Summary
כשל נשימתי הוא הגורם המוביל למוות לאחר פגיעה בחוט השדרה הצווארי. יש מודל לשחזור, לכימות, ואמין טרום קליני בבעלי חיים של כשל נשימה הנגרם על ידי פציעה בצוואר הרחם חלקית יעזור להבין neuroplasticity הנשימה ולא בדרכי הנשימה שלאחר מכן ויאפשר בדיקת אסטרטגיות תיקון משוערת.
Abstract
פגיעה בחוט השדרה הצווארי גורמת שיתוק קבוע, ולעתים קרובות מוביל למצוקה נשימתית. נכון להיום, אין תרופות יעילים פותחו על מנת לשפר / לשפר את כשל נשימתי בעקבות פציעה גבוהה בצוואר הרחם בחוט השדרה (SCI). כאן אנו מציעים מודל טרום קליני Murine של SCI הגבוה ברמת צוואר הרחם 2 (C2) metameric ללמוד neuroplasticity נשימה לאחר lesional המגוון. הטכניקה מורכבת של פגיעה כירורגית חלקית ברמת C2, אשר יניעו hemiparalysis של הסרעפת עקב deafferentation של motoneurons הסרעפת ממרכזי הנשימה נמצאים בגזע המוח. הצד הנגדי של הפגיעה נותר בשלמותה ומאפשר השחזור של בעלי החיים. שלא כמו SCIs האחר המשפיע על התפקוד של תנועה (ובבית החזה ברמה המותני), תפקוד מערכת הנשימה אינו דורש מוטיבציה של בעלי חיים וכימות של הגירעון / השחזור ניתן לבצע (סרעפת והקלטת עצב הסרעפת בקלותים, אוורור בכל גוף). דגם C2 SCI טרום קליני זהו מודל טרום קליני רב עוצמה, שימושי ואמין ללמוד אירועי neuroplasticity נשימה ונשימה שאינן שונים ברמות שונות (מולקולריות לפיזיולוגיה) ולבחון אסטרטגיות טיפוליות המשוערת מגוונות אשר עשוי לשפר את הנשימה ב חולי SCI.
Introduction
טראומת חוט השדרה היא פגיעה שכיחה שנצפתה באוכלוסייה האנושית במקרים דרמטיים, כגון שיתוק קבוע. עם זאת, חומרת הפגיעה תלויה ברמה וההיקף של הטראומה הראשונית. כשל נשימתי הוא הגורם המוביל לתמותה בעקבות פציעה עליונה צוואר הרחם בחוט השדרה (SCI) 1. נכון לעכשיו, הטיפול הטיפולי היחיד הוא למקם את המטופל במסגרת סיוע נשימתית. מאז ניתן להיגמל כמה מטופלים מהסיוע נשימתית 2, עקב החלמה ספונטנית שמתרחשת עם עיכוב שלאחר lesional, את הצורך לפתח תרופות לא פולשנית חדשניות חדשות הוא 3 דחופים. עובדה שיש בדגם טרום קליני סטנדרטי טוב כדי לחקור את ההשפעה של SCI צוואר הרחם על אי ספיקה נשימתית, ולכן, כדי ללמוד את היישום של אסטרטגיות טיפוליות המשוערת, היא חיונית.
במאמר טכני זה, אנו מתארים o מודל עכברי טרום קליני ספציפיליקוי בדרכי הנשימה הנגרם על ידי f צוואר הרחם SCI חלקי ברמת C2. מודל זה משמש כיום על ידי מספר מעבדות ברחבי העולם (לביקורות: 4-13). עם זאת, הבדלים קלים בהליך כירורגים ניתן להבחין בין החוקרים השונים ליצירת מודל זה בפרט צוואר הרחם פציעה עכברי. ההשפעה של SCI C2 על תפוקת הנשימה תוארה לראשונה בשנת 1895 ידי 14 פורטר. Hemisection צוואר הרחם גורם deafferentation של motoneurons הסרעפת מהכונן המרכזי שלהם (הממוקם בrVRG בגזע המוח, איור 1 א) בצד ipsilateral של פציעה, מה שמוביל לפעילות שקטה הסרעפת עצב ושיתוק הסרעפת שלאחר מכן. הצד הנגדי נותר בשלמותה ומאפשר לבעלי החיים לשרוד. שלא כמו SCI שונה הממוקם בקטע של עמוד השדרה תחתון (לדוגמא פגיעה contusive ברמת C4 15), על שלמות גרעין motoneuron הסרעפת בצד השני נשמרה. לאחר cervפציעת C2 iCal, כמה פעילות ספונטנית ניתן להבחין בצד ipsilateral (הסרעפת והסרעפת) בשל הפעלה של מסלולים הסינפטי שקטים הנגדי שחצו את קו האמצע של עמוד השדרה בC3-C6 רמה המגזרי (מסלולי הסרעפת חצו, CPP, איור 1) . ההפעלה של CPP, שהוא, בהגדרה, hemisection C2 בשילוב עם phrenicotomy נגדי שיגרום להתאוששות עצב ipsilateral חלקית הסרעפת, יכולה להתרחש משעות עד שבועות לאחר פציעה 16-18. ההשפעה חיובית האמיתית של מסלול CPP זה על התאוששות הנשימה מוגבלת 19 וחקירה והמשך טיפול צריכה להיות שפותחו כדי לשפר את סדר הגודל של שיקום ספונטני 3.
