Farelerde Doku Yerinden Olma Esaslı Taşan Spinal Kord Yaralanması Modeli

* These authors contributed equally
Medicine
 

Summary

Yetişkin farelerde tutarlı bir kontüzif omurilik yaralanması üretebilen doku yer değiştirme tabanlı kontüzyon omurilik hasarı modelini sunuyoruz.

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

Tutarlı ve tekrarlanabilir kontüzif omurilik hasarı (SCI) üretmek, deney hayvanları arasındaki davranışsal ve histolojik değişkenliklerin en aza indirgenmesi için önemlidir. Farklı mekanizmaları kullanarak yaralanmalar üretmek için çeşitli kasık SCI modelleri geliştirildi. SCI şiddeti belirli bir ağırlığın düştüğü yüksekliğe, yaralanma kuvvetine veya omuriliğin yer değiştirmesine dayanır. Bu çalışmada, yaralanma hızı ve doğruluğu yüksek bir yer değiştirme tabanlı SCI oluşturabilen yeni bir fare kontüzif SCI cihazı, Louisville Yaralanma Sistemi Aparatı (LISA) çarpma aracı tanıtıyoruz. Bu sistem kademeli ve tekrar üretilebilir yaralanmalar üretmek için gelişmiş yazılımla birlikte lazer mesafe sensörlerini kullanmaktadır. Adım adım prosedürü göstermek için farelerde 10. torasik vertebra (T10) seviyesinde kontrast SCI uyguladık. Model ayrıca servikal ve lomber spinal seviyelerine de uygulanabilir.

Introduction

İnsanlarda meydana gelen en yaygın omurilik yaralanması (SCI) kontra SCI 1'dir . SCI'yi takiben yaralanma mekanizmalarını ve çeşitli terapötik stratejileri araştırmak için kemirgenlerde kesin, tutarlı ve tekrarlanabilir kontüzif SCI modeli gereklidir.

Deneysel SCI araştırmasında 2 , 3 , 4 , 5 , 6 numaralı çeşitli yaralanma üreten mekanizmalara sahip birçok omurilik kasılması yaralanma modelleri kullanılmıştır. Özellikle ağırlık düşüşüne dayalı New York Üniversitesi (NYU) / Çok Merkezli Hayvan Spinal Kord Yaralanması Araştırmaları (MASCIS) çarpma tertibatı 3 , 6 , Ohio State Üniversitesi (OSU) çarpma / elektromanyetik SCI cihazı (ESCID) 5 , 7 , birD Sonsuz Ufuk (IH) çarpma tertibatı 4 , 8 - SCI araştırma alanında yaygın şekilde kabul edilmektedir. NYU / MASCIS darbe alıcısı veya eşdeğeri , birden fazla yaralanma şiddeti 3 , 6 yaratmak için hedef omuriliğe farklı yüksekliklerden sabit bir ağırlık düşürerek yaralanma meydana getirir. OSU / ESCID, doku yer değiştirmesini başlatarak yaralanmaya neden olur 5 , 7 . IH darbe üreteci omurilik 4 , 8'e farklı kuvvetler uygulayarak yaralanır. Her impaktör, yaralanma sonuçlarını etkileyen önemli bir parametre olan farklı bir hız kullanır. NYU / MASCIS cihazı, 0.33-0.9 m / s aralığında hızlar üretir. IH cihazının maksimum hızı 0,13 m / s 4'tür . OSU / ESCID çarpma tertibatı 0.148 m / s sabit bir hıza sahiptir 5 . Özellikle,Se modelleri, klinik hızlarda gözlemlenenden daha düşük olup, genellikle 1.0 m / s 9'u aşmaktadır.

