحية الفئران عن طريق نضح. بعد التخدير المناسب كما 1.2، وسوف يكون بيرفوسد مع 30 مل (0.01M) الفوسفات مخزنة المالحة (بس) و 30 مل بارافورمالدهيد 4٪ في 0.01 M بس. سنتيمتر واحد من الحبل الشوكي بما في ذلك ملحمة الآفةسيتم جمعها ومعالجتها لتحليل المقطع والتحليل النسيجي.

Representative Results

يتكون هذا الجهاز من خمسة مكونات رئيسية هي: (1) الجسم مع طرف مؤثر ( الشكل 1C )، (2) جهاز كمبيوتر مع البرمجيات ( الشكل 1B )، (3) مربع التحكم الكهربائية ( الشكل 1B )، (4) العمود الفقري مثبت ( الشكل 2A )، و (5) الهواء المضغوط لنظام التحكم الهوائية ( الشكل 1A ). للحث على تهجير الأنسجة دقيقة، ويعتمد النظام على جهاز استشعار ليزر لقياس المسافة بين غطاس الغطس الموسعة بالكامل والحبل الشوكي المستقيم الظهرية السطحية. البرنامج يأخذ سمك 4 ملم من طرف في الاعتبار يرجع ذلك إلى حقيقة أن شعاع الليزر يصل فقط سطح يعكس من المؤثر ( الشكل 2B وشكل 3A -1 ). هناك نوعان من المواقف التي يمكن وضع الغواص المكبس: (1) طن مسار شعاع الليزر ( الشكل 3A -1 ) أو (2) في موقف الجانبي بعيدا عن شعاع الليزر ( الشكل 3B -1 ). عندما المكبس هو في مسار شعاع الليزر ( الشكل 3A -1 )، فإنه يقيس المسافة من طرف مؤثر ويرصد سرعة طرف طرف أثناء الحركة بين التمديد والتراجع. عندما المكبس هو في موقف الجانبي بعيدا عن مسار شعاع الليزر ( الشكل 3B -1 )، يتم قياس المسافة بين الليزر والحبل الشوكي.

تحقيق الاستقرار في فقرة T10 باستخدام استقرار العمود الفقري لدينا هو عنصر لا يتجزأ من الإجراء ( الشكل 2A ) 10 ، 11 . قياسات المسافة الموثوقة باستخدام جهاز استشعار الليزر تعتمد على sقابلية الهدف، والتي يمكن أن تكون مشوهة إذا كانت الحركة موجودة. لتحديد دقة واتساق هذا النظام، تعرضت 8 الفئران إلى 0.5 ملم إصابات النزوح. أظهرت هذه الحيوانات تقلب النزوح ± 0.001 مم (± سد)، مشيرا إلى أن النظام هو درجة عالية من الدقة وقابلة للتكرار. ويبين الشكل 4 فقرات الهدف يجمد في استقرار ( الشكل 4A ) والحبل الشوكي T10 يتعرض قبل ( الشكل 4B ) وبعد ( الشكل 4C ) كدمة تحت المجهر الجراحي.

ضغط الهواء المضغوط يتحكم في سرعة المؤثر في لحظة الإصابة. وتظهر بياناتنا أن سرعة التأثير هي 0.81 ± 0.0345 م / ث (يعني ± سد) عند ضغط 138 كيلو باسكال. مقبض الباب ( الشكل 1B ) على الضوابط مربع الكهربائيةومدة الاتصال طرف الحبل (وقت السكون) بعد الإصابة، ويمكن تعديلها بين 0 و 5،000 مللي ثانية. يتم تعيين الوقت طرف الحبل يسكن في معظم التجارب في 0.32 ± 0.0147 ق (يعني ± سد) ( الشكل 5 ). باستخدام هذا الجهاز، يمكن أن تنتج إصابات الكارثة التي تعتمد على شدة مع تشريد الأنسجة من 0 ملم (السيطرة الشام)، 0.2 ملم (إصابة خفيفة)، 0.5 مم (إصابة معتدلة)، و 0.8 مم (إصابة شديدة) في الفئران البالغة ( الشكل 6 ).

