JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
신경과학

Vaststelling van het Central Cord Syndrome-model in C57BL/6J-muis

Published: September 08, 2023
doi:
10.3791/65028
, ,
1Department of Orthopaedics,Qilu Hospital of Shandong University, 2Department of Orthopaedics,Tianjin Medical University General Hospital

Summary

Het huidige protocol dat het centrale navelstrengsyndroom (CCS) bij muizen simuleert, heeft de herhaalbaarheid verbeterd en de operatieschade aan de proefdieren geminimaliseerd, waardoor de anatomische structuur niet overmatig wordt verstoord. De strategie in deze studie is voordelig omdat het onderzoek naar letselmechanismen mogelijk maakt door consistente resultaten te produceren.

Abstract

Diermodellen van het centrale navelstrengsyndroom (CCS) kunnen preklinisch onderzoek aanzienlijk ten goede komen. Identificeerbare anatomische routes kunnen minimaal invasieve blootstellingsbenaderingen bieden en extra letsel aan proefdieren tijdens bedrijf verminderen, waardoor het behoud van consistente en stabiele anatomische morfologie tijdens experimenten mogelijk wordt om gedrags- en histologische verschillen tussen individuen te minimaliseren om de reproduceerbaarheid van experimenten te verbeteren. In deze studie werd het ruggenmerg op C6-niveau blootgelegd met behulp van een coaxiaal platform voor ruggenmergletsel (SCICP) en gecombineerd met een minimaal invasieve techniek. Met behulp van een wervelstabilisator hebben we de wervels gefixeerd en het ruggenmerg van C57BL/6J-muizen samengedrukt met gewichten van 5 g/mm2 en 10 g/mm2 met SCICP om verschillende gradaties van C6-ruggenmergletsel te induceren. In lijn met de eerdere beschrijving van CCS, laten de resultaten zien dat de laesie in dit model geconcentreerd is in de grijze stof rond het centrale koord, waardoor verder onderzoek naar CCS mogelijk is. Ten slotte worden histologische resultaten verstrekt als referentie voor de lezers.

Introduction

De afgelopen jaren zijn we getuige geweest van een voortdurend stijgende incidentie van dwarslaesie (dwarslaesie), met meer verwondingen bij oudere mensen door minder gewelddadige tauma1. Deze verwondingen hebben vaker betrekking op de cervicale wervelkolom en leiden vaker tot een onvolledige neurologische disfunctie2.

In de eenentwintigste eeuw is CCS het meest voorkomende type dwarslaesie, goed voor meer dan de helft van alle dwarslaesie. Vergeleken met conventionele onvolledige dwarslaesie wordt CCS gekenmerkt door onevenredig meer aantasting van de bovenste dan van de onderste ledematen3. Het wordt gekenmerkt door overwegend zwakte van de bovenste ledematen met minder significante sensorische en blaasdisfunctie. CCS wordt verondersteld te worden veroorzaakt door posttraumatische bloeding en oedeem in de centrale regio of, zoals onlangs voorgesteld, door Walleriaanse degeneratie door compressie van het ruggenmerg bij wervelkanaalstenose. Het beheer van CCS mist bewijs op hoog niveau om te begeleiden, wat een uitgebreid begrip van de pathofysiologie vereist4. Er zijn echter geen modellen van CCS gerapporteerd. Geschikte diermodellen zijn essentieel voor het begrip van pathofysiologie, die een onderzoeksbasis kunnen bieden voor klinische en preklinische studies 5,6,7,8,9,10.

In deze studie wordt een CCS-model bij muizen opgesteld met een coaxiaal platform voor dwarslaesie (SCICP) en een minimaal invasief operatieplan, dat verder onderzoek naar en begrip van CCS mogelijk maakt. Het model is in de loop van het onderzoeksproces valide gebleken door histologische, magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) en immunofluorescentieanalyse.