פרוטוקול זה מספק סוג רב עוצמה של מודל עכברי טרום קליני ללמוד פלסטיות לאחר lesional נשימה ברמות שונות (פיזיולוגיה נשימה מmotoneurons מראש וסרעפת, interneurons, מולקולרי וcellular, תנועה של הגפיים הקדמיים לדוגמא) וכן כמודל לבדיקת אסטרטגיות טיפוליות פולשנית ולא פולשנית שנועדו לשפר את הנשימה והתאוששות של תנועה בעקבות פציעת C2 חלקית בחוט השדרה הצווארי.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
פרוטוקול זה אושר על ידי ועדת האתיקה של כיסא RBUCE-UP של אקסלנס (אוניברסיטת פריז Sud, הסכם מענק מס 246,556) ואוניברסיטת דה ורסאי Saint-Quentin-en-איוולין.
1. הכנת מכשירי ניתוח עיקור
- נקה את מכשירי ניתוח עם חומר ניקוי במעבדה.
- החיטוי המכשירים לפני הניתוח.
- בפגישה כירורגי, לעקר את הכלים על ידי הצבת הטיפים במעקר חרוז חם 10 דקות ב 180 C ° בין 2 ניתוחים.
2. הכנת הסמים
- להכין 2 x 1 מיליליטר מזרקים לתרופות קוקטייל תרופות לפני הרדמה ואחרי ניתוח.
- על פי משקליו של העכברוש, להכין מזרק עם סמים טרום הרדמה: Carprofen (5 מ"ג / קילוגרם), עצירות (50 מיקרוגרם / קילוגרם), Baytril (5 מ"ג / קילוגרם) וDexmedetomidine (0.5 מ"ג / קילוגרם). השלם את נפח 1 מיליליטר עם אצבעות Lactated.
- הכן בעוד מזרק ההיפוך לתרופות טרום הרדמה: Atipamezole (500 מיקרוגרם / קילוגרם).
3. הרדמה של העכברוש
- לנהל תת עורי לבעל החיים את הפתרון של תרופות טרום הרדמה מתוארת בשלב 2.2. לאחר מכן, הכניס את בעל החיים לכלוב ולחכות עד שהאפקט המרגיע מופיע.
- מניחים את החולדה לתא סגור התמלא isoflurane 5% ב100% O 2, ולהמתין עד שקצב הנשימה מואט (בסביבות 30 שניות). לאחר מכן, הוצא את העכברוש מהחדר ומניח אותו על שולחן אינטובציה.
4. Orotracheal אינטובציה
- שכבי על הגב של בעלי החיים שלו, ולאחר מכן לאבטח את הראש על ידי הצבת רצועה הצמודה לשיניים הקדמיות שלו לשולחן.
- עם סיבים אופטיים אור, להאיר את חלל בית החזה. ואז, במקום ראי גרון (או מנהג עשה אחת, Jou et al. 20 לפרטים נוספים) בפיו של בעל החיים. דמיינו את מיתרי קול.
- החליקדואר ולמקם את מדריך orotracheal לתוך קנה הנשימה (בין מיתרי קול). חלק את צינור orotracheal (16 גודל קטטר G) על המדריך.
- הסר את המדריך ולבדוק עם מראה בגרון ממוקם בקצה של צינור orotracheal לנוכחות של לחות, המאשר את המיקום המתאים של הצינור בקנה הנשימה ולא בוושט.
