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.
פציעות דחיסה של חוט השדרה העכברי הן מודלים של בעלי חיים רבי ערך לחקר פגיעה בעמוד השדרה חוט (SCI) וטיפול משובי השדרה. מודל המלקחיים המכויל של פגיעת דחיסה הוא עלות נוחה, נמוכה, ומודל חיה מאוד לשחזור לSCI. אנחנו השתמשנו בזוג מלקחיים שונה בהתאם לשיטה שפורסמה על ידי Plemel et al. (2008) לדחוס רוחבי של חוט השדרה עד למרחק של 0.35 מ"מ. בסרטון הזה, אנו מראים laminectomy גב לחשוף את חוט השדרה, ואחרי דחיסה של חוט השדרה עם המלקחיים שונה. בסרטון, אנחנו גם לטפל בבעיות הקשורות לטיפול בחיות מעבדה משותק. מודל פגיעה זו מייצר עכברים שמפגינים ירידת ערך בתחושה, כמו גם פונקציה של תנועה hindlimb לקויה. יתר על כן, שיטה זו של פגיעה מייצרת סטיות עקביות בפתולוגיה של SCI, כפי שנקבע על ידי שיטות immunohistochemical. לאחר שצפה הווידאו הזהאיו, צופים צריכים להיות מסוגלים לקבוע את הציוד הדרוש ושיטות לייצור SCI של חומרות שונות בעכבר למחקרים על SCI ו / או טיפולים שנועדו למתן ירידת ערך לאחר פציעה.
מודלים של בעלי החיים של SCI הם כלים רבי ערך להערכת היעילות של פרדיגמות טיפוליות שנועדו למתן נזק כתוצאה מטראומה לחוט השדרה. מתוך הכרח ניסיוני, מודלים אלה חייבים לספק גירעונות לשחזור ובהתנהגויות של תנועה חושיות, להיות מתכווננת לייצר פציעות ברמות שונות של חומרה, ולהוכיח כי חומרת פציעה בקורלציה עם התואר של חסר נוירולוגים שנצפה. ישנם שלושה סוגים עיקריים של SCI עם תכונות שונות של פציעה: חיתוך רוחב, חבלה, ודחיסת 1. בקצרה, פציעת חיתוך רוחב הוא חתך לחוט השדרה, פגיעת חבלה נובעת מכוח קצר, מוקד פנה לחוט השדרה הגבי, ופציעת דחיסה מתרחשת כאשר כוח פוגעני מוחל על חוט השדרה, ויכולה להיות גם מכונה פציעה למחוץ 2.
פציעות חיתוך רוחב מלאים קליניות נדירות בבני אדם 3, ואילו חבלהפציעות דחיסת ד נפוצות יותר. פציעת הדחיסה מייצרת תוצאה דומה למה שמצא בSCI אדם הנגרם על ידי, למשל, דחיסת גידול או כוחות דחיסה פוגעניים אחרים, ויכולה להתבצע באמצעות מערך פשוט של כלים. פציעות חבלה ודחיסה דומות שבשניהם כוח דחיסה ושניהם יש תכונות פתולוגיים דומות, כגון חוסר ארגון cytoarchitectonic, ולעורר תגובות אנדוגני דומות לפציעת 1,4. מודל פציעת החבלה בדרך כלל מפעיל כוח זה לחוט השדרה הגבי באמצעות מנגנון מיוחד באופן דומה למקרים של בני אדם SCI כתוצאה מנעיץ של עמוד השדרה 2,5,6. בניגוד לכך, יכולות להיות שנוצרו על ידי דחיסת פציעות מגוון רחב של שיטות הפעלת כוח dorsally או רוחבי. שיטות של פגיעת דחיסה כוללות מכוילות מלקחיים 7, קליפים פרצה 2, או הצבת משקל ישירות על חוט השדרה 8. יתרון שלקטעים מפרצת הוא שהם מסוגלים לספק כמויות שונות של כוח 9. השיטה של הוספת משקולות למשטח הגבי של חוט השדרה ישירות 8 דורשת משקל כדי להיות במקום במשך 10 דקות, באופן דרסטי להגדיל את אורכו של ניתוח וכתוצאה מכך חוסר עקביות בשל מיקום של המשקל והתנועה עקב הנשימה של בעלי חיים. בשל גודלו הקטן של עכברים, הצבת בעלי חיים במנגנונים מיוחדים שנועדו לשימוש בחולדות, כגון impactors לפציעות חבלה, עלולים להיות קשה או לגרום לפציעות עולות בקנה אחד 7. עם זאת, עכברים זמינים במגוון רחב של זנים מהונדסים, שלא כמו בעלי חיים גדולים יותר כגון חולדות או ארנבות, כי הם מאוד שימושיים עבור מחקר SCI.
שיטת Plemel של שימוש במלקחיים מכוילים כדי לדחוס את חוט השדרה יוצרת SCI לשחזור ברמה גבוהה של התאמה בין חומרת פגיעה וחסרת נוירולוגי 7. מודל SCI כירורגית זהנוצר באמצעות זוג מס '5 המלקחיים דומון שונה שיתקיים בנפרד במרחק שהוגדר על ידי שני אפוקסי המתכת או מכשול אחר כדי למנוע את הסגירה מלאה. מרווח מהונדס הדבר מבטיח כי המלקחיים יהיו תמיד קרובים לרוחב מסוים בניתוחים מרובים ועל ידי משתמשים שונים. יתרונה של השיטה הוא שPlemel חומרים כדי לייצר את המלקחיים מכוילים ניתן לרכוש בקלות והורכבו במעבדה ללא צורך בציוד מיוחד. מלקחיים אלה יכולים לעמוד סבבים רבים של מעוקר ועיקור, וחוסר מנגנון נפרד, מגושם מייעל ניתוחים.
