نحن نقدم الأنسجة القائم على النزوح الكائن نموذج إصابة الحبل الشوكي التي يمكن أن تنتج إصابة الحبل الشوكي متناغمة متسقة في الفئران الكبار.
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.
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.
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.
The authors have nothing to disclose.
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.
Ketamine (7.2mg/ml)/Xylazine (0.475mg/ml)/Acepromazine | Patterson Veterinary | 07-890-8598/07-869-7632/07-808-1947 | Anesthetic agent |
Buprenorphine(0.03mg/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 |
1ml NORM-JECT | HENKE SASS WOLF | D-78532 | for anethesia/pain relief/antibiotic agent injection |
10ml 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 |