- לחבר את הצינור להנשמת מכרסמים (683 הנשמה מכרסם, הרווארד Apparatus) ולהתאים את הריכוז של isoflurane עד 2% (ב100% O 2).
- לאבטח את צינור orotracheal עם פלסטר.
5. ניתוח בעמוד השדרה
- מניחים את החיה בעמדה פחסו הגחון על צלחת ניתוח מחוממת, עם האף מצביע על 90 זווית ° למנתח. לשמור על טמפרטורת הגוף סביב 37.5 מעלות צלזיוס לאורך כל הניתוח.
- לגלח את השיער עם קוצץ בין scapulas ולהסיר את השיער עם גזה.
- נקה את העור עם בטאדין, אז עם 7אלכוהול: 0%. חזור 3x שלב זה.
- קמצוץ הבוהן מתבצע לפני תחילת הניתוח כדי להבטיח עומק הרדמה מתאים. לאחר מכן, לבצע rostro-caudally חתך בעור לרוחב עם מספריים בין scapulas.
- חותכים את rostro-caudally השרירים acromiotrapezius ידי ביצוע הגיד כדי למנוע דימום. ואז לנתק את שריר המעוין כדי לגשת לשרירי spinalis (המקיפים את החוליה).
- לחזור בו השרירים spinalis מC1 לחולית C3. החוליה C2 היא אחד עם apophysis בולט.
- נקה את השרירים סביב החלק הגבי של החוליה באמצעות צמר גפן סטרילי.
- מתחיל להסיר בזהירות את apophysis של C2 עם rongeur. לאחר מכן, המשך בקפדנות עד לחוט השדרה הגבי חשוף. ודא laminectomy שהוא laminectomy חמים הגבי. תשומת לב לדורה שמקיפה את חוט השדרה, ועורקים בקרבת אזור זה.
- עם # 55 מלקחיים, לנתח rostro-caudally הדורה יחד C2, הבאה תמשיך רוחבית בכל צד מקורי ואת הזנב.
- ספוג את הנוזל השדרתי.
- הפוך סעיף לרוחב מתחת לשורש מספר גב צוואר הרחם 2 עם microscissors. ודא עם אזמל מיקרו כי היקף הנגע הוא קרוב מספיק כדי להגיע לקו האמצע של חוט השדרה (ראה איור 2 א לתצוגת גב של הפציעה). אם לא, אז קיצוץ נוסף יכול להיעשות כדי להשלים את הפציעה. במקרה של דימום, השתמש צמר גפן סטרילי. היזהר שלא ללכת לצד הנגדי, אחרת, בעלי החיים לא יתאוששו מהפציעה ולא יהיו לי כשל נשימתי.
- תפר את השרירים כשכבת מגן ולתפור בחזרה את העור. יש לנקות את הפצע עם גזה סטרילית פולידין רווי.
- כיבוי מכשיר האדים isoflurane ולהזריק תרופות ההיפוך (Atipamezole [500 מיקרוגרם / קילוגרם, IM]), בדוק את טמפרטורת הגוף.
- כאשר החיה מתחילה לנשום נגד ההנשמה,נתק את הצינור לקנה הנשימה ממכונת ההנשמה, ולאחר מכן להסיר את צינור orotracheal. מניחים את החיה בכלוב מחומם להתאוששות.
6. טיפול לאחר ניתוח
לאחר ניתוח, בעלי החיים נמצאים תחת פיקוח רציף על מנת להבטיח את הסביבה הטובה ביותר האפשרית עבור התאוששות. אנטיביוטיקה (Baytril, 5 מ"ג / קילוגרם), אנטי דלקתי (Carprofen, 5 מ"ג / קילוגרם) ועצירות ניתנות (50 מיקרוגרם / קילוגרם) תרופות בכל שעות 12 עבור 2 הימים הראשונים שלאחר הניתוח כדי למנוע זיהומים ולהפחית את ההתרחשות כאב שלאחר ניתוח. יש חולדות כרצונך גישה למזון רך ומים (או מים הצמיגית ליום שלאחר הניתוח 1). נוזלים תת עורי ניתן להשתמש בם על מנת למנוע התייבשות בימים שלאחר ניתוח כמה הראשונים. משקל הגוף וצריכת המזון נמצאים תחת פיקוח יומיומי. הסביבה שלהם היא מועשרת לאורך כל הניסוי ופעם לאחר הפציעה (דיור כפול, אבובים בכלובים שלהם).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
היקף פגיעה
ההצלחה והשחזור של מודל ניסויי מסוים זה תלויים בניסיונו של כל מניפולטור / מנתח. הכמות הבאה של התאוששות בדרכי הנשימה (הסרעפת פעילות עצבית ופעילות סרעפת) בעקבות פציעת C2 היא בקורלציה עם ventrolateral נותר חסכה חומר לבן 21. מאז הפציעה היא "עבודת יד" ודורשת קצת תרגול מהמנתח, המידה של כל פציעה יש להיבדק על ידי טכניקות היסטולוגית (קיבעון של הרקמה עם paraformaldehyde 4%, חיתוך רקמה קפוא, מכתים סגול cresyl) כדי לקבוע את הגודל המדויק רקמה פגומה (איור 2).