Burada, yüksek çarpma hızı 10 olan farelerde SCI üretmek için, Louisville Yaralanma Sistemi Aparatı (LISA) adı verilen yeni bir yer değiştirme tabanlı kirletici SCI cihazı sunuyoruz. Bu sistem, sabit, tekrarlanabilir bir SCI üretilmesine olanak sağlayarak, omurgayı yaralanma yerine sıkıca sabitleyen bir omurgalı sabitleyici içerir. Cihazın lazer sensörü, doku yer değiştirmesinin kesin olarak belirlenmesini ve sonuçta ortaya çıkan SCI şiddetini sağlar. Omurilik ile temas noktasındaki pistonun hızı 0.5 ila 2 m / s arasında ayarlanabilir. Bu yaralanma parametreleri, klinik olarak görülen travmatik SCI'yi yakından taklit eder.

Protocol

Tüm cerrahi ve hayvan taşıma prosedürleri, Laboratuar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu (Ulusal Araştırma Konseyi) ve Indiana Üniversitesi Tıp Fakültesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanım Komitesi Kılavuzları kapsamında onaylanmış şekilde gerçekleştirildi.

1. Hayvanı Hazırlama ve T10 Spinal Laminektomi Yapma

  1. Bir otoklavda cerrahi aletleri ve metal omurga stabilizatörünü sterilize edin. Ameliyat masasını temizleyin. Isıtma pedini 37 ° C'ye ısıtın. Isıtma pedini ameliyat masasına yerleştirin ve steril cerrahi örtülerle örtün. Ameliyat boyunca steril teknik kullanın.
  2. Bu çalışma için 10 haftalıkken kadın genç yetişkin C57 / 6J farelerini kullanın. Her hayvana bir ketamin (87.7 mg / kg) ve ksilazin (12.3 mg / kg) karışımı intraperitonal (ip) enjeksiyonu ile anestezi uygulayın. Tam bir anestezi teyit etmek için pençenin sıkışmasına neden olan bir ağrı kesici uyarılmaya tepki göstermeden onaylayın. ng>
    1. Buprenorfin (0.01-0.05 mg / kg), analjezik bir ajan ve karprofen (5 mg / kg), deri altı anti-inflamatuar ilaç subkütan olarak uygulayın.
  3. Elektrikli bir kesme aleti kullanarak saçları torakolumbar omurganın üzerinden tıraş edin. Cildinizi betadin çözeltisi ve% 70 alkol mendili ile ovun.
  4. Ameliyat sırasında gözlerin kurumasına engel olmak için gözlere oftalmik merhem uygulayın.
  5. Neşterle, 9-11 . Torakal vertebral tabakaları açığa çıkarmak için hayvanın arkasında 1.5 cm'lik bir orta hat cilt insizyonu yapın. Subkütan yağ dokusunu rostral olarak itin. Paraspinal kasları spinöz proseslerden ve tabakalardan uzakta, her iki taraftaki yan fasetlere doğru ayırın.
  6. Fareyi dengeleyicinin U-şeklinde çukurunun üzerine yerleştirin ( Şekil 2A Ve 2B ). Paslanmaz çelik kolları, T10 omurunun açıktaki yüzlerinin altında iki yönlü olarak sıkıştırın (G "> Şekil 4A) ve kollara tutturulmuş başparmak vidalarını kullanarak sıkın ( Şekil 2A ).
  7. Omurilik üzerinde dura materyali açığa çıkaran bir mikro ronjör kullanarak T10 spinöz prosesi ve laminayı (laminektomi) çıkarın ( Şekil 4B ).

