Spinal cord injury models should be highly reproducible. We demonstrate that the calibrated forceps compression model of spinal cord injury is an easy to use surgical method for generating reproducible injuries to the murine spinal cord.
Lesioni compressione del midollo spinale murino sono modelli animali preziosi per lo studio delle lesioni del midollo spinale (SCI) e la terapia rigenerativa vertebrale. La pinza del modello calibrato di lesioni compressione è una comoda, a basso costo, e il modello animale molto riproducibile per SCI. Abbiamo utilizzato un paio di pinze modificati secondo il metodo pubblicato da Plemel et al. (2008) per comprimere lateralmente midollo spinale ad una distanza di 0,35 mm. In questo video, si prova di una laminectomia dorsale per esporre il midollo spinale, seguita da compressione del midollo spinale con la pinza modificati. Nel video, potremo anche affrontare le questioni legate alla cura degli animali da laboratorio paraplegici. Questo modello produce lesioni topi che presentano compromissione nella sensazione, così come la funzione degli arti posteriori locomotoria compromessa. Inoltre, questo metodo di lesioni produce aberrazioni consistenti nella patologia del SCI, come determinato mediante metodi immunoistochimici. Dopo aver visto questo videoeo, gli spettatori dovrebbero essere in grado di determinare le forniture e metodi necessari per la produzione di SCI di diversa gravità nel topo per studi su SCI e / o trattamenti volti ad attenuare impairment dopo l'infortunio.
Modelli animali di SCI sono strumenti preziosi per valutare l'efficacia dei paradigmi terapeutici atti a mitigare i danni in conseguenza di un trauma al midollo spinale. Per necessità sperimentale, questi modelli devono fornire deficit riproducibili in locomotore e comportamenti sensoriali, essere regolabile per produrre lesioni di diversa gravità, e dimostrano che la gravità del pregiudizio correla con il grado di deficit neurologico osservato. Ci sono tre tipi principali di SCI con caratteristiche distinte di lesioni: transection, contusioni, e compressione 1. Brevemente, una lesione transezione è una lacerazione al midollo spinale, lesioni contusione nasce da una breve forza focale applicata al midollo spinale dorsale, e una lesione di compressione si verifica quando una forza viene applicata pregiudizievole al midollo spinale, e può anche essere denominata lesione da schiacciamento 2.
Lesioni complete transection sono clinicamente rare negli esseri umani 3, mentre una contusionelesioni d compressione sono più comuni. Il pregiudizio compressione produce un risultato simile a quello che si trova in SCI umana causata da, per esempio, la compressione tumore o altre forze di compressione pregiudizievoli, e può essere eseguita utilizzando un semplice array di utensili. Contusione e compressione lesioni sono simili in quanto entrambi sono una forza di compressione ed entrambi hanno caratteristiche patologiche simili, come la disorganizzazione citoarchitettonica, e evocano reazioni endogene simili a ferite 1,4. Il modello contusione applica solito questa forza al midollo spinale dorsale usando un apparecchio speciale in modo simile ai casi umani di SCI risultanti da una occlusione della colonna vertebrale 2,5,6. Al contrario, le lesioni compressione possono essere generati da una varietà di metodi di applicazione di una forza laterale o dorsalmente. Metodi di un infortunio di compressione comprendono tarati pinze 7, clip per aneurisma 2, o mettendo un peso direttamente sul midollo spinale 8. Un vantaggio delclip aneurisma è che sono in grado di fornire diverse quantità di forza 9. Il metodo di aggiunta di pesi alla superficie dorsale del midollo spinale direttamente 8 richiede il peso di essere in posto per 10 min, aumentando drasticamente la lunghezza della chirurgia e conseguente incongruenze dovute al posizionamento del peso e movimento dovuto alla respirazione del animale. A causa delle piccole dimensioni di topi, situando animali in apparati specializzati, progettati per l'utilizzo in ratti, come martelli per lesioni contusione, potrebbe essere difficile o provocare lesioni incoerenti 7. Tuttavia, i topi sono disponibili in un'ampia gamma di ceppi transgenici, a differenza degli animali più grandi come topi o conigli che sono molto utili per la ricerca SCI.
Il metodo di utilizzo di pinze Plemel calibrate per comprimere il midollo spinale genera un SCI riproducibile con un alto grado di correlazione tra la gravità pregiudizio e deficit neurologici 7. Questo modello SCI chirurgicogenerato utilizzando una coppia di n ° 5 pinze Dumont modificati che si terrà a parte ad una distanza definita da una resina epossidica metallo o altro ostacolo per evitare la chiusura completa. Questa distanza progettato assicura che la pinza sarà sempre vicino a una certa larghezza in più interventi chirurgici e da diversi utenti. Il vantaggio del metodo Plemel è che i materiali per produrre il forcipe calibrato possono essere facilmente acquistati ed assemblati in laboratorio, senza necessità di attrezzature specializzate. Queste pinze possono sopportare vari cicli di autoclave e sterilizzazione, e la mancanza di un, apparecchiatura ingombrante separato ottimizza interventi chirurgici.
In questo video dimostriamo l'uso chirurgico di una coppia di pinze calibrate sul mouse midollo spinale per generare un pregiudizio compressione. Ci rivolgiamo anche preoccupazioni unici legati alla cura di midollo spinale danneggiato animali da laboratorio per migliorare la loro qualità di vita post-operatorio e ridurre la mortalità.
