Inductie van volledige transsectie-type ruggenmergletsel bij muizen
Summary
Dit protocol beschrijft hoe u een nauwkeurige laminectomie voor inductie van stabiele transsectie-type dwarslaesie in het muismodel, met minimale bijkomende schade voor het onderzoek van de dwarslaesie te creëren.
Abstract
Dwarslaesie (SCI) leidt grotendeels tot onomkeerbaar en permanent functieverlies, meestal als gevolg van trauma. Verschillende behandelingsopties, zoals celtransplantatiemethoden, worden onderzocht om de slopende handicaps die voortvloeien uit SCI te overwinnen. De meeste preklinische dierproeven worden uitgevoerd in knaagdiermodellen van SCI. Hoewel ratmodellen van SCI op grote schaal zijn gebruikt, hebben muismodellen minder aandacht gekregen, hoewel muismodellen aanzienlijke voordelen kunnen hebben ten opzichte van rattenmodellen. De kleine omvang van muizen komt neer op lagere onderhoudskosten voor dieren dan voor ratten, en de beschikbaarheid van tal van transgene muismodellen is voordelig voor vele soorten studies. Het induceren van herhaalbaar en nauwkeurig letsel bij de dieren is de belangrijkste uitdaging voor SCI-onderzoek, dat bij kleine knaagdieren een hoge precisieoperatie vereist. Het transsectie-type letsel model is een veelgebruikte schade model in de afgelopen tien jaar voor transplantatie-gebaseerde therapeutisch onderzoek, maar een gestandaardiseerde methode voor het induceren van een volledige transsectie-type letsel bij muizen bestaat niet. We hebben een chirurgisch protocol ontwikkeld voor het induceren van een volledig transsectietypeletsel bij C57BL/6 muizen op thoracale wervelniveau 10 (T10). De procedure maakt gebruik van een kleine tipboor in plaats van rongeurs om de lamina nauwkeurig te verwijderen, waarna een dun mes met afgeronde snijkant wordt gebruikt om de dwarslaesie van het ruggenmerg te induceren. Deze methode leidt tot reproduceerbare transsectie-type letsel bij kleine knaagdieren met minimale collateral spier-en botschade en minimaliseert daarom verstorende factoren, met name waar gedrags-functionele resultaten worden geanalyseerd.
Introduction
Dwarslaesie (SCI) is een complex medisch probleem dat resulteert in drastische veranderingen in gezondheid en levensstijl. Er is geen remedie voor SCI, en de pathofysiologie van SCI is niet grondig begrepen. Animal SCI-modellen, met name knaagdiermodellen, bieden een waardevol hulpmiddel voor het testen van nieuwe behandelingen en worden al tientallen jaren gebruikt om SCI te verkennen. Tot op heden heeft meer dan 72% van de preklinische SCI-studies rattenmodellen gebruikt, in vergelijking met slechts 16% die muizen hebben gebruikt1. Hoewel ratten, vanwege hun grotere omvang en de neiging om holtes te vormen die verwant zijn aan menselijke SCIs, van oudsher het voorkeursmodel waren voor het bestuderen van nieuwe therapeutische benaderingen, worden muizen (waaronder veel transgene muismodellen) nu vaker gebruikt om cellulaire en moleculaire mechanismen van de SCI2te bestuderen. Het muismodel biedt extra voordelen in termen van gemakkelijkere hantering, snellere voortplantingspercentages en lagere kosten dan ratten; muizen vertonen ook een hoge mate van genomische gelijkenis met mensen1,2,3. Het grote nadeel van het muismodel is geïdentificeerd als de aanzienlijk kleinere omvang die uitdagingen creëert voor chirurgische ingrepen voor het maken en behandelen van ruggenmergletsels4,5.
Er is een gat in de bestaande literatuur die de noodzaak benadrukt van een robuust en reproduceerbaar chirurgisch protocol om stabiele SCI in het muismodel te induceren. Daarom bieden we een nieuwe en nauwkeurige chirurgische aanpak in dit protocol om deze beperkingen te overwinnen. Dit protocol biedt diepgaande richtlijnen om een transsectie-type letsel bij muizen te veroorzaken, omdat dit letseltype is erkend als de meest geschikte om regeneratieve en degeneratieve veranderingen te bestuderen na een blessure6, evenalsneuroplasticiteit, neurale circuits en weefselengineering benaderingen7. We hebben ervoor gekozen om de schade in de lagere thoracale regio te induceren, omdat thoracale niveau SCI wordt het meest gebruikt in de literatuur1.