Protocol

De experimenten werden goedgekeurd door het Laboratory Animal Ethical and Welfare Committee van het Cheeloo College of Medicine van de Universiteit van Shandong (goedkeuringsnummer: 22021). Ze werden uitgevoerd in overeenstemming met de Gids voor de verzorging en het gebruik van proefdieren, gepubliceerd door de National Institutes of Health (NIH-publicaties nr. 85-23, herzien in 1996). Alle muizen die in deze studie werden gebruikt, waren vrouwelijke C57BL/6J-muizen van 9-10 weken oud, gekocht bij Jinan Pengyue Experimental Animal Company (Jinan, China). In totaal waren 9 muizen die bij deze studie betrokken waren, gelijkelijk gerandomiseerd naar de controle-, milde en ernstige groepen. 7, 28 en 70 dagen na de verwonding werd één muis uit elke groep geofferd. 1. C6 laminectomie en blootstelling van het ruggenmerg OPMERKING: De belichting is uitgevoerd onder een microscoop. Bloedingen kunnen worden voorkomen door op twee aspecten te letten: (i) Alle bloedvaten moeten worden vermeden. (ii) Spieren moeten worden gescheiden op de begin- en eindpunten van de spier. Bereid chirurgische instrumenten en SCICP voor.OPMERKING: De structuur van SCICP is gerapporteerd in eerdere studie11. Het verschil met de vorige studie is dat het huidige protocol een dwarslaesie tot stand brengt door compressie. Twee verschillende gewichten (10,4 g en 20,8 g) van dit platform kunnen een compressie van respectievelijk 5 g/mm2 en 10 g/mm2 produceren (Figuur 1). De stappen voor blootstelling en compressie van het ruggenmerg zijn weergegeven in figuur 2. Dien isofluraan toe aan de muis door inhalatie met behulp van een neuskegel (inductie: 3%-5%, onderhoud: 1,5%-2%). Nadat de anesthesie in werking is getreden, onderzoekt u een kleine uitstulping op de middellijn achter de nek van muizen, het processus spinosus van de tweede borstwervel (T2). Scheer het haar rond deze uitstulping. Desinfecteer de huid met drie afwisselende toepassingen van een jodoforoplossing gevolgd door huidontsmettingsmiddelen 75% ethanol. Plaats de muis liggend op de operatietafel. Breng oogzalf aan om de ogen te beschermen. Leg een 3-4 mm dik kussen onder de borst om een gebogen kromming van de cervicale wervelkolom mogelijk te maken, waardoor de interlamina-ruimte en een onbelemmerde luchtweg tijdens de operatie gemakkelijker kunnen worden blootgesteld. Injecteer buprenorfine als preoperatieve analgesie (0,05-0,1 mg/kg, SQ). Maak een incisie in de lengterichting van 1-1,5 cm met een steriel scalpel gecentreerd op de processus spinosus thoracale wervel om de fasciale laag bloot te leggen (Figuur 2A). Verwijder een deel van het vetweefsel boven T2 met een steriele microschaar om de processus spinosus T2 te vinden. Scheid de bilaterale trapezius- en ruitvormige spieren van C5-T2 langs de middellijn met een microschaar (Figuur 2B). Scheid de spieren op de lamina van C5-T2-wervels met een microschaar en trek de spierlaag naar de zijkanten terug met steriele micro-retractors (Figuur 2C). Snijd de multifidus en cervicale spinale spieren op het oppervlak van de wervels. Lokaliseer T2 volgens het hoogste punt van de processus spinosus. Onderzoek de processus spinosus achtereenvolgens in de richting van het rostrale uiteinde van T2 om C6 te lokaliseren (Figuur 3). Til de C6-lamina op met een pincet, knip de lamina af en het ruggenmerg komt bloot te liggen (Figuur 2D). 