Estabilização vertebral é necessário para minimizar a variabilidade, e para a produção de lesões da medula espinhal experimentais consistentes. Utilizando um aparelho de estabilização personalizado em conjunto com o dispositivo de pêndulo NYU / MASCIS, demonstramos aqui o equipamento e procedimento adequado para gerar cervical (C5) lesões na espinal hemi-contundente reprodutíveis medula em ratos adultos.
Animais cervical lesão medular clinicamente relevante modelos (SIC) são essenciais para o desenvolvimento e teste de terapias potenciais; no entanto, a produção de SCI cervical confiável é difícil devido à falta de métodos satisfatórios de estabilização vertebral. O método convencional para estabilizar a coluna vertebral é suspender a coluna cervical rostral e caudal através de grampos ligados a processos espinhosos cervical. No entanto, este método de estabilização não consegue evitar tecido produzindo durante a contusão como os processos da coluna vertebral cervical são demasiado curto para ser eficazmente protegido por as braçadeiras (Figura 1). Aqui nós introduzimos um novo método para estabilizar completamente a vértebra cervical no mesmo nível da lesão impacto. Este método minimiza eficazmente o movimento da coluna vertebral no local de impacto, o que melhora consideravelmente a produção de SIC consistentes. Nós fornecemos a descrição visual do equipamento (Figura 2-4), métodos, e um protocolo passo-a-passo para a estabilização do 5 vértebra cervical (C5) de ratos adultos, para executar laminectomia (Figura 5) e produzir um SCI contundente posteriormente. Embora apenas se demonstrar de um hemi-contusão cervical utilizando o impactador NYU dispositivo / MASCIS, esta técnica de estabilização vertebral pode ser aplicado a outras regiões da espinal-medula, ou ser adaptado para outros dispositivos de SCI. Melhorar a exposição da medula espinhal e fixação através de estabilização vertebral pode ser valiosa para a produção de lesões consistentes e confiáveis para a medula espinhal. Este método de estabilização vertebral também pode ser utilizado para injecções estereotáxicas de células e os marcadores, e para imagiologia por microscopia de dois fotões em vários estudos neurobiológica.
Força mecânica consistente e replicável no tecido espinhal alvo é fundamental para minimizar a variabilidade funcional e histológico e para o estabelecimento de modelos de sucesso contundente 1-7 lesão medular (LM). A quantidade de força aplicada a uma região alvo da medula espinhal depende dos métodos utilizados para a estabilização da coluna vertebral. Deslocamento posicional da coluna alvo durante o contacto entre o êmbolo de impacto e da medula espinhal altera a força de lesão resultante. O modelo SCI contusão cervical é um modelo clinicamente mais relevante do que outras formas de SCI, como aproximadamente 50% dos casos humanos de LM ocorrer a este nível 8, e vários estudos SCI foram realizados utilizando modelos animais de lesão cervical 9-14. Embora os modelos SCI contusão muitas vezes utilizam alguma forma de estabilização, fixando o anterior processos espinhosos e posterior para o local da lesão, esta preparação é difícil para a produção de SCI cervical. &# 160; Como mostrado nesta demonstração, o método de estabilização que desenvolvemos é vantajoso na sua capacidade para aumentar a qualidade e reprodutibilidade de contusão. Particularmente, este método de estabilização vertebral foi criada em uma tentativa de alterar as deficiências e os desafios de outros modelos: 1) variabilidade na vertebral produzindo sob a força do impacto pode ocorrer por aperto processos espinhosos adjacentes dorsal rostral e caudal à laminectomia. O grau de deslocação vertebral é dependente do número de articulações vertebrais entre o impacto e a vértebra a ser estabilizado (Figura 1). Portanto, quanto mais articulações envolveu a menos estável a coluna vertebral torna-se; 2) os processos espinhosos dorsais são frágeis e falha braçadeira causa como um resultado de fractura processo espinhoso ou o grampo de deslizar fora do processo; e 3) os processos espinhosos sobre estas vértebras são extremamente curto entre o C3 a T1 vértebras em comparação com aqueles da vértebra torácicabrae, o que torna difícil usando grampos tradicionais de compreender os processos espinhosos para a estabilização da coluna cervical.
Descrevemos aqui um novo método de estabilização da coluna vertebral para a produção de C5 contundente SCI em fêmeas adultos de ratos Sprague-Dawley. Este método pode ser usado para a estabilização de outros níveis da coluna vertebral e medula espinhal, e os conjugados de bem com outros dispositivos SCI contusão, incluindo o cabo de New York University / Multicenter animal Spinal Injury Study (NYU / MASCIS) pêndulo 15 (Figura 2) , Sistemas de precisão e Instrumentação, LLC Infinito Horizon (IH) dispositivo 16, da Ohio State University / eletromagnética Spinal Cord Injury dispositivo 1, e o aparelho de Louisville Sistema Injury (LISA) 17, permitindo a utilização generalizada em pesquisa SCI.
