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.
Lesões de compressão da medula espinhal murino são valiosos modelos animais para o estudo da lesão medular (SCI) e terapia regenerativa espinhal. O modelo de lesão compressão forceps calibrado é um conveniente, de baixo custo, e modelo animal muito reprodutível para SCI. Foi utilizado um par de fórceps modificados de acordo com o método publicado por Plemel et al. (2008), para comprimir lateralmente a medula espinal a uma distância de 0,35 mm. Neste vídeo, iremos demonstrar uma laminectomia dorsal para expor a medula espinhal, seguido de compressão da medula espinal com o fórceps modificados. No vídeo, vamos também abordar questões relacionadas com os cuidados de animais de laboratório paraplégicos. O modelo de lesão produz camundongos que apresentam prejuízo na sensação, assim como o comprometimento da função dos membros posteriores locomotor. Além disso, este método produz lesão de aberrações consistentes na patologia da SCI, conforme determinado por métodos imuno-histoquímicos. Depois de assistir a este video, os espectadores deve ser capaz de determinar as fontes e métodos necessários para a produção de várias gravidades SCI no rato para os estudos sobre a SCI e / ou tratamentos concebidos para mitigar prejuízo após a lesão.
Modelos animais de SCI são ferramentas valiosas para avaliar a eficácia de paradigmas terapêuticas destinadas a mitigar os danos como conseqüência do trauma na medula espinhal. Em caso de necessidade experimental, estes modelos devem fornecer défices reprodutíveis no locomotora e os comportamentos sensoriais, ser ajustável para produzir lesões de gravidade diferente, e demonstrar que a gravidade da lesão correlaciona com o grau de déficit neurológico observado. Existem três tipos principais de SCI com características distintas de lesão: transection, contusão, e compressão 1. Resumidamente, uma lesão é uma laceração transecção da medula espinhal, uma contusão surge a partir de uma breve força, aplicada focal para a espinal medula dorsal, e uma lesão por compressão ocorre quando uma força é aplicada prejudicial para a medula espinhal, e pode também ser referido como uma lesão por esmagamento 2.
Lesões transecção completa são clinicamente rara em seres humanos 3, enquanto uma contusãod lesões de compressão são mais comuns. A lesão de compressão produz um resultado semelhante ao que é encontrado em SCI humana causada por, por exemplo, por compressão do tumor ou outras forças compressivas prejudiciais, e pode ser realizada utilizando um simples conjunto de ferramentas. Ferimentos contusos e compressão são semelhantes em que ambos são uma força de compressão e ambos têm características patológicas semelhantes, como desorganização citoarquitetônicos, e evocam respostas endógenas semelhantes a lesão 1,4. O modelo de lesão por contusão geralmente aplica-se esta força com a medula espinal dorsal utilizando um aparelho especial de uma maneira semelhante aos casos humanos de LM resultantes de uma impacção da coluna vertebral 2,5,6. Em contraste, as lesões de compressão podem ser gerados por uma variedade de métodos de aplicação de força dorsalmente ou lateralmente. Métodos de uma lesão de compressão incluem pinças 7, clips de aneurisma calibrada 2, ou colocando um peso diretamente na medula espinhal 8. Uma vantagem doclips de aneurisma é que eles são capazes de fornecer quantidades diferentes de força 9. O método de adição de pesos para a superfície dorsal da medula espinhal directamente 8 requer o peso de estar no lugar durante 10 minutos, aumentando drasticamente o comprimento da cirurgia e resultando em inconsistências devido à colocação do peso e o movimento devido à respiração do animal. Devido ao tamanho pequeno dos ratos, situando animais em aparelhos especializados para a utilização em ratos, tais como pêndulos para lesões contusas, pode ser difícil ou causar ferimentos inconsistentes 7. No entanto, os ratinhos são disponíveis em uma ampla gama de estirpes transgénicas, ao contrário dos animais maiores tais como coelhos ou ratos que são muito úteis para a investigação SCI.
O método Plemel de usar fórceps calibrados para comprimir a medula espinhal gera um SCI reprodutível com um elevado grau de correlação entre a gravidade da lesão e déficit neurológico 7. Este modelo SCI cirúrgico égerado usando um par de fórceps Dumont No. 5 adaptados para serem mantidas afastadas a uma distância definida por um epoxi de metal ou algum outro obstrução para impedir o fechamento completo. Este espaçamento engenharia garante que a pinça vai sempre perto de uma determinada largura de múltiplas cirurgias e por diferentes usuários. A vantagem do método é que Plemel os materiais para produzir as pinças calibrados podem ser facilmente adquiridos e montados no laboratório sem necessidade de equipamento especializado. Esta pinça pode suportar vários ciclos de tratamento em autoclave e esterilização, e pela falta de um aparelho separado, volumoso simplifica cirurgias.