2. Compressieletsel van het cervicale ruggenmerg Klem de facetgewrichten van C6-7 vast met de wervelstabilisator en vergrendel deze (Figuur 2E). Richt de steriele gewichtstip op het blootliggende ruggenmerg en zorg ervoor dat de platte onderkant van de tip evenwijdig aan het dorsale oppervlak van het ruggenmerg is geplaatst (Figuur 2F). Pas de huls aan om het gewicht het ruggenmerg te laten samendrukken. Stop met aanpassen wanneer het gewicht een constante relatieve positie ten opzichte van het ruggenmerg behoudt (Figuur 2G).NOTITIE: Maak dit proces niet te gewelddadig of te snel voor het geval het gewicht kneuzingskracht uitoefent op het ruggenmerg. Verwijder het gewicht en de wervelstabilisator na een compressie van 5 minuten. Observeer de kleurveranderingen van het ruggenmerg na compressie onder de microscoop (Figuur 2H). Spoel af met steriel PBS en gebruik zuigkracht om de operatieplaats schoon te maken. Hecht de spieren en huid in lagen met polypropyleen niet-resorbeerbare hechtdraad (maat: 6-0). Desinfecteer het operatiegebied, plaats de muis op een warm kussen totdat de muis weer volledig bij bewustzijn is en plaats de muis vervolgens terug in de muizenkooi. Injecteer buprenorfine voor analgesie (0,05-0,1 mg/kg, SQ) elke 8-12 uur gedurende 3 dagen. 3. Histologische analyse Verdoof de muis door intraperitoneale injectie van 1,25% tribroomethanol (0,02 ml/g lichaamsgewicht) op dag 7, 28 of 70 na het letsel. Transcardieel infuseren van de muis met 60 ml fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) en 20 ml 4% paraformaldehyde11. Doorsnijd het ruggenmerg op 0,5 cm van het midden van de laesie aan beide zijden met een microschaar en behoud het 1 cm lange gedeelte. Dompel het geconserveerde ruggenmerggedeelte gedurende 48 uur onder in 30% sacharose bij 4 °C. Veranker de weefsels met OCT, snijd de weefsels in secties van 6 μm dik met een cryotoom en verzamel de secties op een glasplaatje. Hematoxyline- en eosinekleuringSpoel de secties van 6 μm 3 keer met 1x PBS gedurende 5 minuten om resterende OCT te verwijderen. Dompel de secties gedurende 90 s onder in hematoxyline. Was de secties gedurende 3 minuten onder stromend water. Dompel de secties gedurende 4 minuten onder in eosine. Week 30 seconden in 95% alcohol om overtollig eosine te verwijderen. Dehydrateer ten slotte de objectglaasjes met alcohol (95% alcohol en 100% alcohol twee keer achtereenvolgens) gedurende 30 seconden en leg de glaasjes gedurende 2 minuten in een xyleenbad om ze te reinigen. Sluit vervolgens de secties af met een afdekglas en harsgel. Pruisisch blauw kleuringDompel de objectglaasjes gedurende 20 minuten onder in een gelijk mengsel van kaliumferrocyanide (10%) en zoutzuur (10%). Spoel 3 keer met gedestilleerd water en verpest gedurende 5 minuten met Nuclear Fast Red. Spoel drie keer met gedestilleerd water, gevolgd door één spoeling met 95% alcohol en twee spoelingen met 100% alcohol gedurende 5 minuten. Maak de secties twee keer gedurende 3 minuten in xyleen schoon en sluit ze vervolgens af met harsgel12. Immunofluorescentie kleuringIncubeer de objectglaasjes met de volgende primaire antilichamen gedurende 1 uur bij 37 °C: konijn anti-geïoniseerd calciumbindend adaptermolecuul 1 (Iba-1) (1:500), dat na zenuwbeschadiging in microglia werd opgereguleerd; antigliaal fibrillair zuur eiwit (GFAP) (1:300) bij muizen, dat tot expressie wordt gebracht in astrocyten in het centrale zenuwstelsel; konijn anti-neurofilament-200 (NF-200) (1:2000), dat tot expressie wordt gebracht in neurofilament. Incubeer met secundaire antilichamen gedurende 1 uur bij kamertemperatuur (RT): Alexa Fluor488 geit anti-muis en Alexa Fluor594 geit anti-konijn (1:1.000). Maak foto’s en analyseer verder met een fluorescentiemicroscoop13. 4. Magnetische resonantie beeldvorming Verdoof de muis 7 dagen na het letsel met isofluraananesthesie (1%-2% isofluraan, 20%-30% O2) toegediend via een minimasker. Scan het cervicale ruggenmerg in sagittale oriëntatie. Gebruik de volgende instellingen voor MRI-beeldvorming: Spin-echo (SE)-sequentie in multislice en interleaved met TR/TE = 2500/12 ms, acquisitiematrix = 256 x 128 matrix over het gezichtsveld (FOV) = 12 x 8 mm2, plakdikte = 1 mm en het aantal excitaties (NEX) = 2.NOTITIE: Houd de ademhalingsfrequentie van de muis tijdens het scannen op 10-15/min om ademhalingsgerelateerde beeldartefacten te elimineren14.