Aqui demonstramos um método de estabilização da coluna cervical para a produção unilateral contundente SCI em C5. Este método de estabilização aumenta a precisão do trauma anatomicamente consistente e produz défices funcionais 13,18. Em outros modelos que dependem de aperto dorsal dos processos espinhosos, o risco de danos processo espinhoso ou desprendimento das pinças da vértebra é muito alta. Estes modelos podem também permitir espinha considerável deslocamento e produzindo a partir da força de contusão e a natureza flexível da coluna e as colunas vertebrais (Figura 1A e B). O tecido rendendo altera o tempo de contato de êmbolo de tecido e resulta em vigor lesão imprevisível (Figura 1A-B e 6B). Nossa estabilização vertebral descrita também proporciona outros benefícios para a preparação cirúrgica: 1) este método estabiliza totalmente as vértebras centrado em C5 sob omicroscópio cirúrgico o que aumenta a precisão de laminectomia (Figura 1C); 2) o animal montado dentro do estabilizador em forma de U pode ser tomado diretamente do local cirúrgico para a fixação de montagem personalizado, o que evita o procedimento de remontar o animal em dispositivos SCI e economiza tempo; e 3) estabilizar as vértebras ao nível da lesão e dorsal e caudal directamente no local pretendido da lesão pode diminuir grandemente o movimento do corpo causadas pela respiração, outra medida para reduzir a variabilidade.
A principal vantagem da utilização deste método de estabilização é a quantidade reduzida de ceder, ou movimento ventral da medula espinal e da coluna após o impacto. Com base em simples física de uma contusão, a força e a energia do impacto irá transferir a partir da haste para a medula espinal, de preferência, com o cabo de absorver esta energia no local de impacto. No entanto, se os rendimentos de coluna sob o cabo, tal como é possívelno método de fixação coluna dorsal (Figura 1A e B), a força real aplicada ao cordão é diminuída e variável, dependendo do grau de rendimento.
Embora este vídeo ilustra todo o processo de um modelo SCI contusão cervical, a essência deste artigo é a introdução do método de estabilização da coluna vertebral que usamos em várias aplicações em nosso laboratório, especificamente para estudos SCI. Uma versão modificada deste dispositivo de estabilização e método tem sido utilizado em ratinhos SCI 23. Este método simples de estabilização da coluna é muito útil para a investigação SCI, e nós já usou este método e equipamento para executar contusão torácica, bem como laceração modelos SCI. Outro laboratório descreveu recentemente uma variação desta forma de estabilização de lesão cervical nesta revista 22. Em resumo, nós apresentamos este novo método de estabilização vertebral para vários Surgical procedimentos para gerar reprodutível SCI experimental variando de laminectomia para produção da lesão. Os benefícios do presente dispositivo de estabilização não se limitam a contusão cervical da medula espinhal, como este método de estabilização foi adaptado para uma vasta variedade de experiências, como injecções intra-espinal, o transplante celular, recolha de CSF da cisterna magna, hemi secção e transecção lesões, lesões contusão torácica, em imagem vivo empregando microscopia de dois fótons, e gravação eletrofisiológico espinhal. A melhoria da qualidade dos procedimentos cirúrgicos e de lesões na medula e reduzir a variabilidade experimental vai ajudar a fornecer informações sobre os verdadeiros mecanismos de lesão e recuperação, e examinar os efeitos das terapias diferentes sobre a doença devastadora da SCI.
The authors have nothing to disclose.
Este trabalho foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde [NS36350, NS52290 e NS50243 para X-MX]; Mari Hulman George Endowment Fund; Estado de Indiana; e um Service Award Ruth L. Kirschstein Nacional de Pesquisa (NRSA) 1F31NS071863 para CLW
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Rongeur | Fine Science Tools | 16000-14 | |
Surigical Scissors | Fine Science Tools | 15009-08 | |
Scissors (blunt dissection) | Fine Science Tools | 14040-10 | |
Surgical Retractor | Fine Science Tools | 17005-04 | |
Large Forceps | Fine Science Tools | 11024-18 | |
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Hemostat | Fine Science Tools | 13004-14 | |
Scalpel | Fine Science Tools | 10003-12 | |
Scalpel Blade #15 | Fisher Scientific | 10015-00 | |
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Sterile sutures | Fine Science Tools | 12051-10 | |
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Surgical Stabilizer | Custom Manufactured | N/A | Contact Y. Ping Zhang for details. (yipingzhang50@gmail.com) |
Vertebral Stabilization Bars (clawed endfeet) | Custom Manufactured | N/A | Contact Y. Ping Zhang for details. (yipingzhang50@gmail.com) |
NYU/MASCIS Impactor Device | Custom Manufactured | W. M. Keck Center for Collaborative Neuroscience Rutgers, The State University of New Jersey e-mail: impactor@biology.rutgers.edu |