Neste vídeo demonstramos a utilização cirúrgica de um par de pinças calibrados na medula espinal do rato para gerar uma lesão por compressão. Nós também lidar com as preocupações originais relacionados ao cuidado de medula espinhal feridos animais de laboratório para melhorar a sua qualidade de vida no pós-operatório e reduzir a mortalidade.
A escolha de um modelo SCI é importante na concepção de experiências para determinar a eficácia de tratamentos para os casos humanos de LM. Tais experiências requerem um modelo animal que é altamente reprodutível para limitar a variabilidade que pode resultar em dados inconclusivos. Eles também devem ser de relevância clínica para avaliar com precisão a condição humana que está modelando. Para esse efeito, a escolha de uma lesão ou de compressão ao longo de um transecção contundente é mais clinicamente relevante 3. No entanto, pêndulos e aparelhos de queda de peso para os ferimentos contusos requerem o uso de maquinaria cara e complicada. Em contraste, o modelo da SCI pinça calibrada utiliza uma pinça, que são fáceis de montar a partir de materiais comuns de laboratório modificada, e a cirurgia exige apenas uma etapa adicional após a laminectomia dorsal padrão para expor a medula espinhal. No entanto, uma desvantagem da utilização deste método é que a força de compressão deve ser sempre aplicada lateralmente e não dorsalmente, comoé mais freqüentemente vista em casos clínicos humanos da SCI 9, e lesões de compressão gerados usando o método afeta em maior medida rostral-caudal de tecido do que os modelos contusão 1,2. Este modelo tem sido demonstrado pelos criadores da técnica, e nós, para gerar reprodutível SCI 7,11, e é bem adequado para o tamanho de ratos. Além disso, este modelo de lesão permite aos animais a serem avaliadas após cirurgia e tratamentos terapêuticos usando uma multiplicidade de testes comportamentais, tais como a Escala de Basso rato para locomoção e o teste de cabelo de von Frey, para verificar que um grupo de animais partilham a mesma gravidade de lesão e déficits neurológicos 7,11-13. Estas mesmas técnicas também podem ser usadas para avaliar a eficácia dos tratamentos administrados aos animais durante os estudos de investigação, que preencham os critérios gerais para os modelos animais utilizados para avaliar as terapias para a SCI 2,7.
O método de produção da pinça calibradas para o modelo de lesão é simples e pode ser realizado com uma variedade de métodos diferentes. Temos utilizado o método espaçador 11, conforme publicado pela Plemel 7, e também modificado fórceps usando um pequeno parafuso, o que não só proporciona um método mais fácil para a criação do dispositivo de compressão, mas também permite a versatilidade em ajustar a largura de compressão final, de benefício para estudos comparativos. A gama de opções na criação da pinça é praticamente ilimitado, desde que o espaçador (s) fornecer um meio estáveis de fechar a pinça sempre à mesma distância e pode suportar tratamento em autoclave e esterilização. Os métodos cirúrgicos descritos neste vídeo são altamente reprodutível entre os usuários, no entanto, é necessário ter o cuidado ao realizar a laminectomia e suturar o animal após o procedimento foi realizado para que a medula espinhal não sofre quaisquer forças de compressão adicionais que podem aumentar a gravidade da lesão e confundir experimentos futuros. </p>
Com treino e prática adequada, o modelo de lesão de compressão pinça calibrada é bem adequado para a realização de SCI em ratos que imitam casos clínicos observados em humanos 2,3,7. Devido à facilidade de criação de uma pinça, produzindo camundongos de diferentes graus de gravidade da lesão pode ser feito facilmente. Isto será de grande benefício para a observação de efeitos genéticos em SCI de diferentes graus de severidade em camundongos transgênicos, bem como a avaliação da eficácia dos transplantes de células-tronco em camundongos. A maioria dos estudos na literatura foram realizados em ratos, devido ao seu tamanho, o que geralmente faz cirurgias mais fácil de executar. No entanto, o método publicado por Plemel et al. 7 e descrito por nós neste vídeo deve permitir SCI para ser realizado em ratinhos com grande facilidade e reprodutibilidade.
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 |