用于小鼠挫伤脊髓损伤模型的自动撞击器
Summary
这里介绍的是一种新型的小鼠自动脊髓损伤挫伤装置，可以准确生成不同程度的脊髓损伤挫伤模型。
Abstract
由车祸和跌倒等创伤引起的脊髓损伤 （SCI） 与永久性脊髓功能障碍有关。通过撞击脊髓来创建脊髓损伤的挫伤模型会导致与临床实践中大多数脊髓损伤相似的病理。准确、可重复和方便的脊髓损伤动物模型对于研究脊髓损伤至关重要。我们提出了一种新型的小鼠自动脊髓损伤挫伤装置，即广州暨南大学智能脊髓损伤系统，该系统可以生成具有准确性、可重复性和便利性的脊髓损伤挫伤模型。该系统 通过 激光距离传感器与自动化移动平台和高级软件相结合，精确地生成不同程度的脊髓损伤模型。我们使用该系统创建了三个级别的脊髓损伤小鼠模型，确定了它们的 Basso 小鼠量表 （BMS） 评分，并进行了行为和染色测定以证明其准确性和可重复性。我们展示了使用该设备开发损伤模型的每个步骤，形成了一个标准化的程序。该方法可产生可重复的脊髓损伤挫伤小鼠模型，并通过方便的处理程序减少人为操作因素。开发的动物模型对于研究脊髓损伤机制和相关治疗方法是可靠的。
Introduction
脊髓损伤通常会导致损伤节段以下的永久性脊髓功能障碍。它多是由物体撞击脊柱和脊柱过度伸展引起的，例如交通事故和跌倒1.由于脊髓损伤的有效治疗方案有限，使用动物模型阐明脊髓损伤的发病机制将有助于制定适当的治疗方法。由脊髓撞击引起的脊髓损伤挫伤模型导致开发了与大多数临床脊髓损伤病例具有相似病理的动物模型 2,3。因此，为脊髓损伤挫伤生成准确、可重复和方便的动物模型非常重要。
自 Allen 于 1911 年发明第一个脊髓损伤动物模型以来，用于建立脊髓损伤动物模型的仪器的发展取得了重大进展 4,5。根据损伤机制，脊髓损伤模型分为挫伤、压迫、牵引、脱位、横断或化学6。其中，利用外力移位和损伤脊髓的挫伤模型最接近大多数脊髓损伤患者的临床病因。因此，挫伤模型已被许多研究人员用于脊髓损伤研究 3,7。各种仪器用于开发脊髓损伤挫伤模型。纽约大学 （NYU） 多中心动物脊髓损伤研究 （MASCIS） 撞击器通过减重装置产生脊髓损伤挫伤8.经过几个更新版本后，MASCIS撞击器被广泛用于开发脊髓损伤挫伤动物模型9。然而，当MASCIS的冲击杆掉落并撞击脊髓时，可能会发生多处损伤，这会影响脊髓损伤模型的损伤程度。此外，实现机械精度以确保仪器的精度和制造模型的可重复性也具有挑战性。无限地平线撞击器通过控制施加在脊髓上的力而不是重跌落来引起挫伤10.它使用连接到传感器的计算机直接测量撞击器和脊髓之间的冲击力。当达到阈值时，冲击器立即缩回，从而避免重量反弹并提高精度10,11。然而，使用这种精细运动方式造成损伤会导致不一致的损伤和功能缺陷6.俄亥俄州立大学（OSU）设备通过电磁驱动器12,13以瞬态速率压缩脊髓的背面。该装置类似于无限地平线撞击器，因为它使用短距离按压来引起脊髓损伤。然而，它有各种局限性，因为零点的初始确定会由于脑脊液的存在而引起误差6,14。综上所述，可用于开发脊髓损伤挫伤动物模型的仪器很多，但它们都存在一些局限性，导致动物模型的准确性和可重复性不足。因此，为了更准确、更方便、更可重复地创建脊髓损伤小鼠挫伤模型，需要一种自动化、智能化的脊髓损伤撞击器。
我们提出了一种新型的脊髓损伤冲击器，广州暨南大学智能脊髓损伤系统（G smart SCI system; 图1），用于生成脊髓损伤挫伤模型。该设备使用激光测距仪作为定位装置，结合自动化移动平台，根据设定的打击参数（包括打击速度、打击深度和停留时间）自动进行打击。自动化操作减少了人为因素，提高了动物模型的准确性和可重复性。
Protocol
Representative Results
Discussion
脊髓损伤可导致感觉和运动缺陷，从而导致严重的身体和精神损伤。在中国，不同省份的脊髓损伤发病率从14.6/100万到60.6不等18。脊髓损伤患病率的增加将给医疗保健系统带来更大的压力。目前，脊髓损伤的有效治疗选择有限，因为其病理机制和修复过程尚未完全了解19。有必要创建准确且可重复的脊髓损伤动物模型，以研究脊髓损伤的病理机制和修复过程。为…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究得到了国家自然科学基金第82102314号（至ZSJ）和32170977（至HSL）和广东省自然科学基金（编号：2022A1515010438（至ZSJ）和2022A1515012306（至HSL）的支持。本研究由暨南大学附属第一医院临床前沿技术项目支持，编号：JNU1AF-CFTP-2022-a01206（至HSL）。本研究得到了广州市科技计划项目 第202201020018号（至HSL）、2023A04J1284（至ZSJ）和2023A03J1024（至HSL）的支持。
Materials
| 0.01M PBS (powder, pH7.2-7.4) | Solarbio Life Sciences | P1010 | |
| 2,2,2-Tribromoethanol | Macklin | 75-80-9 | |
| 4% paraformaldehyde tissue fixative | Biosharp life science | BL539A | |
| Biomicroscope | Leica | LCC50 HD | |
| CatWalk | Noldus Information Technology | CatWalk XT 9.1 | |
| Cover glass | CITOTEST Scientific | 10212432C | |
| Embedding machine | Changzhou Zhongwei Electronic Instrument | BMJ-A | |
| Ethanol absolute | DAMAO | 64-17-5 | |
| FootFaultScan | Clever Sys Inc. | – | |
| Glass slide | CITOTEST Scientific | 80302-2104 | |
| Hematoxylin and Eosin Staining Kit | Beyotime Biotechnology | C0105S | |
| micro-grinding drill | FEIYUBIO | 19-7010 | |
| Mouse spinal fixator | RWD Life Science | 68094 | |
| Paraffin microtome | Thermo | shandon finesse 325 | |
| RotaRod for Mice | Ugo Basile | 47600 | |
| Stereomicroscope | KUY NICE | SZM-7045 | |
| Tert-Amyl alcohol | Macklin | 75-85-4 | |
| Xylene | China National Pharmaceutical | #10023418 |
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