Representative Results

De sagittale HE-sectie suggereert dat, hoewel het beschadigde gebied in de grijze stof breder was in de ernstige groep, continuïteit over de witte stof aanwezig was. Bovendien ondersteunt het verschil in beschadigd grijze stofgebied tussen de ernstige en milde groepen de redelijkheid van de groepsinstelling in het protocol (Figuur 4). De coronale HE-secties laten zien dat de laesie in beide groepen voornamelijk in de grijze stof voorkomt. In de ernstige groep was de kans groter dat de structuur van de witte stof rond de grijze stof werd beïnvloed, maar de omtrek van de witte stof bleef behouden (Figuur 5). NF-200 immunofluorescentie suggereert dat, hoewel de witte stof rond grijze stof werd aangetast in de ernstige groep, de witte stof nog steeds relatief intact was. Deze resultaten komen overeen met de kenmerken die in de vorige studie4 voor CCS zijn beschreven (figuur 6). Er werden geen rode bloedcellen gevonden in sagittale HE-secties 7 dagen na het letsel in de milde of de ernstige groep. De Pruisisch blauwe kleuring vertoonde geen hemosiderose in de milde groep, maar in de ernstige groep. Deze resultaten geven aan dat het induceren van bloedingen een relatief ernstige mate van schade kan vereisen (Figuur 7). Immunofluorescentie onthulde gebieden met verhoogde GFAP- en Iba-1-expressie bij zowel licht als ernstig letsel, wat wijst op een ontstekingsreactie en de vorming van een glialitteken in de laesie. Ook vertoonde de ernstige groep een groter laesiegebied dan de milde groep (Figuur 8). MRI is een relatief minimaal invasieve methode om het ruggenmerg te observeren. De resultaten suggereren dat er in zowel de milde als de ernstige groep een hypo-intense signaalverandering is in de laesie met een hoge signaalomtrek. De ernstige groep vertoonde een significant groter hypo-intens signaalgebied (Figuur 9). Het hypo-intense signaal suggereert een neerslag van het reticulocytlysaat in dit gebied, en het omringende hyperintense signaal suggereert een ontstekingsreactie. In ons vorige onderzoek hebben we verschillende gedragstesten uitgevoerd. De grijpkrachttest in de voorpoten laat bijvoorbeeld een significant verschil zien15. Figuur 1: De huls en gewichten van SCICP. Het oppervlak van de punt is ontworpen om 1,3 mm x 1,6 mm te zijn op basis van het blootgestelde gebied van het ruggenmerg, gemeten na de C6-laminectomie. Het gewicht is gecoat met PTFE, wat de wrijving tussen de binnenwand van de huls en het gewicht effectief vermindert. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 2: Belichting en compressie van het ruggenmerg. (A) Longitudinale incisie van de huid; (B) Scheid de spieren rostraal van de processus spinosus T2; (C) Scheid de spieren boven de laminae; (D) C6 laminectomie; (E) Fixeren van het wervellichaam; (F) het bepalen van de plaats van compressie; (G) Compressie van het ruggenmerg; (H) Geen significante schade aan de witte stof boven het ruggenmerg na compressie van het ruggenmerg. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 3: Anatomie van het cervicale skelet van de muis. De plaats aangegeven door de pijl is de processus spinosus T2. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 4: De sagittale HE gekleurde secties. (A) Sagittale doorsnede van het cervicale ruggenmerg. (B,C) De Ernstige groep had meer ernstige schade dan de Milde groep, maar beide concentreerden zich op de grijze stof rond het centrale koord. De beelden van 7, 28 en 70 dpi suggereren geen significant verschil in de expressie van letsel in dezelfde letselgroep in verschillende perioden en dat de continuïteit van de witte stof in het superieure en inferieure ruggenmerg behouden blijft. Schaalbalk: 1 mm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 5: Cervicale dwarslaesie coronale HE gekleurde secties. (A-C) De verwonding treft vooral de grijze stof rond het centrale koord, zoals te zien is in panelen B en C. De groep met ernstig letsel lijdt aan een uitgebreider scala aan schade dan de groep met milde verwondingen, die meer kans heeft om de witte stof aan te tasten. Schaalbalk: 400 μm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 6: NF-200 coronale immunofluorescentie na letsel. NF-200-respons zonder significant verschil bij de omtrek van de witte stof. Schaalbalk: 400 μm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 7: Pruisisch blauwe kleuring. (A-C) Hemosiderose werd waargenomen in de ernstige groep, maar niet in de milde groep. Schaalbalk: 400 μm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 8: Sagittale GFAP en Iba-1 immunofluorescentie na verwonding. (A-C) Naarmate de mate van letsel toeneemt, neemt het gebied van GFAP- en Iba-1-respons toe. Schaalbalk: 1 mm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken. Figuur 9: Sagittale MRI na cervicale dwarslaesie (T2-gewogen beelden). Het letselgebied werd waargenomen als een hypo-intens signaal in de milde en ernstige letselgroepen, met een significant groter gebied van hypo-intens signaal in de groep met ernstig letsel. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Discussion