2. LISA İmpaktörünü Kullanarak T10 Contozisyon Hasarını Gerçekleştirme

  1. Bu çalışma için sıkıştırılmış azotu 20 PSI veya 138 kPa'ya ayarlamak için azot tankı üzerindeki basınç regülatörünün düğmesini çevirin ( Şekil 1A ).
    NOT: Basınç 10-120 PSI arasında ayarlanabilir. Daha yüksek bir basınç, daha hızlı bir darbeye neden olacaktır. 1,2 mm çaplı SCI cihaz ucu fareler için tasarlanmıştır ve sıçanlar için 2,2 mm çapında uç tasarlanmıştır. Farelerden sıçanlara geçiş yapılırken, daha büyük çaplı uç, metal uca bir halka eklenerek oluşturulabilir (kimlik 1.2 mm / oda 2.2 mm). Bu farelerde 1.2 mm uç kullandık SCItudy. Kullanmadan önce SCI ucunu sterilize edin.
  2. Yazılımı başlatmak için bilgisayarı açın. Çarpıcı ucunu tamamen uzatılmış konuma getirmek için Düğme 1'i ( Şekil 1B ) basınız ( Şekil 3A -1 ).
    NOT: Düğme 1'in işlevi pnömatik silindiri elle etkinleştirmek veya devre dışı bırakmaktır.
  3. Sahne üzerine U şeklindeki kap fareyle yerleştirin ( Şekil 2B ). Montaj parçasının başparmak vidalarını sıkarak sahneyi yerinde sabitleyin ( Şekil 2B ).
  4. "SET SIFIR DÜZEYİ" alanının (yeşil) altında, "OKUMAYI BAŞLAT" düğmesini tıklatarak ( ªekil 3A ), tamamen uzatılmış plançer ucuna olan mesafeyi ölçen bir lazer sensörü ile sıfır seviyesini ayarlayın. Mesafe, bu bölgedeki "Aralık" parametresinde gösterilecektir ( Şekil 3A ). "Sıfırlama" düğmesini tıklayın ( Şekil 3A'da gösterilen 8.951 mm) mm cinsinden bir sayı görünecektir.
  5. Darbe ucunu geri çekmek için Düğme 1'e ( Şekil 1B ) basınız ( Şekil 3B -1 , bir üst ok ile gösterilmiştir) ve Bağlantı Vidası 1'in kilidini açınız ( Şekil 2B ). Vidayı lazer ışını yolundan uzaklaştıracak doğru konuma çekin ( Şekil 3B -1 , yanal ok ile gösterilir) ve vidayı kilitlemek için vidayı saat yönünde 90 derece çevirin.
  6. Lazer ışını maruz kalan dorsal spinal kordun merkezine odaklamak için ön ve yan mikroişlemcileri ( Şekil 1C ) ayarlayarak sahne hareket ettirin. Yaralanma yerinin hedeflenmesinden sonra, "HATA YAPMAYIN" başlığı altındaki "OKUMAYI BAŞLAT" düğmesine tıklayarak doku mesafesini ölçünEVEL "bölgesi (mavi) ( Şekil 3B ve 3B-1 ).
  7. İstenilen yer değiştirme parametresine ( örneğin, "Yaralanma" parametre kutusunda gösterilen 0.500 mm'ye) ulaşmak için "YARALANIN SEVİYESİNİ ALIN" alanına dikey mikro sürücüyle ( Şekil 1C ) sensör ve omurilik arasındaki mesafeyi yavaşça ayarlayın (Mavi) ( Şekil 3B ).
    1. Arzu edilen yaralanma yer değiştirmesine erişildiğinde, doku mesafesini kaydedin ( örneğin, "Aralık" parametre kutusunda gösterilen 8.451 mm) ( Şekil 3B ). İstenen yer değiştirmeyi (Yaralanma) = uç mesafesi (Sıfır) - doku mesafesini (Aralık) ( Şekil 3B ) tanımlayın. İstenilen yaralanma ( örn. 0.500 mm doku deplasmanı) ulaşıldığında ( Şekil 3B ), "HATA ZİDİRLATMASI" alanının altındaki "HATALARINIZI KONTROL EDİN" düğmesine tıklayın.Yaralanma ayarlayın.
  8. Vidayı 1 saat 90 ° döndürerek vidanın kilidini açın, çarpma ucunu lazer ışınının yörüngesine geri itin ( Şekil 3C -1 , okla gösterilen yönde) ve vidayı saat yönünde 90 ° döndürerek kilitleyin.
  9. Etkiyi uygulamak için kırmızı "RUN DENEY" bölgesinin altındaki Çalıştır düğmesini tıklayın ( Şekil 3C ). Bu bölgenin altındaki parametre kutuları, yaralanma zamanı, kuvvet (mV), hız (m / s) ve yaralanma yer değiştirmesi (mm) ( Şekil 3C ) gösterecektir.
  10. Tüm yaralanma verileri kaydedildikten ve kaydedildikten sonra, sahnedeki fareyle U şeklindeki yalakayı çıkarın. Cerrahi bir mikroskop altında omurilik hasarını görsel olarak onaylayın ( Şekil 4C ).
  11. Paravertebral kasları, yüzeyel fasyayı ve cildi, 3-0 ipekle sürekli sütür kullanarak dikin (Henry Schein, 776-SK).
  12. Enjekte etmek1 mL% 0.9'luk salin ile hidrasyon için subkutan yoldan alın ve tam bir bilinç elde edilinceye kadar sıcaklık kontrollü bir ped üzerine koyun. Fare, erişilebilir yiyecek ve su içeren kafese yerleştirin.
  13. Ameliyat sonrası bakım için, spontan mesane işeme dönene kadar mesaneyi manuel olarak ifade edin. Analjezik için, 2 gün süreyle 8-12 saat / gün Buprenorfin (0.05-2.0 mg / kg, SQ) enjekte edin. Mesane enfeksiyonu ortaya çıkarsa, 7-10 gün süreyle Baytril (SQ, 5-10 mg / kg, 0.1 mL, günlük 1 doz) enjekte edin. Bölgesel / sistemik enfeksiyon ortaya çıkarsa, 4 gün boyunca Gentamisin (SQ, 5-8 mg / kg, 1 mL steril tuzlu suda her 8-12 saatte seyreltilir) enjekte edin.
  14. SCI'den 14 gün sonra dikiş iplerini çıkartın.
  15. Hasar sonrası 42. günde, fareler perfüzyon yoluyla kurban edilecek. 1.2 olarak uygun anestezi yapıldıktan sonra, 0.01 M PBS'de 30 ml (0.01M) fosfat tamponlu salin (PBS) ve 30 ml% 4 paraformaldehid ile perfüze edilecektir. Lezyon epik dahil omuriliğin bir santimetresiBölümleme ve histolojik analizler için toplanır ve işlenir.

