رواية الفقري طريقة لتحقيق الاستقرار لإنتاج Contusive إصابة الحبل الشوكي
Summary
استقرار الفقري ضروري لتقليل التباين، وإنتاج إصابات في النخاع الشوكي التجريبية متسقة. باستخدام استقرار الجهاز مخصصة بالتزامن مع الجهاز المسبار جامعة نيويورك / MASCIS، لقد أثبتنا هنا المعدات والإجراءات المناسبة لتوليد عنق الرحم (C5) إصابات في النخاع استنساخه HEMI-contusive العمود الفقري لدى الفئران البالغة.
Abstract
عنق الرحم إصابة الحبل الشوكي الحيوانية سريريا ذات الصلة (SCI) نماذج ضرورية لتطوير واختبار العلاجات المحتملة؛ ومع ذلك، وإنتاج SCI عنق الرحم يمكن الاعتماد عليها أمر صعب نظرا لعدم وجود طرق مرضية من الاستقرار الفقري. الطريقة التقليدية لتثبيت العمود الفقري هو تعليق العمود الفقري العنقي منقاري والذيلية عبر المشابك التي تعلق على العمليات الشائكة عنق الرحم. ومع ذلك، فشل هذا الأسلوب من الاستقرار لمنع الأنسجة ذات العوائد خلال كدمة باسم عمليات العمود الفقري العنقية هي قصيرة جدا بحيث لا يمكن تأمينها بشكل فعال من قبل المشابك (الشكل 1). نحن هنا نقدم طريقة جديدة لتحقيق الاستقرار تماما فقرة الرقبية على نفس المستوى من إصابة التأثير. هذه الطريقة تقلل بشكل فعال حركة العمود الفقري في موقع التأثير، مما يحسن بشكل كبير من إنتاج صارف الإنمائية المتخصصة متسقة. ونحن نقدم وصف البصرية للمعدات (الشكل 2-4)، طريقةالصورة، وبروتوكول خطوة بخطوة لتحقيق الاستقرار في عنق الرحم 5 فقرة (C5) من الفئران الكبار، لأداء الثقب (الشكل 5)، وتنتج SCI contusive بعد ذلك. على الرغم من أن نظهر فقط عنق الرحم نصفي كدمة باستخدام جهاز المسبار جامعة نيويورك / MASCIS، هذه التقنية لتحقيق الاستقرار في العمود الفقري يمكن تطبيقها على مناطق أخرى من الحبل الشوكي، أو تكييفها لأجهزة SCI الأخرى. تحسين التعرض الحبل الشوكي وتثبيت الاستقرار من خلال الفقري قد يكون من المفيد لإنتاج إصابات تتفق وموثوق بها إلى الحبل الشوكي. ويمكن أيضا أن هذه الطريقة الاستقرار الفقري أن تستخدم لحقن المجسم من الخلايا واستشفاف، والتصوير باستخدام اثنين من الفوتون المجهري في مختلف الدراسات العصبية الحيوية.
Introduction
قوة ميكانيكية ثابتة وقابلة للتكرار على أنسجة العمود الفقري الهدف أمر بالغ الأهمية لتقليل التباين الوظيفي والنسيجي وناجحة لإنشاء contusive إصابة الحبل الشوكي (النخاع الشوكي) نماذج 1-7. مقدار القوة المطبقة على المنطقة المستهدفة من الحبل الشوكي يعتمد على الأساليب المستخدمة لتحقيق الاستقرار في العمود الفقري. التحول الموضعية في العمود الفقري الهدف أثناء الاتصال بين المكبس تأثير والحبل الشوكي يغير من قوة الإصابة الناتجة. وعنق الرحم نموذج SCI contusive هو نموذج أكثر أهمية سريريا من الأشكال الأخرى من اصابات النخاع الشوكي، كما ما يقرب من 50٪ من الحالات SCI الإنسان تحدث على هذا المستوى 8، وقد تم تنفيذ العديد من الدراسات SCI باستخدام نماذج اصابة عنق الرحم الحيوانية 9-14. على الرغم من أن نماذج SCI contusive غالبا ما تستخدم نوعا من الاستقرار قبل لقط الأمامي عمليات العمود الفقري والخلفية إلى موقع الإصابة، وهذا إعداد صعب لإنتاج SCI عنق الرحم. و# 160؛ كما هو مبين في هذه المظاهرة، وطريقة لتحقيق الاستقرار وضعنا هو مفيد في قدرتها على زيادة كل من الجودة واستنساخ إصابة كدمة. بشكل خاص، تأسست هذه الطريقة الاستقرار الفقري في محاولة لتعديل أوجه القصور والتحديات من نماذج أخرى: 1) التغير في العمود الفقري مما أسفر تحت قوة تأثير قد تحدث من قبل تحامل العمليات الشائكة الظهرية المجاور منقاري والذيلية إلى الثقب. درجة التحول الفقري تعتمد على عدد من المفاصل الفقرية بين تأثير والفقرات التي استقرت (الشكل 1). ولذلك، وشملت أكثر من المفاصل وأقل استقرارا ويصبح العمود الفقري. 2) عمليات الظهرية الشوكية هي هشة وسبب فشل المشبك نتيجة لكسر عملية الشائكة أو المشبك الانزلاق العملية؛ و3) العمليات الشائكة على هذه الفقرات هي قصيرة للغاية بين C3 إلى T1 فقرات مقارنة مع أولئك من VERTE الصدريالمنحدر، مما يجعل من الصعب استخدام المشابك التقليدية لفهم العمليات الشائكة لتحقيق الاستقرار في العمود الفقري العنقي.
