皮质脊髓束的主要感觉运动束之一,可以单方面地损伤在啮齿类脑干为了测试神经可塑性诱导疗法的中枢神经系统。此手术(“锥体束”)和术后评估本协议描述。
皮质脊髓束(CST),可以完全在啮齿动物脑干的延髓金字塔单方面切断。 CST就是一个马达道具有用于在人中远端肌肉控制重视,并在较小程度上,在啮齿类动物。一个金字塔导致脊髓主要是脊髓导致短暂的电机残疾前肢的对侧的CST神经支配的损失单方面削减和持续灵巧的损失。皮质脊髓束的同侧预测是次要的。我们修订我们的手术方法,以增加损伤完整性的机会。我们描述术后护理。在蒙托亚楼梯颗粒达到测试与这里显示的水平梯试验赤字检测多达伤后8周。只检测瞬时在气缸饲养试验赤字。因此,气缸测试可能只适合于检测短期恢复。我们展示如何,电生理和解剖,可以评估病变和塑料的变化。我们还描述了如何分析跨中线萌到贫困地区从无恙CST纤维。它是具有挑战性的,以获得完整的> 90%的病变始终由于靠近基底动脉在延髓和生存率可低。另一种手术方法和行为测试在本协议中的描述。的锥体束模型是评估神经可塑性诱导治疗,其中损伤后增加完整纤维的发芽的良好工具。
皮质脊髓束(CST)是一个主要的机动车道内,在人类的脊髓。损伤后脊髓损伤造成相当大的损失灵巧此道。 CST是细电机运动在人类,如数字移动和远端肌肉的控制尤为重要。还发现在啮齿类虽然脊髓内其解剖学位置是不同的,人类的和CST损伤较少禁用1-4。
一种在体内 CST损伤模型涉及单侧锥体束,其中在腹侧脑干1棱锥被切断延髓到十字交叉( 图1)。金字塔是在延髓的腹侧清晰的解剖特征,通过它的CST运行它decussates之前。在大鼠中,大多数纤维(约95%)交互对生在髓质的尾端和脊髓的背内侧部分此后找到。然而,approximat伊利10%decussated纤维在背外侧列中运行。纤维的剩余〜5%留不交叉同侧和旅行的腹内侧部分5,6。锥体束后脊髓失去其从对侧CST直接输入( 图1)。
该锥体束模式是针对未病变CST的完好纤维的反应测试,以治疗特别好。它允许可塑性横跨中线的完整纤维在脊髓,其支配神经支配区和发芽的评估。皮质脊髓束已经观察到在脊髓损伤模型相当发芽并介导尤其前肢恢复7-10。一个可能的治疗目的是加强这方面的前肢恢复。一疗法的功效可与行为评估,所述未病变道的解剖追踪的技术和终端电生理实验-3,11,12-进行测试。</ P>
相比,脊椎损伤的大多数其他临床前模型的优点在于,它特别影响一个道相对于其他脊椎损伤往往影响多个束。在一个明确的,肤浅的解剖位置只有一个道被损伤。另一个优点是,锥体束是一个可再现的损伤模型。它是一个合适的在体内的资源为研究人员测试潜在神经可塑性诱导疗法,在受伤或影响电机系统13,14病症之后恢复运动功能,其目的的效果。
我们所描述的锥体束损伤模型。皮质脊髓束被切断在脑干的水平。从技术角度来看这个手术需要大量的谨慎性和准确性。脑干容纳呼吸中心和心血管中心中的多个核,如疑核和孤嵌入在金字塔下方的网状结构。如果切口是由过深,这可能导致突然的呼吸困难,这可能是致命的。我们给Dopram刚切,增加呼吸活动,以防止突然停止呼吸之前。如果呼吸停止,值得通风动物为以下五个分钟,因为它可能会恢复氧气。此外,应绝对避免在基底动脉的损害。在最初几天伤后的并发症有:脑干出血的另一个重要的影响作用,相当消瘦,严重的呼吸diffic由于大量的伤害,包括橄榄只是横向的金字塔,由于气管移位和动物的严重的方向和平衡问题ulties。这些并发症可以被看作端点和动物可能会受到人道杀害。在第一周期间密切监测手术后是必需的。补充食物可以以抗衡体重减轻给出。气道炎症(刺耳呼吸)在一到两天正常解析。一般情况下,年轻的动物更容易操作的是他们的脖子少深。此外,他们更弹性,较少有呼吸并发症。
它需要一些练习来达到CST完整的病变有锥体束。同样,在两项研究由管家等 16,其中规定了由Benowitz 等 28复制前的实验,最初报道的高死亡率,而他们的一些病变是不完整的。行为缺陷也将是可变的。我们建议一个新的外科医生进行很多实践锥体束手术进行任何全面的实验来测试候选人治疗前。如何防止不完全的病变追溯切用注射器针头,确保在本协议描述的皮质纤维接近基底动脉被切断。其他选项是如Zhou 等人,2003年29描述了一个倾斜的玻璃吸移液管吸移病灶部位。的细钨线,也可用于切割区域22。另一种为锥体束是削减颈椎C3背部CST单方面,然后切断与一个腹办法CST 18 ipsilesional C2腹侧部。但可以说,一个完整的病变是没有必要的,如果我们的目标是研究对侧CST发芽;如果大多数金字塔被损毁,并从未病变侧的发芽响应发生这可以是足够了。