Representative Results

Bu cihaz beş ana bileşenden oluşur: (1) çarpma uçlu bir gövde ( Şekil 1C ), (2) yazılımlı bir bilgisayar ( Şekil 1B ), (3) bir elektrik kontrol kutusu ( Şekil 1B ), (4) a Vertebral stabilizatör ( Şekil 2A ) ve (5) pnömatik kontrol sistemi için sıkıştırılmış hava ( Şekil 1A ). Hassas doku yer değiştirmesini başlatmak için sistem, tamamen uzatılmış piston ipucu ve hedeflenen omurilik dorsal yüzeyi arasındaki mesafeyi ölçmek için bir lazer sensörüne güvenir. Yazılım, lazer ışınının yalnızca çarpma tertibatının yansıtıcı yüzeyine ulaşması nedeniyle ucu 4 mm kalınlığında tutmaktadır ( Şekil 2B ve Şekil 3A -1 ). Piston ucunun yerleştirilebileceği iki konum vardır: (1) iN Lazer ışınının yolunda ( Şekil 3A -1 ) veya (2) lazer ışınından uzaktaki yanal bir konumda ( Şekil 3B -1 ). Piston lazer ışını yolundayken ( Şekil 3A -1 ) çarpma tertibatının ucundan mesafeyi ölçer ve uzatma ve geri çekme arasındaki hareket esnasında çarpma ucunun hızını izler. Piston, lazer ışını yolundan uzaktaki yanal konumdayken ( Şekil 3B -1 ), lazer ile omurilik arasındaki mesafe ölçülür.