הקלטות אלקטרו
בעקבות SCI C2, פעילות עצב הסרעפת ipsilateral הוא בוטל (איור 3 א, ראה Vinit et al. 17למתודולוגיה). פעילות עצב הסרעפת הנגדית אינה מושפעת מהפציעה ומאפשרת ההישרדות של בעלי החיים (איור 3 ב). 7 ימים לאחר פציעה, פעילות קלה ניתן להקליט בצד ipsilateral של בעלי חיים מסוימים, בעיקר בשל CPP שחצה את קו האמצע מהצד הנגדי (איור 3 א ו 3 ב). ניתן לראות תוצאות דומות בפעילות הסרעפת (איור 3 ג ו3D), עם פעילות קלה ב7 ימים לאחר פציעה בצד ipsilateral (איור 3 ג). פעילות זו חיזקה מעל לאחר פציעה זמן וניתן להבחין בכל בעלי החיים לאחר כמה חודשים (לא מוצג).
איור 1. בתצוגה סכמטית של האנטומיה הנשימה של החולדה.גב סכמטי) תצוגה לרוחבו של ארגון השאיפה העיקרי, עם מראש motoneurons הסרעפת ממוקם בrVRG (גזע המוח) וmotoneurons הסרעפת ממוקם בגרעין הסרעפת (C3 ל C6), אשר פרויקט האקסונים שלהם לסרעפת. ב ') נוכח ההשפעה של פגיעה חלקית C2 במסלולים יורד בדרכי הנשימה. שים לב לנוכחותם של מסלולי הסרעפת חצו מהצד הנגדי שבו לחצות את קו האמצע ברמה מגזרי גרעין הסרעפת. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
איור 2. תמונות של הפגיעה חלקית C2 בחולדה. א) תמונה הגבי של אתר הניתוח. החץ מראה את האתר של injלסר אורי. שים לב להעדרה של החוליה C2 (חלק הגבי) שיקום. ב) לממדיה של פגיעת C2 (תמונה ימנית,) במידה באפור מסעיף הרוחבי של חוט השדרה (תמונות משמאל). בר סולם:. 1,000 מיקרומטר לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
איור 3. השפעות פיזיולוגיות של פציעת C2 על התפוקה בדרכי הנשימה. א) פגיעה חלקית C2 מבטלת את פעילות עצב הסרעפת בצד ipsilateral. הערה שיקום חלקי של פעילות עצב הסרעפת ipsilateral ב7 ימים לאחר פציעה בשל המסלול חצה הסרעפת (CPP). ב ') פגיעת C2 אינה משפיעה על פעילות עצב הסרעפת הנגדית באופן מיידיוב7 ימים לאחר פציעה. C) הפגיעה חלקית C2 מבטלת את פעילות סרעפת ipsilateral. פעילות קלה מופיעה ב 7 ימים לאחר פציעה, בעיקר בשל פעילות CPP. הסטייה הקצבית של האות שנצפתה בצד ipsilateral נובעת מהקלטת artifactual של רל. ד ') בעקבות פציעת C2, פעילות הסרעפת הנגדית נשארה אותו הדבר כמו לפני הפציעה, ומאפשרת לבעלי החיים לשרוד. לחץ כאן כדי צפייה בתמונה גדולה יותר.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
קשיים טכניים של ביצוע C2 הפגיעה הדגם
המודל העכברי פציעת C2 הוא כלי מעניין ללמוד neuroplasticity פוסט lesional בדרכי הנשימה. עם זאת, את הצעדים הדרושים כדי לייצר מודל לשחזור ואמין הם רבים וכל אחד יכול להשפיע על התוצאה של המחקר. לדוגמא, במהלך תהליך אינטובציה, טיפול קיצוני הוא שיש לנקוט משנת הצינור orotracheal יכול לייצר דלקת של קנה הנשימה, מה שעלול להוביל לסיבוכים שונים כגון כשל נשימה חסימתית, בנוסף לאי ספיקה נשימתית הראשונית בשל הפגיעה עצמה . יתר על כן, גישה לחוט השדרה במהלך הליך הניתוח יכולה להיות קריטית להתאוששות של בעלי החיים. את כל השלבים (לנתיחה שריר / הכחשה, laminectomy גב, durotomy, הפגיעה עצמה) צריכה להתבצע בזהירות רבה בשל נוכחותם של עורקים מגוונים סביב אתר הניתוח ועד לשדרהכבל. דימום נרחב יש להימנע מאז ההתאוששות לאחר הניתוח יכולה להתעכב על ידי איבוד דם, ואיסכמיה השדרה יכולה להתרחש, בנוסף לפציעה.