نحن هنا وصف طريقة جديدة لتحقيق الاستقرار في العمود الفقري لإنتاج C5 contusive SCI في الإناث البالغات الفئران سبراغ داولي. هذه الطريقة يمكن أن تستخدم لتحقيق الاستقرار في مستويات أخرى من العمود الفقري والحبل الشوكي، وتقارن بشكل جيد مع غيرها من الأجهزة SCI contusive، بما في ذلك الحبل جامعة نيويورك / متعددة المراكز الحيوانية العمود الفقري دراسة الإصابات (جامعة نيويورك / MASCIS) المسبار 15 (الشكل 2) ، أنظمة الدقة والأجهزة، LLC اللانهائي الأفق (IH) جهاز 16، جامعة ولاية أوهايو / الكهرومغناطيسية الحبل الشوكي جهاز إصابة 1، وجهاز النظام الإصابات لويزفيل (LISA) 17، والسماح للاستخدام على نطاق واسع في مجال البحوث اصابات النخاع الشوكي.
Protocol
Representative Results
Discussion
هنا أننا أظهرنا العمود الفقري طريقة تثبيت عنق الرحم لإنتاج أحادي الجانب contusive SCI في C5. هذه الطريقة الاستقرار يزيد من دقة الصدمة تشريحيا وتنتج ثابت عجز وظيفي 13،18. في النماذج الأخرى التي تعتمد على ظهري لقط من العمليات الشائكة، من خطر تلف عملية الشائكة أو مفرزة من المشابك من فقرة مرتفع جدا. هذه النماذج قد تسمح أيضا العمود الفقري كبيرا في التحول ويحقق من القوة كدمة وطبيعة مرنة في العمود الفقري والأعمدة الفقرية (1A الشكل وباء). الأنسجة ذات العوائد يغير وقت الاتصال الغطاس الأنسجة والنتائج في قوة الإصابة لا يمكن التنبؤ بها (الشكل 1A-B & 6B). يوفر لنا الاستقرار الفقري وصفها أيضا فوائد أخرى لإعداد الجراحي: 1) هذه الطريقة تستقر بشكل كامل فقرات تركزت في C5 تحتالمجهر الجراحي مما يزيد من دقة laminectomies (الشكل 1C)؛ 2) شنت الحيوان داخل استقرار على شكل حرف U يمكن اتخاذها مباشرة من الموقع الجراحي إلى المرفق تصاعد حسب الطلب، والذي يتجنب إجراءات إعادة التنضيد الحيوان على أجهزة SCI ويوفر الوقت. و3) تحقيق الاستقرار في فقرات على مستوى الإصابة والظهرية والذيلية مباشرة إلى الموقع المقصود من الإصابة يمكن أن تقلل إلى حد كبير من حركة الجسم الناجمة عن التنفس، مقياس آخر للحد من التقلبات.
والميزة الرئيسية لاستخدام هذه الطريقة الاستقرار هو المبلغ المخفض من العائد، أو حركة البطنية من النخاع الشوكي والعمود على التأثير. على أساس الفيزياء بسيط اصابة كدمة، والقوة والطاقة للتأثير نقل من قضيب إلى الحبل الشوكي، من الناحية المثالية مع الحبل استيعاب هذه الطاقة في موقع التأثير. ومع ذلك، إذا غلة العمود الفقري تحت الحبل، كما هو محتملفي ظهري طريقة لقط الشائكة (الشكل 1A & B)، والقوة الفعلية المطبقة على الحبل وانخفضت ومتغير، وهذا يتوقف على درجة من الغلة.