La scelta di un modello SCI è importante nella progettazione di esperimenti per determinare l'efficacia di trattamenti per casi umani di SCI. Tali esperimenti richiedono un modello animale che è altamente riproducibile limitare variabilità che può generare dati inconcludenti. Essi dovrebbero anche essere di rilevanza clinica per valutare con precisione la condizione umana sono Modeling. A tal fine, la scelta di un infortunio alla compressione o contundente su una resezione è più clinicamente rilevante 3. Tuttavia, martelli e apparati peso goccia per lesioni contusione richiedono l'uso di macchine costoso e complicato. Al contrario, il forcipe calibrato modello di SCI utilizza pinze che sono facili da assemblare da materiali di laboratorio comuni modificato, e la chirurgia richiede solo un passaggio aggiuntivo dopo una laminectomia dorsale standard per esporre il midollo spinale. Tuttavia, uno svantaggio di questo metodo è che la forza di compressione viene sempre applicata lateralmente anziché dorsalmente, comeè più spesso visto in casi clinici umani di SCI 9, e le lesioni di compressione generato utilizzando il metodo influisce in misura maggiore rostrale-caudale di tessuto rispetto ai modelli contusione 1,2. Questo modello è stato dimostrato dai cedenti della tecnica, e noi, per generare riproducibili SCI 7,11, e ben si adatta alle dimensioni di topi. Inoltre, questo modello permette lesioni agli animali per essere valutati dopo trattamenti chirurgici e terapeutici utilizzando una moltitudine di test comportamentali, come il mouse Basso Scala di locomozione e test peli von Frey, per verificare che una coorte di animali condividono la stessa severità pregiudizio e deficit neurologici 7,11-13. Queste stesse tecniche possono essere utilizzati anche per valutare l'efficacia dei trattamenti somministrati agli animali durante gli studi di indagine, che soddisfano i criteri generali per modelli animali utilizzati per valutare le terapie per SCI 2,7.
Il metodo di produzione della pinza calibratas per il modello di lesione è semplice e può essere realizzato con una varietà di metodi differenti. Abbiamo usato il metodo distanziale 11, come pubblicato dalla Plemel 7, e abbiamo modificato anche il forcipe con una piccola vite, che non solo fornisce un metodo più semplice per la creazione del dispositivo di compressione, ma permette anche di versatilità nella regolazione della larghezza di compressione finale, di beneficio per gli studi comparativi. La gamma di opzioni per creare le pinze è quasi illimitata finché il distanziale (s) fornire un mezzo stabili sempre la chiusura della pinza alla stessa distanza e può resistere autoclave e sterilizzazione. I metodi chirurgici descritti all'interno di questo video sono altamente riproducibili di tutti gli utenti, ma è necessario che la cura attenzione quando si esegue la laminectomia e suturando l'animale dopo la procedura è stata eseguita in modo che il midollo spinale non subisce alcuna forze compressive aggiuntivi che possono aumentare la gravità del pregiudizio e confondere esperimenti futuri. </p>
Con una corretta formazione e la pratica, la pinza modello calibrato di lesioni compressione è adatto per l'esecuzione di SCI in topi che imitano i casi clinici osservati negli esseri umani 2,3,7. Grazie alla facilità di creazione di pinze, producendo i topi di diversi gradi di gravità del danno può essere fatto facilmente. Questo sarà di grande beneficio per l'osservazione di effetti genetici sul SCI di diversi gradi di gravità in topi transgenici, nonché valutare l'efficacia dei trapianti di cellule staminali nei topi. La maggior parte degli studi in letteratura sono stati effettuati su ratti causa delle loro dimensioni, il che rende generalmente più facile da eseguire interventi chirurgici. Tuttavia il metodo pubblicato da Plemel et al. 7 e descritto da noi in questo video dovrebbe consentire SCI essere eseguita su topi con grande facilità e riproducibilità.
The authors have nothing to disclose.
Funding for this work was provided by Shriners Hospitals and CIRM fellowships to AMC and AM. We would also like to acknowledge Plemel et al.7 for first designing and publishing the calibrated forceps model.
Name | Company | Catalog No. |
Isoflurane Machine | Smiths Medical PM, Inc | VCT302 |
Isoflurane | Phoenix Pharmaceutical | NDC: 66794-013-25 |
Dissecting Scope | Seiler Precision Microscopes | SSI 202/402 |
Germinator-500 (tool sterilizer) | Thomas Scientific | 3885A20 |
Puralube (Eye Ointment) | Dechra | NDC 17033-211-38 |
Scalpel Handle (#3) | Fine Science Tools | 10003-12 |
Scalpel Blade (#11) | Fisher Scientific | 08-914B |
Retractor (Colibri ) | Fine Science Tools | 17000-03 |
Friedman Pearson Roungeur | Fine Science Tools | 16021-14 |
Vanna (Castroviejo) Scissors | Roboz | RS-5658 |
Tissue Forceps | Fine Science Tools | 11029-14 |
Laminectomy Forceps (Dumont #2) | Fine Science Tools | 11223-20 |
Dumont #5 Forceps | Fine Science Tools | 11252-20 |
Stapler | Fine Science Tools | 12031-07 |
Staples (wound clips) | Reflex7 | 203-1000 |
Sutures | Henry Schein | 101-2636 |
Needles (30 G x ½) | BD Biomedical | 305106 |
Syringe (1 ml) | BD Biomedical | 309659 |
Baytril (enrofloxacin) | Bayer | NADA 140-913 |
Buprenex (buprenorphine) | Cardinal Health | NDC 12496-0757-1 |