Van de vele soorten ruggenmergletsel is CCS een van de meest potentieel behandelbare soorten letsel 3,4. Vanwege het gebrek aan laboratoriumonderzoeksmodellen concentreerde het onderzoek naar CCS vanaf de jaren 1950 zich op klinische studies en onderzoek naar kadaverdissectie 3,16,17. De huidige studie toont het gebruik van compatibele tools en minimaal invasieve procedures om het CCS-model van muizen vast te stellen. Vanuit technisch oogpunt heeft dit platform een sterke operabiliteit en een goede reproduceerbaarheid. Gezien het feit dat de resultaten van experimenten de validiteit aantonen, is onze techniek om het model vast te stellen dat het dichtst bij de standaard ligt die eerdere studies voor CCS4 hebben gedefinieerd.

Eerdere onderzoeken naar compressieletsel hebben voornamelijk gebruik gemaakt van aneurysmaclips, ballonnen en gekalibreerde pincetten 9,10,18. Bovendien deden de meeste verwondingen zich voor ter hoogte van het thoracale ruggenmerg18. Het ruggenmerg op C6-niveau werd gekozen als het gewonde segment in deze studie om de kenmerken van CCS te onderzoeken. Het is de moeite waard om op te merken dat de overlevingskans van het CCS-model ook een essentiële factor is om de experimentele consistentie te waarborgen. De huidige studie meldt het veroorzaken van bilateraal compressieletsel aan het cervicale ruggenmerg van de muis, terwijl traumatisch letsel op hoog niveau van het ruggenmergletsel, met name bilateraal letsel, dodelijk kan zijn voor proefdieren als het te ernstig is. Volgens El-Bohy heeft het C4/5-ruggenmerg meer kans om het dalende bulbospinale kanaal en ademhalingsgerelateerde motorneuronen aan te tasten, wat leidt tot ademhalingsdepressie en de dood van proefdieren 18,19,20,21,22,23., In deze studie hebben muizen met verschillende graden van compressie op het C6 cervicale ruggenmerg significant gedifferentieerde letselkenmerken die worden gesuggereerd door histologische tests. Hoewel er significante gedrags- en histologische verschillen waren in het door Forgione gerapporteerde model voor het vastklemmen van het cervicale ruggenmerg van de muis, was verstoring van de steeltjes, gewrichtsprocessen, laminae en zelfs zenuwwortels nodig om het ruggenmerg vast te klemmen met de gemodificeerde klemmen, wat een significante invloed had op de stabiliteit van de cervicale structuren24. Een andere studie van cervicale letsels meldde het gebruik van het transversale proces als fixatieplaats5. Hoewel de gewrichtsprocessen niet beschadigd raakten, kon overmatige afbraak van spierweefsel ook leiden tot een impact op de stabiliteit van het ruggenmerg. In de huidige studie werd alleen de 6ecervicale lamina verwijderd om de stabiliteit van het cervicale ruggenmerg te behouden, waarbij de aangrenzende gewrichtsgewrichten behouden bleven en overmatige spierbeschadiging werd vermeden. Tegelijkertijd voorkomt compressie van boven het ruggenmerg schade aan de zenuwwortels.