على الرغم من أن هذا الفيديو يوضح الإجراء بأكمله نموذج SCI contusive عنق الرحم، وجوهر هذه المادة هو إدخال طريقة لتحقيق الاستقرار في العمود الفقري التي نستخدمها في تطبيقات مختلفة في مختبرنا، وتحديدا للدراسات اصابات النخاع الشوكي. وقد تم استخدام نسخة معدلة من هذا الجهاز الاستقرار والأسلوب على الفئران SCI 23. هذه طريقة بسيطة لتثبيت العمود الفقري هو مفيد للغاية للبحث SCI، ونحن قد استخدمت سابقا هذه الطريقة والمعدات لأداء كدمة الصدري فضلا عن تهتك نماذج اصابات النخاع الشوكي. مختبر آخر قد وصفت مؤخرا الاختلاف من هذا النوع من الاستقرار للإصابة عنق الرحم في هذه المجلة 22. وخلاصة القول، ونحن نقدم هذه الطريقة الاستقرار الفقري الرواية إلى عدة surgicإجراءات آل لتوليد استنساخه SCI التجريبية بدءا من الثقب لإنتاج الاصابة. فوائد هذا الجهاز الاستقرار لا تقتصر على عنق الرحم كدمة في النخاع الشوكي، كما تم تكييف هذه الطريقة الاستقرار لمجموعة واسعة من التجارب مثل الحقن داخل العمود الفقري، وزرع الخلوي، وجمع CSF من الصهريج الكبير، وتنصيف transection الإصابات، إصابات كدمة الصدري، في مجال التصوير فيفو توظف المجهري اثنين الفوتون، وتسجيل الكهربية الشوكي. وزيادة نوعية العمليات الجراحية والإصابات في العمود الفقري والحد من تقلب التجريبية مساعدة في توفير نظرة ثاقبة الآليات الحقيقية للإصابة والانتعاش، وفحص آثار العلاجات المختلفة على اضطراب المدمر لاصابات النخاع الشوكي.
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة [NS36350، NS52290، وNS50243 إلى X-MX]. ماري هولمان صندوق جورج الأوقاف. دولة إنديانا. وجائزة روث L. كيرشتاين القومي للبحوث الخدمة (NRSA) 1F31NS071863 إلى CLW
Materials
| Purdue Products Betadine Surgical Scrub | Fisher Scientific | 19-027132 | |
| Dukal Gauze Sponges | Fisher Scientific | 22-415-490 | |
| Ketamine (87.7 mg/kg)/Xylazine (12.3 mg/kg) | Webster Veterinary | 07-881-9413, 07-890-5745 | |
| Decon Ethanol 200 Proof | Fisher Scientific | 04-355-450 | |
| Artificial Tears Eye Ointment | Webster Veterinary | 07-870-5261 | |
| Antiobiotic Ointment | Webster Veterinary | 07-877-0876 | |
| Cotton Tipped Applicators | Fisher Scientific | 1006015 | |
| 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 | |
| Fine Forceps | Fine Science Tools | 11223-20 | |
| Hemostat | Fine Science Tools | 13004-14 | |
| Scalpel | Fine Science Tools | 10003-12 | |
| Scalpel Blade #15 | Fisher Scientific | 10015-00 | |
| EZ Clips | Fisher Scientific | 59027 | |
| Sterile sutures | Fine Science Tools | 12051-10 | |
| Instrument Sterilizer | Fine Science Tools | 14040-10 | |
| 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 |
Riferimenti
- Noyes, D. H. Electromechanical impactor for producing experimental spinal cord injury in animals. Med. Biol. Eng. Comput. 25 (3), 335-340 (1987).
- Behrmann, D. L., Bresnahan, J. C., Beattie, M. S., Shah, B. R. Spinal cord injury produced by consistent mechanical displacement of the cord in rats: behavioral and histologic analysis. J. Neurotrauma. 9 (3), 197-217 (1992).
- Stokes, B. T., Noyes, D. H., Behrmann, D. L. An electromechanical spinal injury technique with dynamic sensitivity. J. Neurotrauma. 9 (3), 187-195 (1992).
- Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C., Anderson, D. K., Faden, A. I., Gruner, J. A., Holford, T. R., Hsu, C. Y., Noble, L. J., Nockels, R., Perot, P. L., Salzman, S. K., Young, W. MASCIS evaluation of open field locomotor scores: effects of experience and teamwork on reliability. Multicenter Animal Spinal Cord Injury Study. J. Neurotrauma. 13 (7), 343-359 (1996).
