Induktion von vollständiger Transektion-Typ Rückenmarksverletzung bei Mäusen
Summary
Dieses Protokoll beschreibt, wie eine präzise Laminektomie für die Induktion von stabilen Querbandverletzungen im Mausmodell mit minimalen Kollateralschäden für die Rückenmarksverletzungsforschung erstellt wird.
Abstract
Rückenmarksverletzungen (SCI) führen weitgehend zu irreversiblen und dauerhaften Funktionsverlusten, am häufigsten als Folge eines Traumas. Mehrere Behandlungsmöglichkeiten, wie z. B. Zelltransplantationsmethoden, werden erforscht, um die schwächenden Behinderungen zu überwinden, die sich aus SCI ergeben. Die meisten präklinischen Tierversuche werden in Nagetiermodellen von SCI durchgeführt. Während Rattenmodelle von SCI weit verbreitet sind, haben Mausmodelle weniger Aufmerksamkeit erhalten, obwohl Mausmodelle erhebliche Vorteile gegenüber Rattenmodellen haben können. Die geringe Größe von Mäusen entspricht niedrigeren Tierwartungskosten als bei Ratten, und die Verfügbarkeit zahlreicher transgener Mausmodelle ist für viele Arten von Studien von Vorteil. Die Induzieren von wiederholbaren und präzisen Verletzungen bei den Tieren ist die haupte Herausforderung für die SCI-Forschung, die bei kleinen Nagetieren eine hochpräzise Chirurgie erfordert. Das Transsektions-Verletzungsmodell war in den letzten zehn Jahren ein häufig verwendetes Verletzungsmodell für die transplantationsbasierte therapeutische Forschung, aber eine standardisierte Methode zur Induktion einer vollständigen Transektionsverletzung bei Mäusen existiert nicht. Wir haben ein chirurgisches Protokoll entwickelt, um eine vollständige Transsektionsverletzung bei C57BL/6-Mäusen auf Brustwirbelstufe 10 (T10) zu induzieren. Das Verfahren verwendet einen kleinen Spitzenbohrer anstelle von Rongeurs, um die Lamina präzise zu entfernen, nach der eine dünne Klinge mit abgerundeter Schneidkante verwendet wird, um die Rückenmarkstransektion zu induzieren. Diese Methode führt zu reproduzierbaren Transektionsverletzungen bei kleinen Nagetieren mit minimalen Kollateralmuskel- und Knochenschäden und minimiert daher Störfaktoren, insbesondere dort, wo verhaltensfunktionelle Ergebnisse analysiert werden.
Introduction
Rückenmarksverletzungen (SCI) sind ein komplexes medizinisches Problem, das zu drastischen Veränderungen in Gesundheit und Lebensstil führt. Es gibt keine Heilung für SCI, und die Pathophysiologie von SCI ist nicht gründlich verstanden. Tier-SCI-Modelle, insbesondere Nagetiermodelle, bieten ein unschätzbares Werkzeug für die Erprobung neuer Behandlungen und werden seit Jahrzehnten zur Erforschung von SCI eingesetzt. Bis heute haben über 72% der präklinischen SCI-Studien Rattenmodelle verwendet, verglichen mit nur 16%, dieMäuse1 verwendet haben. Obwohl Ratten aufgrund ihrer größeren Größe und der Tendenz, Hohlräume zu bilden, die menschlichen GGB ähneln, traditionell die bevorzugten Modelltiere für die Untersuchung neuartiger therapeutischer Ansätze sind, werden Mäuse (einschließlich vieler transgener Mausmodelle) jetzt häufiger verwendet, um zelluläre und molekulare Mechanismen des SCI2zu untersuchen. Das Mausmodell bietet zusätzliche Vorteile in Bezug auf eine einfachere Handhabung, schnellere Reproduktionsraten und niedrigere Kosten als Ratten; Mäuse weisen auch einen hohen Grad an genomischer Ähnlichkeit mit Menschenauf 1,2,3. Der Hauptnachteil des Mausmodells wurde als die deutlich kleinere Größe identifiziert, die Herausforderungen für chirurgische Eingriffe zur Bildung und Behandlung von Rückenmarksverletzungenschafft 4,5.
Es gibt eine Lücke in der vorhandenen Literatur, die die Notwendigkeit eines robusten und reproduzierbaren chirurgischen Protokolls unterstreicht, um stabile SCI im Mausmodell zu induzieren. Daher bieten wir einen neuartigen und präzisen chirurgischen Ansatz in diesem Protokoll, um diese Einschränkungen zu überwinden. Dieses Protokoll enthält detaillierte Richtlinien, um eine Transektionsverletzung bei Mäusen zu induzieren, da dieser Verletzungstyp als der am besten geeignete für die Untersuchung regenerativer und degenerativer Veränderungen nach einer Verletzung6, sowie Neuroplastizität, neuronale Schaltkreise und Gewebe-Engineering-Ansätze7anerkannt wurde. Wir haben uns entschieden, die Verletzung in der unteren Brustregion zu induzieren, da Thoraxniveau SCI am häufigsten in der Literatur verwendet wird1.
Protocol
Representative Results
Discussion
Diese Methode induziert eine vollständige Transsektionsverletzung auf T10-Wirbelebene bei Mäusen, was zu einer vollständigen Querschnittslähmung des Tieres unterhalb des Verletzungsniveaus führt. Insgesamt führt diese Methode zu minimalen Blutungen, vernachlässigbaren Kollateralschäden und einer stabilen, reproduzierbaren Verletzung. Im Vergleich zu zuvor veröffentlichten Methoden der Transektion ohne Laminektomie10bietet diese Methode die Vorteile in Bezug auf die direkte Visualisierung …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde unterstützt durch ein Stipendium der Griffith University International Student (PhD) an RR, ein Perry Cross Foundation Grant an JE und JSJ, ein Clem Jones Foundation Grant an JSJ und JE und ein Stipendium der Motor Accident Insurance Commission of Queensland an JSJ und 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).