شكل 1
الشكل 1: جهاز نظام إصابات لويزفيل (ليزا). ( أ ) يتكون النظام من جهاز تحكم، ونظام تحكم، ومصدر للهواء المضغوط. ( ب ) يتضمن نظام التحكم مربع تحكم وجهاز كمبيوتر محمول. أزرار البرمجيات والتحكم من مربع التحكم تسمح للمستخدم لإثباتليش المعلمات الإصابة. ( C ) جهاز استشعار الليزر هو العنصر الرئيسي للجهاز ويقيس موقف الهدف إصابة، والمسافة من الحبل الشوكي إلى أجهزة الاستشعار، وسرعة الإصابة. يتم تشغيل حركة سريعة لأسفل وأعلى من طرف تأثير بواسطة الهواء المضغوط. يتم تعديل موقع الإصابة وشدة تشرد الأنسجة بواسطة مفكات دقيقة، والتي تتحكم في الحركة في ثلاثة أبعاد. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2: استقرار وحامل الماوس. ( أ ) يتكون العمود الفقري المثبت من الحوض الصغير على شكل حرف U واثنين من الأسلحة المعدنية لعقد فقرة الماوس. ( ب ) ثم مثبت مثبت على جهاز المؤثر. تيخط أحمر يشير إلى مسار شعاع الليزر. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3
الشكل 3: طريقة إنتاج اصابات النخاع الشوكي متضاربة. ( A - C ) يتم عرض برنامج واجهة المستخدم الرسومية (غوي) مع ثلاثة معلمات إصابة / مناطق. ( A ، A-1 ) تقوم المنطقة الخضراء (سيت زيرو ليفيل) بمعايرة مسافة طرف المكبس. الخط الأحمر يشير إلى مسار شعاع الليزر. ( B ، B-1 ) یتم استخدام المنطقة الزرقاء لتحدید مستوى الإصابة (سيت إنجوري ليفيل). يتم رفع المؤثر صعودا وانتقل أفقيا إلى الجانب الأيمن للسماح شعاع الليزر للوصول إلى السطح الظهري من الحبل الشوكي لضبط مستوى الصفر. الخط الأحمر يشير إلى الليزر ب مسار إيم. ( C ، C-1 ) قبل التأثير، يتم نقل الطرف مرة أخرى على مسار شعاع الليزر لتنفيذ الإصابة (رن). المعلمات الإصابة تحت المنطقة الحمراء (رن إكسيريمنت). الخط الأحمر يشير إلى مسار شعاع الليزر. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4
الشكل 4: التعرض للإصابات وتقييمها. ( A ) الأسلحة المعدنية من استقرار العمود الفقري استقرار فقرة T10. ( ب ) T10 استئصال الحوض لفضح الحبل الشوكي، مع الأوعية الظهرية ينظر بوضوح. ( C ) كدمة الناجم عن تأثير (السهم) على السطح الظهري من الحبل الشوكي يؤكد الإصابة. شريط مقياس = 2 مم.g4large.jpg "تارجيت =" _ بلانك "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5
الشكل 5: معلمات الإصابات. وتشمل المعلمات إصابة متسقة تشريد الأنسجة (مم)، سرعة الإصابة (م / ث)، و غيض الوقت يسكن (ق). N = 8، يعني ± سد. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 6
الشكل 6: تقييم النسيجية. وأظهرت المقاطع العرضية التمثيلية من الحبل الشوكي، الملطخة بالكريزيل البنفسجي ويوسين، الإصابات التي تعتمد على النزوح بعد ( A ) الشام (0 ملم)، ( B ) خفيفة (0.2 مم)، ( C D
) شديدة (0.8 مم) اصابات النخاع الشوكي متخلفة في T10 باستخدام جهاز ليزا. أخذت الصور في مركز الزلزال. شريط مقياس = 500 ميكرون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Discussion

في عام 1911، وصف ألين أول نموذج قطرة الوزن باستخدام وزن ثابت للحث على إصابات على الحبل الشوكي المكشوفة من الكلاب 12 . وقد وضعت نماذج انخفاض الوزن مماثلة على أساس نموذج ألين، بما في ذلك المؤثر نيو / ماسيس 3 ، 6 ، 13 ، 14 . بالإضافة إلى نموذج انخفاض الوزن، تم إنشاء أجهزة اصابات النخاع الشوكي الأخرى. يستخدم نموذج أوسو / إسيد 5 ، 7 آلية تشرد الأنسجة للسيطرة على شدة الإصابة، ونموذج إه 4 ، 8 يستخدم القوة لإنشاء اصابات النخاع الشوكي القابلة للتدرج. في هذه النظم، يتم الحصول على الاستقرار الفقري عن طريق لقط العمليات الشائكة منقاري والذيلية إلى موقع الإصابة. وتستخدم هذه الأجهزة سرعات إصابة منخفضة، وعلى وجه التحديد 0.33 - 0.9 م / ث (نيو / ماسيسيس)، و 0.148 م / ث (أوسو / إسيد)،و 0.13 م / ث (إه). قد يؤدي استقرار العمليات الشوكية المنقارية والذيلية إلى حدوث مرونة في العمود الفقري وحركة العمود الفقري أثناء التأثير، مما قد يؤثر على دقة الإصابة.