בסרטון הזה אנחנו מדגימים את השימוש כירורגית של זוג מלקחיים מכוילים על חוט השדרה העכבר כדי ליצור פגיעת דחיסה. אנחנו גם לענות על חששות ייחודיים הקשורים לטיפול בחיות מעבדה כבל נפצע בעמוד השדרה כדי לשפר את איכות חייהם לאחר ניתוח ולהפחית את התמותה.
הבחירה של מודל SCI חשובה בתכנון ניסויים כדי לקבוע את יעילותם של טיפולים למקרים של בני אדם SCI. ניסויים מסוג זה מחייבים מודל חיה שהוא מאוד לשחזור להגביל השתנות שעלולה לגרום לנתונים חד-משמעיים. הם צריכים גם להיות רלוונטיים קליניים כדי להעריך את מצבו של האדם שהם דוגמנות בצורה מדויקת. לשם כך, בחירת פציעת דחיסה או contusive על חיתוך רוחב היא יותר רלוונטי מבחינה קלינית 3. עם זאת, impactors ומנגנוני ירידה במשקל לפציעות חבלה דורשים השימוש במכונות יקרות ומסובכות. בניגוד לכך, מודל המלקחיים המכויל של SCI מנצל שונה מלקחיים כי הם קלים להרכבה מחומרי מעבדה משותפות, והניתוח דורש צעד נוסף אחד בלבד לאחר laminectomy גב סטנדרטי לחשוף את חוט השדרה. עם זאת, חסרון אחד של שימוש בשיטה זו הוא שהכח הדחיסה מיושם תמיד רוחבי ולא dorsally, כנתפס לרוב במקרים קליניים בבני אדם של 9 SCI, ופציעות דחיסה שנוצרו בשיטה להשפיע במידה מקורי, זנב גדולה יותר של רקמה מאשר דגמי חבלה 1,2. מודל זה הודגם על ידי מחוללי הטכניקה, ואותנו, כדי ליצור SCI שחזור 7,11, והוא גם מתאים לגודל של עכברים. יתר על כן, מודל פגיעה זו מאפשר לבעלי חיים כדי להיות מוערכים לאחר טיפולי ניתוח וטיפוליים באמצעות מספר רב של בדיקות התנהגותיות, כגון באסו העכבר Scale לתנועה ובדיקת שיער פון פריי, כדי לוודא שקבוצה של בעלי חיים חולקות את אותה חומרת פציעה ו7,11-13 גירעונות נוירולוגיות. גם אותם טכניקות ניתן להשתמש כדי להעריך את היעילות של טיפולים שניתנים לבעלי חיים במהלך לימודי חקירה, עמידה בקריטריונים הכלליים למודלים של בעלי חיים המשמשים להערכת טיפולים לSCI 2,7.
השיטה של ייצור המלקחיים מכויליםים למודל פציעה הוא פשוט ויכול להיות מושלם עם מגוון רחב של שיטות שונות. אנחנו השתמשנו בשיטת spacer 11, כפי שפורסמה על ידי 7 Plemel, וגם שינינו מלקחיים באמצעות בורג קטן, אשר לא רק מספק שיטה קלה יותר ליצירת מכשיר הדחיסה, אלא גם מאפשר לרבגוניות בהתאמת רוחב הדחיסה הסופית, של תועלת למחקרים השוואתיים. מגוון רחב של אפשרויות ביצירת המלקחיים הוא כמעט בלתי מוגבל, כל עוד spacer (ים) לספק אמצעי יציב של תמיד סגירת המלקחיים לאותו המרחק והוא יכול לעמוד מעוקר ועיקור. השיטות הניתוחיות המתוארות בסרטון הזה הן מאוד לשחזור פני משתמשים, עם זאת יש צורך לנקוט בזהירות בעת ביצוע laminectomy ותפירה של בעלי החיים לאחר ההליך שבוצע כך שחוט השדרה אינו סובל כל כוחות דחיסה נוספים שעשויים להגדיל את חומרת הפציעה ולבלבל את הניסויים עתידיים. </p>
עם אימון ותרגול נכונים, מודל המלקחיים המכויל של פגיעת דחיסה הוא גם מתאים לביצוע SCI בעכברים המחקים מקרים קליניים שנצפו בבני האדם 2,3,7. בשל הקלות של יצירת מלקחיים, ייצור עכברים בדרגות שונות של חומרת פציעה ניתן לעשות זאת בקלות. זה יהיה יתרון גדול להתבוננות השפעות גנטיות על SCI בדרגות שונות של חומרה בעכברים מהונדסים וכן הערכת היעילות של השתלות תאי גזע בעכברים. רוב המחקרים בספרות בוצעו על חולדות בשל גודלם, אשר בדרך כלל עושה ניתוחים קלים יותר לביצוע. עם זאת השיטה שפורסמה על ידי Plemel et al. 7 ותוארה על ידי בסרט הזה צריכה לאפשר SCI להתבצע על עכברים בקלות ושחזור גדולים.
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 |