Vertebral stabilizatörümüzü kullanarak T10 vertebranın stabilize edilmesi, işlemin ayrılmaz bir bileşenidir ( Şekil 2A ) 10 , 11 . Lazer sensörünü kullanarak güvenilir uzaklık ölçümleri,Hedef varlığı, hareket varsa bozulabilir. Bu sistemin doğruluğunu ve tutarlılığını belirlemek için, 8 fareye 0.5 mm yer değiştirme yaralanmaları yapıldı. Bu hayvanlar, ± 0.001 mm (± SD) bir deplasman değişkenliği göstererek, sistemin son derecede doğru ve tekrarlanabilir olduğunu gösteriyor. Şekil 4 , stabilizördeki ( Şekil 4A ) hareketsizleştirilmiş hedef vertebrayı ve cerrahi bir mikroskop altında kontüzyona ( Şekil 4B ) ve sonra ( Şekil 4C ) maruz kalan T10 omuriliğini göstermektedir.

Basınçlı havanın basıncı, yaralanma anındaki çarpma kuvvetinin hızını kontrol eder. Verilerimiz, 138 kPa basınçta çarpma hızının 0.81 ± 0.0345 m / s (ortalama ± SD) olduğunu göstermektedir. Elektrik kutusu kumandaları üzerindeki düğme ( Şekil 1B )Yaralanmayı takiben ip kablosu temasının süresi (bekleme süresi) ve 0 ila 5,000 ms arasında ayarlanabilir. Çoğu deneyde ip ucu kalma süresi, 0.32 ± 0.0147 s (ortalama ± SD) olarak belirlenmiştir ( Şekil 5 ). Bu cihazı kullanarak ciddiyetle bağlı kontüzif yaralanmalar yetişkin farelerde 0 mm (sahte kontrol), 0.2 mm (hafif yaralanma), 0.5 mm (orta derecede yaralanma) ve 0.8 mm (ciddi yaralanma) doku yer değiştirmeleri ile üretilebilir ( Şekil 6 ).

Şekil 1
Şekil 1: Louisville Yaralanma Sistem Aleti (LISA). ( A ) Sistem çarpma tertibatı, bir kontrol sistemi ve bir basınçlı hava kaynağı içermektedir. ( B ) Kontrol sistemi bir kontrol kutusu ve bir dizüstü bilgisayar içermektedir. Kontrol kutusunun yazılım ve kontrol düğmeleri kullanıcıyaYaralanma parametrelerini söyle. ( C ) Lazer sensörü cihazın ana bileşenidir ve yaralanma hedefinin pozisyonunu, omurgadan sensöre olan mesafeyi ve yaralanma hızını ölçer. Darbe ucunun hızlı aşağı ve yukarı hareketi basınçlı hava ile sağlanmaktadır. Hasarın yeri ve doku yer değiştirmesinin ciddiyeti, hareketi üç boyutlu kontrol eden mikroişlemciler tarafından ayarlanır. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.

şekil 2
Şekil 2: Stabilizatör ve Fare Tutacağı. ( A ) Omurga sabitleyicileri, farenin omurgasını tutmak için U şeklinde bir çukur ve iki metal koldan oluşur. ( B ) Stabilizatör daha sonra çarpma tertibatı üzerine monte edilir. TO kırmızı çizgi lazer ışınının yolunu belirtir. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.

Şekil 3
Şekil 3: Bir Contusive SCI Oluşturma Metodu. ( A - C ) Üç yaralanma parametresi / bölgesi olan Grafik Kullanıcı Arayüzü (GUI) yazılımı gösterilmiştir. ( A , A-1 ) Yeşil bölge (SET ZERO LEVEL) pistonu ucunun mesafesini kalibre eder. Kırmızı çizgi, lazer ışınının yolunu belirtir. ( B , B-1 ) Mavi bölge yaralanma seviyesini ayarlamak için kullanılır (SET JOUR LEVEL). Darbe cihazı yukarı kaldırılır ve lazer ışının sıfır seviyesini ayarlamak için omuriliğin sırt yüzeyine erişmesini sağlamak için yanlamasına sağa doğru hareket ettirilir. Kırmızı çizgi lazer b'yi gösterir Eam yolu. ( C , C-1 ) Darbeden önce, ucu yaralanmayı (RUN) gerçekleştirmek için ucu geri lazer ışınına yönlendirilir. Yaralanma parametreleri kırmızı bölgenin altındadır (RUN DENEYİ). Kırmızı çizgi, lazer ışınının yolunu belirtir. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.

