Farelerde merkezi kord sendromunu (CCS) simüle eden mevcut protokol, tekrarlanabilirliği artırmış ve deney hayvanlarında operasyon hasarını en aza indirerek anatomik yapıyı aşırı derecede bozmaktan kaçınmıştır. Bu çalışmadaki strateji, tutarlı sonuçlar üreterek yaralanma mekanizmalarının araştırılmasına izin verdiği için avantajlıdır.
Merkezi kord sendromunun (CCS) hayvan modelleri, klinik öncesi araştırmalara önemli ölçüde fayda sağlayabilir. Tanımlanabilir anatomik yollar, minimal invaziv maruziyet yaklaşımları sağlayabilir ve çalışma sırasında deney hayvanlarının ekstra yaralanmasını azaltabilir, deneylerin tekrarlanabilirliğini artırmak için bireyler arasındaki davranışsal ve histolojik farklılıkları en aza indirmek için deneyler sırasında tutarlı ve stabil anatomik morfolojinin korunmasını sağlar. Bu çalışmada, C6 seviyesindeki omurilik, omurilik yaralanması koaksiyel platformu (SCICP) kullanılarak ve minimal invaziv bir teknikle kombinasyon kullanılarak ortaya çıkarıldı. Bir vertebral stabilizatör yardımıyla, omurları sabitledik ve farklı derecelerde C6 omurilik yaralanmasını indüklemek için 5 g/mm2 ve 10 g/mm2 ağırlıklara sahip C57BL/6J farelerin omuriliklerini SCICP ile sıkıştırdık. CCS’nin önceki tanımına uygun olarak, sonuçlar, bu modeldeki lezyonun merkezi kord etrafındaki gri maddede yoğunlaştığını ve CCS hakkında daha fazla araştırma yapılmasını sağladığını ortaya koymaktadır. Son olarak, histolojik sonuçlar okuyucular için referans olarak sunulmaktadır.
Son yıllarda, omurilik yaralanması (SCI) insidansının sürekli arttığına tanık olunmuştur ve yaşlılarda daha az şiddetli tauma1’den daha fazla yaralanma olmuştur. Bu yaralanmalar daha sık servikal omurgayı tutar ve daha sıklıkla eksik bir nörolojik disfonksiyona yol açar2.
Yirmi birinci yüzyılda, CCS, tüm SCI’nin yarısından fazlasını oluşturan en yaygın tamamlanmamış SCI türüdür. Konvansiyonel inkomplet SCI ile karşılaştırıldığında, CCS, üst ekstremitelerin alt ekstremitelere göre orantısız bir şekilde daha fazla bozulması ile karakterizedir3. Ağırlıklı olarak üst ekstremite güçsüzlüğü ve daha az belirgin duyu ve mesane disfonksiyonu ile karakterizedir. CCS’nin travma sonrası santral bölge kanaması ve ödeminden veya yakın zamanda önerildiği gibi spinal kanal darlığında omuriliğin basısına bağlı Wallerian dejenerasyonundan kaynaklandığı düşünülmektedir. CCS’nin yönetimi, patofizyolojisinin kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını gerektiren üst düzey kanıtlardan yoksundur4. Ancak, CCS modelleri rapor edilmemiştir. Klinik ve klinik öncesi çalışmalar için bir araştırma temeli sağlayabilen patofizyolojinin anlaşılması için uygun hayvan modellerigereklidir 5,6,7,8,9,10.
Bu çalışmada, omurilik yaralanması koaksiyel platformu (SCICP) ve CCS’nin daha fazla araştırılmasına ve anlaşılmasına olanak tanıyan minimal invaziv bir operasyon planı ile farelerde bir CCS modeli oluşturulmuştur. Modelin araştırma sürecinde histolojik, manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ve immünofloresan analizi ile geçerliliği kanıtlanmıştır.
Çok sayıda omurilik yaralanması türünden CCS, potansiyel olarak en tedavi edilebilir yaralanma türlerinden biridir 3,4. Laboratuvar araştırma modellerinin eksikliği nedeniyle, 1950’lerden itibaren CCS ile ilgili araştırmalar klinik çalışmalara ve kadavra diseksiyon incelemelerine odaklanmıştır 3,16,17. Bu çalışma, farelerin CCS modelini oluşturmak için uyumlu araçlar ve minimal invaziv prosedürler kullanıldığını göstermektedir. Teknik açıdan bakıldığında, bu platform güçlü çalışabilirliğe ve iyi tekrarlanabilirliğe sahiptir. Deney sonuçlarının geçerliliği gösterdiği göz önüne alındığında, tekniğimiz CCS4 için önceki çalışmaların tanımladığı standarda en yakın modeli belirleme tekniğimizdir.