的锥体束病变模型的一个目的是要烧蚀的皮质脊髓束的一个侧面,并使用神经可塑性诱导疗法刺激完整的非受伤纤维的可塑性和发芽。为了测试神经保护治疗这种模式是不适合和其他损伤模型,如挫伤受伤应该被使用。 pyramidotomies的成果进行评估最常使用的行为测试和解剖。水平阶梯测试,缸饲养试验和蒙托亚楼梯测试是最常用的行为评估。在文献中描述的其它试验是颗粒到达测试,爬绳试验,步态分析和胶带测试3,17-19。然而,大多数行为测试的结果往往只监测最多42天postlesion 3,4,11,17,18,20-22。从过去的经验,啮齿动物恢复大部分功能,在稍后的时间点未经任何处理的干预。我们已经表明塔吨的水平阶梯测试和蒙托亚楼梯颗粒达到试验检测残疾高达稍后的时间点。它们可以用于测量功能恢复因治疗。病变完整性被PKC伽玛染色(其标签在背柱CST纤维)脊髓延髓在宫颈级别或病变部位的横截面铬花青染色评判。生物素化的葡聚糖胺可注入的对侧皮层,以评估完整纤维穿过中线的发芽到去神经脊髓区域。
总之,锥体束模式是很好的评估,如果手术成功掌握了治疗药物中枢神经系统损伤的神经可塑性诱导能力。它评估的完整纤维的可塑性。下一个步骤将是使用一个更临床相关的模型如挫伤损伤评估,以克服更大injuri药物的能力ES影响多个大片。
The authors have nothing to disclose.
这项工作是由国际脊髓研究信托与信托Rosetrees支持。
Carprofen | Norbrook | Vm No; 02000/4229 | give 5mg/kg twice daily |
Homeothermic Blanket System | Harvard Instruments | 507222F | |
Isoflurane | Abbott | B506 | |
Fine Scissors- Tough Cut | Fine Science Tools | 14058-09 | |
Forceps | Fine Science Tools | 11019-12 | |
Long-toothed Alm retractors | Fine Science Tools | 17009-07 | |
cautery system kit | Harvard Instruments | 726067 | |
fine Dumont forceps | Fine Science Tools | 11251-10 | |
Carbon Steel burrs | Fine Science Tools | 19007-07 | |
Dopram V-drops | Pfizer | apply 1 drop to tongue | |
Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-03 | |
gelfoam | Equimedical | EQU705001 | |
3-0 Vicryl sutures | Ethicon | ||
operating microscope | Zeiss | ||
Compact Anaesthesia System Isoflurane K/F Single Gas | VetTech Solutions | ||
Scales | Ohaus | NVT3201 | |
Carbon Steel Scalpel blades No. 10 | Swann-Morton | 201 | |
25g needles | Terumo | NN-2525R | |
syringes (1ml and 5ml) | Terumo | SS+01T1 / SS*05SE1 | |
Saline (Sodium Chloride 0.9%) | Fresenius Kabi | Pl 08828/0178 | |
cotton buds | Johnson and Johnson | 5000207582502 | sterilize before use |