Şekil 4
Şekil 4: Yaralanmaya Maruz Kalma ve Değerlendirme. ( A ) Omurga sabitleyicisinin metal kolları T10 omurgasını stabilize eder. ( B ) omuriliği açığa çıkarmak için T10 laminektomi, sırt damarları açıkça görüldü. ( C ) Omuriliğin dorsal yüzeyindeki darbe kaynaklı kontüzyon (ok) yaralanmayı teyit eder. Ölçek çubuğu = 2 mm.G4large.jpg "target =" _ blank "> Bu figürde daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.

Şekil 5
Şekil 5: Yaralanma Parametreleri. Tutarlı yaralanma parametreleri, doku yer değiştirmesi (mm), yaralanma hızı (m / s) ve uç kalış süresi (ler) i içerir. N = 8, Ortalama ± SD. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.

Şekil 6
Şekil 6: Histolojik Değerlendirme. Spinal kordların, Cresyl Violet ve Eosin ile boyanan temsili kesitleri, ( A ) sahte (0 mm), ( B ) hafif (0.2 mm), ( C) D ) şiddetli (0.8 mm) kontüzif SKY'leri T10'da LISA cihazı kullandı. Yaralanma merkezindeki görüntüler çekildi. Ölçek çubuğu = 500 μm. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.

Discussion

1911'de Allen, köpekler 12'nin maruz kalmış omurilik kordlarında yaralanmalara neden olmak için sabit bir ağırlık kullanarak ilk ağırlık düşüş modelini tarif etti. Benzer düşme düşüş modelleri, NYU / MASCIS çarpma tertibatı 3 , 6 , 13 , 14 dahil olmak üzere Allen modeline dayalı olarak geliştirildi. Ağırlık düşüş modeline ek olarak, diğer SCI cihazları da oluşturuldu. OSU / ESCID 5 , 7 modeli yaralanma şiddetini kontrol etmek için bir doku değiştirme mekanizması kullanır ve IH modeli 4,8, kademeli bir SCI oluşturmak için kuvvet kullanır. Bu sistemlerde, vertebral stabilizasyon, burun ve kaudal spinöz proseslerin hasar alanına sıkıştırılmasıyla elde edilir. Bu cihazlar, özellikle 0.33 - 0.9 m / s (NYU / MASCIS), 0.148 m / s (OSU / ESCID) düşük yaralanma hızları kullanırlar;Ve 0.13 m / s (İH). Rstral ve kaudal spinöz prosesleri stabilize etmek, çarpma esnasında omurga esnekliği ve omurga hareketine neden olabilir ve bu da yaralanma hassasiyetini etkileyebilir.

LISA yöntemi, özellikle omurga instabilitesi ve düşük yaralanma hızı açısından mevcut modellerin eksikliklerinin üstesinden gelmeye çalışmaktadır. Bu yöntem, bilateral faset stabilizasyonunu kullanır ve yaralanma ile ilişkili hareket eserlerinden kaçınır. Bu cihaz, 0.5-2 m / s 11 , 15 arasında ayarlanabilen yüksek etkili bir hız kullanmaktadır. Lazer sensörü ESCID modelinde kullanılan Ling Vibratör'den daha ileri seviyedeydi ve doku temasını gerektirmeden omuriliğin yüzeyinden olan mesafeyi hassas bir şekilde ölçer. Model başlangıçta sıçan SCI üretmek üzere geliştirildi ve şimdi farelerde ve insan olmayan primatlarda 16 değişiklikler yaparak SCI üretmek üzere uyarlandı.