ويسعى أسلوب ليزا للتغلب على أوجه القصور في النماذج الموجودة، لا سيما فيما يتعلق بعدم استقرار العمود الفقري وسرعة الاصابة المنخفضة. يستخدم هذا الأسلوب الثنائي تثبيت الوجه ويتجنب التحركات الحركة المرتبطة بالإصابة. هذا الجهاز يستخدم سرعة عالية التأثير التي يمكن تعيين ما بين 0.5-2 م / ث 11 ، 15 . جهاز استشعار الليزر هو أكثر تقدما من هزاز لينغ المستخدمة في نموذج إسيد ويقيس بدقة المسافة من سطح الحبل الشوكي دون الحاجة إلى أي اتصال الأنسجة. وقد تم تطوير النموذج أصلا لإنتاج فئران اصابات النخاع الشوكي، والآن تم تكييفها لإنتاج اصابات النخاع الشوكي على الفئران وعلى الرئيسيات غير البشرية 16 ، مع التعديلات.

العمود الفقري ستوتقلل من التقلبات في جميع أساليب اصابات النخاع الشوكي التجريبية، وخاصة في نماذج النزوح الأنسجة. جهاز استشعار المسافة ليزر يحدد حجم تشريد الأنسجة من الحبل الشوكي أثناء الحركات التنفسية. من المهم أن نقطة الحبل الشوكي التي تركز الليزر يجب أن تكون نقطة متطابقة ضرب من قبل المؤثر. يتم إنجاز هذه الخطوة خلال خطوة المعايرة ( الشكل 3 )، عندما يتم محاذاة طرف المؤثر وشعاع الليزر. وهناك ضعف محتمل في هذا النموذج هو أن يتم قياس حجم تشرد الأنسجة من سطح الجافية. على الرغم من أن سمك الجافية يشكل فرقا ضئيلا بين الحيوانات، قد توجد تباين كبير في الفضاء تحت العنكبوتية مليئة السائل النخاعي (كسف). قد تحدث التقلبات في نتائج الإصابة عند إنتاج إصابة كدمة خفيفة جدا باستخدام نزوح الأنسجة الصغيرة. وعموما، فإن اتساق الإصابة يعتمد أساساعلى دقة تشرد الأنسجة وأيضا على سرعة والأنسجة وقت الاتصال من المكبس.

مجموعة من نزوح الأنسجة واسعة (دقة: 0-10 ± 0.005 مم). واستنادا إلى البيانات التجريبية السابقة والمعلومات المنشورة في القوارض والرئيسيات غير البشرية، فإن نزوح 20٪ من القطر الأمامي الخلفي للسكري ينتج غشاء خفيف من النخاع الشوكي، ونزوح 30-40٪ ينتج اصابات النخاع الشوكي المعتدلة، ونزوح أكثر من 50٪ تنتج اصابات النخاع الشوكي الشديد عند سرعة 1 م / ث. وسوف تكون هناك اختلافات طفيفة اعتمادا على الأنواع الحيوانية. الوقت يسكن قابل للتعديل من 0 إلى 5 ثانية باستخدام تتابع الوقت. في دراستنا، تم تعيين وقت السكون في 300 مللي ثانية. هذا يمكن تعديلها بسهولة لتكرار الأوقات يسكن أجهزة سسي الأخرى، بما في ذلك نماذج جامعة نيويورك و إه.

وباختصار، قمنا بتطوير نموذج القائم على النزوح من اصابات النخاع الشوكي متخلفة في الفئران الكبار. يستخدم النموذج مثبت على شكل حرف U لتحقيق الاستقرار في الجوانب العمود الفقري الثنائية، وتجنب الحبلالتحف الحركة المرتبطة قياس الليزر الموجهة من سطح الحبل. هذا النموذج يمكن أن تنتج إصابات الحبل عالية السرعة من 0.5-2 م / ث. مستشعر الليزر هو أكثر دقة من الطريقة التقليدية لتحديد السرعة والمسافة إلى سطح التأثير. يمكن أن ينتج هذا النموذج إصابات الحبل الشوكي على جميع المستويات، من خفيفة إلى شديدة. عند تعديلها، يمكن لهذا الجهاز أيضا أن ينتج إصابات في الفئران والحيوانات الكبيرة مثل الرئيسيات غير البشرية.

Disclosures

كريستوفر B. شيلدس، مد يملك ملكية جهاز نظام إصابات لويسفيل (ليزا) التي تنتجها لويسفيل إمباكتور سيستيم، ليك.

Acknowledgements

وقد دعم هذا العمل جزئيا من قبل المعاهد الوطنية للصحة NS059622، NS073636، دود كدمرب W81XWH-12-1-0562. جائزة مراجعة الجدارة I01 BX002356 من وزارة شؤون المحاربين القدامى في الولايات المتحدة؛ كريغ H نيلسن فونداتيون 296749؛ إنديانا الحبل الشوكي ومؤسسة إصابات الدماغ وماري هولمان جورج إندمنت الأموال (شمكس)؛ نورتون هالثكار، لويسفيل، كي (يبز)؛ ولاية إنديانا إسد 13679 (شو)؛ ومؤسسة نيوروكوريس.

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