De HE-resultaten suggereren dat het gebied van schade aan het cervicale ruggenmerg van de muizen in elke groep voornamelijk in de grijze stof nabij het centrale merg lag, wat CCS kenmerkte, met significante verschillen in de omvang van het letsel tussen de verschillende groepen. Met name de pathologische secties die we hebben weergegeven, kunnen de manifestatie van letsel hebben verlicht omdat de monsters een paar dagen na het letsel werden verzameld. Immunofluorescentie (NF-200) vertoonde minder schade aan de neurale banen in het witte stofgebied van het ruggenmerg, wat ook bevestigde dat de schade bij CCS voornamelijk geconcentreerd was rond het centrale merg. Het resultaat van immunofluorescentie werd verergerd door eerdere histologische resultaten van pathologie. Eerdere studies hebben aangetoond dat CCS leidt tot oedeem in de buurt van het centrale koord, wat leidt tot hematoom en uiteindelijk disfunctie in het mediale deel van het laterale corticospinale kanaal3. Bloeding is gerapporteerd als een typisch onderdeel van CCS, maar wordt zelden gezien in daaropvolgende beeldvormings- enautopsiestudies17. In deze studie suggereerden HE-resultaten 7 dagen na het letsel tekenen van weefseloedeem in alle groepen; Er werden echter geen resterende rode bloedcellen gevonden in het verwondingsgebied. Daarom werd Pruisisch blauw gebruikt om het verwondingsgebied te onderzoeken op bloedingen, en de resultaten kwamen overeen met hemosiderose die 7 dagen na het letsel werd waargenomen in het verwondingsgebied van de groep met ernstig letsel, terwijl de milde groep dat niet deed. MRI T2-beelden toonden aan dat zowel milde als ernstige verwondingen 7 dagen na het letsel gebieden met een laag signaal hadden in het beschadigde gebied van het letsel, wat hier de afzetting van reticulocytlysaat aangeeft. Deze resultaten leveren indirect bewijs dat de discrepantie tussen de eerder gerapporteerde bevindingen waarschijnlijk te wijten is aan het feit dat de MRI-test mogelijk gevoeliger is dan de histologische test14, naast de ernst van het letsel, wat ook van invloed kan zijn op de hoeveelheid bloeding in het gebied van het letsel. GFAP werd ook uitgebreid tot expressie gebracht in het beschadigde gebied. Tegelijkertijd werd ook Iba-1-expressie gezien in intacte gebieden, wat wijst op de persistentie van een ontstekingsreactie, consistent met de MRI-resultaten, waarbij een ring van hyperintens signaal rond het hypo-intense signaalgebied in de laesie de aanwezigheid van een ontstekingsreactie suggereert. Uiteindelijk, op basis van de resultaten van de huidige studie, was het verwondingsgebied in het model gericht op de grijze stof rond het centrale koord, wat over het algemeen consistent is met de eerder gerapporteerde beschrijvingen13. Helaas hebben we niet bij elk proefdier herhaaldelijk MRI uitgevoerd om te laten zien hoe de plaats van de verwonding dynamisch verandert met de tijd. Toekomstige onderzoekers kunnen dit meenemen in hun werk voor beter onderzoek naar CCS. Ook immunolabeling met neuronale markers zoals NeuN, die de grijze stof definiëren, kan in het onderzoek worden opgenomen.

Concluderend kunnen we stellen dat de kenmerken van de bevindingen op pathologie en MRI-scans sterke overeenkomsten vertonen met die beschreven voor CCS in eerdere studies4. Het huidige protocol maakt het mogelijk om CCS verder te onderzoeken en te begrijpen.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Deze studie werd ondersteund door het National Key Research and Development Project of Stem Cell and Transformation Research (2019YFA0112100) en het State Key Program of National Natural Science of China (81930070).