Omurga stAbilizasyon, tüm deneysel SCI yöntemlerinde, özellikle doku yer değiştirme modellerinde değişkenliği azaltır. Lazer mesafe sensörü, solunum hareketleri sırasında omuriliğin doku yer değiştirmesinin büyüklüğünü belirler. Lazerin odaklandığı omuriliğin burulma noktasının vurduğu aynı noktanın olması önemlidir. Bu adım, çarpma uçları ve lazer ışını hizalandığında kalibrasyon adımı ( Şekil 3 ) sırasında gerçekleştirilir. Bu modelin potansiyel zayıflığı, dokuların yer değiştirmesinin büyüklüğünün dura yüzeyinden ölçülmesidir. Dura kalınlığı hayvanlar arasında ihmal edilebilir bir fark oluştursa da, beyin omurilik sıvısı (BOS) ile doldurulmuş subaraknoid alanda belirgin değişkenlik olabilir. Yaralanma sonuçlarındaki değişkenlik, küçük doku yer değiştirmesini kullanarak çok hafif bir kontüzyon yaralanması üretirken ortaya çıkabilir. Genel olarak, yaralanmanın tutarlılığı esas olarak bağlıdırDoku deplasmanının doğruluğuna ve ayrıca pistonun hızı ve doku temas süresine bağlıdır.

Doku yer değiştirmesi aralığı geniş (doğruluk: 0-10 ± 0.005 mm). Kemirgenlerde ve insan olmayan primatlardaki daha önceki pilot verilere ve yayınlanmış bilgiye dayanarak, SC'nin ön-arka çapının% 20'lik bir yer değiştirmesi hafif bir SCI,% 30-40'lık bir yer değiştirme orta SCI ve% 50'den fazla yer değiştirme üretir 1 m / s hızında şiddetli SCI üretir. Hayvan türüne bağlı olarak hafif farklılıklar olacaktır. Bekleme süresi, bir zaman rölesi kullanarak 0 ila 5 saniye arasında ayarlanabilir. Çalışmamızda, bekleme süresi 300 ms olarak ayarlanmıştır. Bu, NYU ve IH modelleri de dahil olmak üzere diğer SCI aygıtlarının bekleme sürelerini çoğaltmak için kolayca ayarlanabilir.

Özetle, yetişkin farelerde kontüzif SCI'ye yer değiştirme tabanlı bir model geliştirdik. Model, bilateral spinal yamtakları stabilize etmek için kordondan kaçınarak U şeklinde bir stabilizatör kullanırKord bezi yüzeyinin lazer kılavuzlu ölçümü ile ilişkili hareket eserleridir. Bu model 0.5-2 m / s'lik yüksek hızlı kord yaralanmaları üretebilir. Lazer sensörü, hız ve çarpma yüzeyine olan uzaklığı belirlemek için geleneksel yöntemden daha doğrudur. Model omurilik yaralanmalarını hafiften şiddetliye kadar her seviyede üretebilir. Değiştirildiğinde, bu cihaz sıçanlarda ve insan olmayan primatlar gibi büyük hayvanlarda da yaralanmalara neden olabilir.

Disclosures

Christopher B. Shields, MD, Louisville Impactor System, LLC tarafından üretilen Louisville Yaralanma Sistemi Aparatı'nın (LISA) mülkiyetindedir.

Acknowledgements

Bu çalışma kısmen NIH NS059622, NS073636, DOD CDMRP W81XWH-12-1-0562 tarafından desteklenmiştir; ABD Gazi İşleri Bakanlığı'ndan Merhere İnceleme Ödülü I01 BX002356; Craig H Neilsen Vakfı 296749; Indiana Spinal Cord ve Beyin Hasarı Araştırma Vakfı ve Mari Hulman George Teşvik Fonu (XMX); Norton Healthcare, Louisville, KY (YPZ); Indiana Eyaleti ISDH 13679 (XW); Ve NeuroCures Vakfı.

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