Protocol
Representative Results
Discussion
Deze methode veroorzaakt een volledige transsectie type letsel op het T10-wervelniveau bij muizen, wat resulteert in volledige dwarslaesie van het dier, onder het niveau van letsel. Over het geheel genomen resulteert deze methode in minimale bloedingen, verwaarloosbare bijkomende schade en een stabiele, reproduceerbare schade. In vergelijking met eerder gepubliceerde methoden van transsectie zonder laminectomie10,biedt deze methode de voordelen in termen van directe visualisatie zonder de kromming…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door een Griffith University International Student (PhD) stipendium aan RR, een Perry Cross Foundation Grant aan JE en JSJ, een Clem Jones Foundation Grant aan JSJ en JE, en een Motor Accident Insurance Commission van Queensland subsidie aan JSJ en JE.
Materials
| Baytril injectable 50 mg/mL, 50 mL | Provet | BAYT I | Post-operative care drug |
| Betadine 500 mL | Provet | BETA AS | Consumable |
| Castroviejo needle holder, locking | ProSciTech | T149C | Reusable |
| Ceramic zirconia blade, round with sharp sides, single edge, angled | ProSciTech | TXD101A-X | Reusable |
| Cotton swabs (5pcs) | Multigate | 21-893 | Consumable |
| Dremel Micro | DREMEL | 8050-N/18 | Cordless rotary tool |
| Dressing forceps fine | Multigate | 06-306 | Single use disposable |
| Drill bits | Kemmer Präzision | SM 32 M 0550 070 | Reusable |
| Dumont #7b forceps | Fine Science Tools | 11270-20 | Reusable |
| Dumont tweezers, style 5 | ProSciTech | T05-822 | Reusable |
| Fur trimmer | WAHL | WA9884-312 | Zero Overlap Hair Trimmer |
| Iris scissors, Ti, sharp tips, straight, 90mm | ProSciTech | TY-3032 | Reusable |
| Isoflurane isothesia NXT 250 | Provet | ISOF 00 HS | Anaesthetic agent |
| Colibri Retractor – 4cm | Fine Science Tools | 17000-04 | Reusable |
| Scalpel handle | ProSciTech | T133 | Reusable |
| Signature latex surgical gloves size 7.5 | Medline | MSG5475 | Consumable |
| Sodium Chloride 0.9% | STS | PHA19042005 | Consumable |
| Sterile Dressing Pack | Multigate | 08-709 | Single use disposable |
| Sterile Fluid Impervious Drape 60×60 cm | Multigate | 29-220 | Single use disposable |
| Surgical spirit 100 mL | Provet | # SURG SP | Consumable |
| Suture Material – SILK BLK 45CM 5/0 FS-2 | Johnson & Johnson Medical | 682G | Silk Suture |
| Suture Material – Vicryl 70CM 5-0 S/A FS-2 | Johnson & Johnson Medical | VCP421H | Vicryl Suture |
| Temgesic 0.3 mg in 1 mL, x 5 ampoules (class S8 drug) | Provet | TEMG I | Post-operative care drug |
References
- Sharif-Alhoseini, M., et al. Animal models of spinal cord injury: a systematic review. Spinal Cord. 55 (8), 714-721 (2017).
- Lee, D. H., Lee, J. K. Animal models of axon regeneration after spinal cord injury. Neuroscience Bulletin. 29 (4), 436-444 (2013).
- Sharif-Alhoseini, M., Rahimi-Movaghar, V., Dionyssiotis, Y. . Topics in Paraplegia. , (2014).
- Talac, R., et al. Animal models of spinal cord injury for evaluation of tissue engineering treatment strategies. Biomaterials. 25 (9), 1505-1510 (2004).
- Nakae, A., et al. The animal model of spinal cord injury as an experimental pain model. Journal of Biomedicine & Biotechnology. 2011, 939023 (2011).
- Kwon, B., Oxland, T., Tetzlaff, W. Animal models used in spinal cord regeneration research. Spine. 27, 1504-1510 (2002).
- Kundi, S., Bicknell, R., Ahmed, Z. Spinal cord injury: current mammalian models. American Journal of Neuroscience. (4), 1-12 (2013).
- Harrison, M., et al. Vertebral landmarks for the identification of spinal cord segments in the mouse. Neuroimage. 68, 22-29 (2013).
- Basso, D. M., et al. Basso Mouse Scale for locomotion detects differences in recovery after spinal cord injury in five common mouse strains. Journal of Neurotrauma. 23 (5), 635-659 (2006).
- Seitz, A., Aglow, E., Heber-Katz, E. Recovery from spinal cord injury: a new transection model in the C57Bl/6 mouse. Journal of Neuroscience Research. 67 (3), 337-345 (2002).