Materials

4% fixative solution Solarbio P1110 4%
Anti-Neurofilament heavy polypeptide antibody Abcam ab8135 Dilution ratio (1:2000)
Eosin Staining Solution (water soluble) Biosharp BL727B
Ethanol Fuyu Reagent
Fluorescent microscope KEYENCE BZ-X800
Frozen Slicer Leica
GFAP (GA5) Mouse mAb  Cell Signaling TECHNOLOGY #3670 Dilution ratio (1:600)
Goat anti-Mouse IgG (H+L) Highly Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor Plus 488 ThermoFisher SCIENTIFIC A32723TR Dilution ratio (1:1000)
Goat anti-Rabbit IgG (H+L) Highly Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor Plus 594 ThermoFisher SCIENTIFIC A32740 Dilution ratio (1:1000)
Hematoxylin Staining Solution Biosharp BL702A
Mice Jinan Pengyue Experimental AnimalCompany  C57BL/6J 
Microsurgery apparatus  Shandong ULT Biotechnology Co., Ltd All the surgey instruments are custom-made Ophthalmic scissors, micro mosquito forceps, microsurgery forceps, micro scissors
Normal sheep serum for blocking (working solution) Zhong Shan Jin Qiao ZLI-9022 working solution
O.C.T. Compound SAKURA 4583
Phosphate buffered solution (PBS)  Solarbio P1020 pH 7.2–7.4
Prussian Blue Iron Stain Kit (With Eosin) Solarbio G1424
RWD Laboratory inhalation anesthetic station RWD Life Science Co., Ltd R550
Small animal in vivo microCT imaging system PerkinElmer  Quantum GX2
Spinal cord injury coaxial platform Shandong ULT Biotechnology Co., Ltd Custom-made(Feng's standard) https://shop43957633.m.youzan.com/wscgoods/detail/367x5ovgn69q18g?banner_id=f.81386274~goods.7~
1~b0yRFKOq&alg_id=
0&slg=tagGoodList-default%2COpBottom%2Cuuid%
2CabTraceId&components_
style_layout
=1&reft=1659409105184&spm=
g.930111970_f.81386274&alias=
367x5ovgn69q18g&from_uuid=
1362cc46-ffe0-6886-2c65-01903
dbacbba&sf=qq_sm&is_share=
1&shopAutoEnter=1&share_cmpt
=native_wechat&is_silence_auth=1
Surgery microscope  Zumax Medical Co., Ltd. zumax, OMS2355
Tris Buffered Saline+Tween (TBST) Solarbio T1082 Dilution ratio (1:19)
Xylene Fuyu Reagent
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Liu, C., et al. Survival in 222 Patients With Severe CSCI: An 8-Year Epidemiologic Survey in Western China. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 100 (10), 1872-1880 (2019).
  2. Qi, C., Xia, H., Miao, D., Wang, X., Li, Z. The influence of timing of surgery in the outcome of spinal cord injury without radiographic abnormality (SCIWORA). Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 15 (1), 223 (2020).
  3. Brooks, N. P. Central cord syndrome. Neurosurgery Clinics of North America. 28 (1), 41-47 (2017).
  4. Avila, M. J., Hurlbert, R. J. Central cord syndrome redefined. Neurosurgery Clinics of North America. 32 (3), 353-363 (2021).
  5. Forgione, N., Chamankhah, M., Fehlings, M. G. A mouse model of bilateral cervical contusion-compression spinal cord injury. Journal of Neurotrauma. 34 (6), 1227-1239 (2017).
  6. López-Dolado, E., Lucas-Osma, A. M., Collazos-Castro, J. E. Dynamic motor compensations with permanent, focal loss of forelimb force after cervical spinal cord injury. Journal of Neurotrauma. 30 (3), 191-210 (2013).
  7. Allen, L. L., et al. Phrenic motor neuron survival below cervical spinal cord hemisection. Experimental Neurology. 346, 113832 (2021).
  8. Reinhardt, D. R., Stehlik, K. E., Satkunendrarajah, K., Kroner, A. Bilateral cervical contusion spinal cord injury: A mouse model to evaluate sensorimotor function. Experimental Neurology. 331, 113381 (2020).