- Jakeman, L. B., Guan, Z., Wei, P., Ponnappan, R., Dzwonczyk, R., Popovich, P. G., Stokes, B. T. Traumatic spinal cord injury produced by controlled contusion in mouse. J. Neurotrauma. 17 (4), 299-319 (2000).
- Young, W. Spinal cord contusion models. Prog. Brain Res. 137, 231-255 (2002).
- Ghasemlou, N., Kerr, B. J., David, S. Tissue displacement and impact force are important contributors to outcome after spinal cord contusion injury. Exp. Neurol. 196 (1), 9-17 (2005).
- DeVivo, M. J., Chen, Y. Trends in new injuries, prevalent cases, and aging with spinal cord injury. Arch. Phys. Med. Rehabil. 92 (3), 332-338 (2011).
- Onifer, S. M., Rodríguez, J. F., Santiago, D. I., Benitez, J. C., Kim, D. T., Brunschwig, J. P., Pacheco, J. T., Perrone, J. V., Llorente, O., Hesse, D. H., Martinez-Arizala, A. Cervical spinal cord injury in the adult rat: assessment of forelimb dysfunction. Restor Neurol Neurosci. 11 (4), 211-223 (1997).
- Schrimsher, G. W., Reier, P. J. Forelimb motor performance following cervical spinal cord contusion injury in the rat. Exp. Neurol. 117 (3), 287-298 (1992).
- Soblosky, J. S., Song, J. H., Dinh, D. H. Graded unilateral cervical spinal cord injury in the rat: evaluation of forelimb recovery and histological effects. Behav. Brain Res. 119 (1), 1-13 (2001).
- Pearse, D. D., Lo, T. P., Cho, K. S., Lynch, M. P., Garg, M. S., Marcillo, A. E., Sanchez, A. R., Cruz, Y., Dietrich, W. D. Histopathological and behavioral characterization of a novel cervical spinal cord displacement contusion injury in the rat. J. Neurotrauma. 22 (6), 680-702 (2005).
- Gensel, J. C., Tovar, C. A., Hamers, F. P., Deibert, R. J., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. Behavioral and histological characterization of unilateral cervical spinal cord contusion injury in rats. J. Neurotrauma. 23 (1), 36-54 (2006).
- Anderson, K. D., Sharp, K. G., Steward, O. Bilateral cervical contusion spinal cord injury in rats. Exp. Neurol. 220 (1), 9-22 (2009).
- Gruner, J. A monitored contusion model of spinal cord injury in the rat. J. Neurotrauma. 9 (2), 123-126 (1992).
- 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).
- 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).
- Walker, C. L., Walker, M. J., Liu, N. K., Risberg, E. C., Gao, X., Chen, J., Xu, X. M. Systemic bisperoxovanadium activates Akt/mTOR, reduces autophagy, and enhances recovery following cervical spinal cord injury. PLoS One. 7 (1), e30012 (2012).
- Irvine, K. A., Ferguson, A. R., Mitchell, K. D., Beattie, S. B., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. A novel method for assessing proximal and distal forelimb function in the rat: the Irvine, Beatties and Bresnahan (IBB) forelimb scale. J. Vis. Exp. (46), 2246 (2010).
- Martinez, M., Brezun, J. M., Bonnier, L., Xerri, C. A new rating scale for open-field evaluation of behavioral recovery after cervical spinal cord injury in rats. J Neurotrauma. 26 (7), 1043-1053 (2009).
- Cao, Q., Zhang, Y. P., Iannotti, C., DeVries, W. H., Xu, X. M., Shields, C. B., Whittemore, S. R. Functional and electrophysiological changes after graded traumatic spinal cord injury in adult rat. Exp. Neurol. 191 Suppl 1, S3-S16 (2005).
- Lee, J. H., Streijger, F., Tigchelaar, S., Maloon, M., Liu, J., Tetzlaff, W., Kwon, B. K. A Contusive Model of Unilateral Cervical Spinal Cord Injury Using the Infinite Horizon Impactor. J. Vis. Exp. (65), e3313 (2012).
- Zhang, Y. P., Walker, M. J., Shields, L. B. E., Wang, X., Walker, C. L., Xu, X. M., et al. Controlled Cervical Laceration Injury in Mice. J. Vis. Exp. (75), e50030 (2013).