Kompresyon yaralanması ile ilgili önceki çalışmalarda esas olarak anevrizma klipsleri, balonlar ve kalibre edilmiş forsepskullanılmıştır 9,10,18. Ayrıca, yaralanmaların çoğu torasik omurilik seviyesinde meydana geldi18. Bu çalışmada CCS’nin özelliklerini araştırmak için C6 seviyesindeki spinal kord yaralı segment olarak seçildi. CCS modelinin hayatta kalma oranının da deneysel tutarlılığın sağlanmasında önemli bir faktör olduğuna dikkat etmek önemlidir. Bu çalışma, fare servikal omuriliğinde bilateral kompresyon yaralanmasına neden olurken, yüksek seviyeli omurilik travmatik yaralanması, özellikle iki taraflı yaralanma, çok ciddiyse deney hayvanları için ölümcül olabilir. El-Bohy’ye göre, C4/5 omuriliğinin inen bulbospinal sistemi ve solunumla ilgili motonöronları etkileme olasılığı daha yüksektir, bu da deney hayvanlarını solunum depresyonuna ve ölüme götürür 18,19,20,21,22,23., Bu çalışmada, C6 servikal omurilik üzerinde farklı derecelerde kompresyona sahip fareler, aşağıdakiler tarafından önerilen yaralanma özelliklerini önemli ölçüde farklılaştırmıştır: histolojik testler. Forgione tarafından bildirilen fare servikal omurilik klempleme modelinde önemli davranışsal ve histolojik farklılıklar olmasına rağmen, modifiye klemplerle omuriliği klemplemek için pediküllerin, eklem işlemlerinin, laminaların ve hatta sinir köklerinin bozulması gerekiyordu ve bu da servikal yapıların stabilitesi üzerinde önemli bir etkiye sahipti24. Servikal yaralanmalarla ilgili bir başka çalışma, transvers işlemin bir fiksasyon bölgesi olarak kullanıldığını bildirmiştir5. Eklem süreçlerinin hasar görmesi önlense de, aşırı kas dokusu bozulması da aynı şekilde omuriliğin stabilitesi üzerinde bir etkiye yol açabilir. Bu çalışmada, servikal omuriliğin stabilitesini korumak için sadece 6. servikal lamina rezeke edildi, komşu eklemler korundu ve aşırı kas hasarı önlendi. Aynı zamanda omuriliğin üstünden yapılan kompresyon sinir köklerinin zarar görmesini engeller.
HE sonuçları, her gruptaki farelerin servikal omuriliğine verilen hasar alanının, esas olarak, farklı gruplar arasındaki yaralanma kapsamında önemli farklılıklar gösteren, CCS’yi karakterize eden merkezi kordun yakınındaki gri maddede olduğunu göstermektedir. Özellikle, gösterdiğimiz patolojik kesitler, numuneler yaralanmadan birkaç gün sonra toplandığı için yaralanma tezahürünü hafifletmiş olabilir. İmmünofloresan (NF-200), omuriliğin beyaz cevher bölgesindeki nöral yollara daha az hasar gösterdi ve bu da CCS’deki hasarın esas olarak merkezi kord çevresinde yoğunlaştığını doğruladı. İmmünofloresan sonucu, patolojinin önceki histolojik sonuçlarıyla birleşti. Önceki çalışmalar, CCS’nin merkezi kord yakınında ödemlere yol açtığını, hematoma ve nihayetinde lateral kortikospinal sistemin medial kısmında işlev bozukluğuna yol açtığını göstermiştir3. Kanama, CCS’nin tipik bir bileşeni olarak bildirilmiştir, ancak sonraki görüntüleme ve otopsi çalışmalarında nadiren görülür17. Bu çalışmada, yaralanmadan 7 gün sonra elde edilen HE sonuçları tüm gruplarda doku ödemi bulguları olduğunu düşündürdü; Bununla birlikte, yaralanma bölgesinde artık kırmızı kan hücresi bulunamadı. Bu nedenle, kanama için yaralanma bölgesini incelemek için Prusya mavisi kullanıldı ve sonuçlar, yaralanmadan 7 gün sonra ağır yaralanma grubunun yaralanma bölgesinde gözlenen hemosideroz ile karşılık gelirken, hafif grup bunu yapmadı. MRG T2 görüntüleri, hem hafif hem de ağır yaralanmaların, yaralanmadan 7 gün sonra yaralanmanın hasarlı bölgesinde düşük sinyal alanlarına sahip olduğunu gösterdi. burada retikülosit lizat birikimini gösterir. Bu sonuçlar, daha önce bildirilen bulgular arasındaki tutarsızlığın, yaralanmanın ciddiyetine ek olarak, yaralanma alanındaki kanama miktarını da etkileyebilecek MRI testinin histolojik testten14 potansiyel olarak daha hassas olmasından kaynaklandığına dair ikinci dereceden kanıtlar sağlar. GFAP, hasarlı bölgede de kapsamlı bir şekilde ifade edildi. Aynı zamanda, sağlam alanlarda Iba-1 ekspresyonu da görüldü, bu da lezyondaki hipointens sinyal alanı etrafındaki bir hiperintens sinyal halkasının bir inflamatuar yanıtın varlığını düşündürdüğü MRI sonuçlarıyla tutarlı bir inflamatuar yanıtın kalıcılığını düşündürdü. Sonuç olarak, bu çalışmanın sonuçlarına dayanarak, modeldeki yaralanma alanı, genellikle daha önce bildirilen açıklamalarla tutarlı olan merkezi kordon etrafındaki gri maddeye odaklanmıştır13. Ne yazık ki, yaralanma bölgesinin zamanla dinamik olarak nasıl değiştiğini göstermek için her deney hayvanında tekrar tekrar MRI yapmadık. Gelecekteki araştırmacılar, CCS’yi daha iyi araştırmak için bunu çalışmalarına dahil edebilirler. Ayrıca, gri maddeyi tanımlayan NeuN gibi nöronal belirteçlerle immünoetiketleme çalışmaya dahil edilebilir.
Sonuç olarak, patoloji ve MRG taramalarındaki bulguların özellikleri, önceki çalışmalarda CCS için tanımlananlarla yakın benzerlikler göstermektedir4. Mevcut protokol, CCS’yi uygulanabilir bir şekilde modellemek, CCS’nin daha fazla araştırılmasını ve anlaşılmasını sağlar.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma, Kök Hücre ve Dönüşüm Araştırmaları Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Projesi (2019YFA0112100) ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Devlet Anahtar Programı (81930070) tarafından desteklenmiştir.
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 |