  9. Ropper, A. E., Ropper, A. H. Acute spinal cord compression. The New England Journal of Medicine. 376 (14), 1358-1369 (2017).
  10. Sun, G. D., et al. A progressive compression model of thoracic spinal cord injury in mice: function assessment and pathological changes in spinal cord. Neural Regeneration Research. 12 (8), 1365-1374 (2017).
  11. Elzat, E. Y., et al. Establishing a mouse contusion spinal cord injury model based on a minimally invasive technique. Journal of Visualized Experiments. (187), 64538 (2022).
  12. Lu, J., Xu, F., Lu, H. LncRNA PVT1 regulates ferroptosis through miR-214-mediated TFR1 and p53. Life Sciences. 260, 118305 (2020).
  13. Zeng, H., et al. Lentivirus-mediated downregulation of α-synuclein reduces neuroinflammation and promotes functional recovery in rats with spinal cord injury. Journal of Neuroinflammation. 16 (1), 283 (2019).
  14. Bilgen, M., Al-Hafez, B., Berman, N. E., Festoff, B. W. Magnetic resonance imaging of mouse spinal cord. Magnetic Resonance in Medicine. 54 (5), 1226-1231 (2005).
  15. Yilihamu, E. E., et al. A novel mouse model of central cord syndrome. Neural Regeneration Research. 18 (12), 2751-2756 (2023).
  16. Chikuda, H., et al. Effect of early vs delayed surgical treatment on motor recovery in incomplete cervical spinal cord injury with preexisting cervical stenosis: A randomized clinical trial. JAMA Network Open. 4 (11), e2133604 (2021).
  17. Jimenez, O., Marcillo, A., Levi, A. D. A histopathological analysis of the human cervical spinal cord in patients with acute traumatic central cord syndrome. Spinal Cord. 38 (9), 532-537 (2000).
  18. Menezes, K., et al. Human mesenchymal stromal/stem cells recruit resident pericytes and induce blood vessels maturation to repair experimental spinal cord injury in rats. Scientific Reports. 10 (1), 19604 (2020).
  19. Hutson, T. H., Di Giovanni, S. The translational landscape in spinal cord injury: focus on neuroplasticity and regeneration. Nature Reviews. Neurology. 15 (12), 732-745 (2019).
  20. El-Bohy, A. A., Schrimsher, G. W., Reier, P. J., Goshgarian, H. G. Quantitative assessment of respiratory function following contusion injury of the cervical spinal cord. Experimental Neurology. 150 (1), 143-152 (1998).
  21. El-Bohy, A. A., Goshgarian, H. G. The use of single phrenic axon recordings to assess diaphragm recovery after cervical spinal cord injury. Experimental Neurology. 156 (1), 172-179 (1999).
  22. Gonzalez-Rothi, E. J., Lee, K. Z. Intermittent hypoxia and respiratory recovery in preclinical rodent models of incomplete cervical spinal cord injury. Experimental Neurology. 342, 113751 (2021).
  23. Locke, K. C., Randelman, M. L., Hoh, D. J., Zholudeva, L. V., Lane, M. A. Respiratory plasticity following spinal cord injury: perspectives from mouse to man. Neural Regeneration Research. 17 (10), 2141-2148 (2022).
  24. Forgione, N., et al. Bilateral contusion-compression model of incomplete traumatic cervical spinal cord injury. Journal of Neurotrauma. 31 (21), 1776-1788 (2014).

Tags

Central Cord SyndromeAnimal ModelC57BL/6J MouseSpinal Cord InjurySurgical ProcedureVertebraSpinal CordLaminaLaminectomyVertebral Stabilizer

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Yilizati-Yilihamu Elzat, E., Fan, X., Feng, S. Establishment of Central Cord Syndrome Model in C57BL/6J Mouse. J. Vis. Exp. (199), e65028, doi:10.3791/65028 (2023).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image