חלק חשוב נוסף שיש להיות מודע הוא הניקיון של המכשירים והחדר שבו הניתוח מתבצע. למרות העובדה שתרופות אנטיביוטיות מוזרקות לבעלי החיים וטיפול קיצוני על תנאי "פסאודו סטרילי" שימשו במהלך ניתוח, זיהום חיידקים יכול להתרחש ולהשפיע על המחקר כולו מתוכנן להתבצע על מודל זה. לדוגמא, דלקת מערכתית הנגרמת על ידי הזרקת lipopolysaccharide תבטל neuroplasticity הנשימה 22, ויכולה להשפיע ו / או להסתיר את neuroplasticity הספונטני הבא או את ההשפעה של אסטרטגיות משקמות המשוערות. הניטור של טמפרטורת הגוף בכל הליך זה יכול גם להשתתף להצלחה של מה שהופך את המודל הניסיוני הזה. ואכן, היפותרמיה יכולה לשמשeuroprotectant לפגיעה בחוט השדרה חריפה ויכול לגרום לכמה השפעות מועילות (ראו אחמד ואח'. 23 לבדיקה).
2 סעיף צוואר הרחם במודל עכברי הוא מודל דרסטית בטווח של נכים (תנועה). זה נפוץ לצפות לירידה במשקל בשבוע אחד בעקבות הפגיעה בשל העובדה כי בעל החיים הוא משותק וחווה כמה קשיים להגיע למזון ומים. עזרה מתאימה מתבצעת על ידי המפעיל שלאחר הניתוח, כדי להבטיח כי הירידה במשקל היא כ 20% מהמשקל ההתחלתי (הזנה ידנית). לפיכך, נקודת הסיום של המודל היא ירידה במשקל של 30% ממשקל הגוף הראשוני בשבוע. כשבוע לאחר ניתוח אחד, החיות להתאושש באיטיות תנועה חלקית ומאפשרת להם את היכולת להאכיל את עצמם ולהחזיר את המשקל (ראה לובט בר et al. 24 לחקר ההתאוששות של תנועה).
בסוף המחקר, מאז פציעת C2 היא "חהndmade "על ידי המנתח, למען שחזור ומהימנות המודל, המידה של כל פגיעה צריכה להיות משוחזרת על ידי טכניקות היסטולוגית. במיוחד, כאשר neuroplasticity נשימה הוא למד, פולר ואח'. 21 הראו כי הסכום של התאוששות בדרכי הנשימה בעקבות פציעת C2 היה בקורלציה עם החומר לבן הגחון חסך הנותר.
יתרונות של שימוש במודל עכברוש של C2 פגיעה ללמוד Neuroplasticity נשימה לאחר lesional
המודל העכברי C2 ללמוד פיזיולוגיה פוסט lesional נשימה ו / או אסטרטגיות המשוערת על מנת לשפר / לשחזר את אי ספיקה נשימתית מציג יתרונות רבים מאז: 1) חולדות זמינות ממגדלים מסחריים ברחבי העולם; 2) בגלל הגודל הקטן שלהם ואורך החיים קצרים, ניתן לנטר תנאים סביבתיים בזהירות ובשליטה מוחלטת מלידה ועד לבגרות; 3) חולדות הפכו o המודל המובילו נוירוביולוגיה בדרכי הנשימה, המחליפה את המודל מסורתי יותר, חתולים. בהתאם לכך, נתונים נרחבים זמינים בספרות הנוגעת לneuroanatomy חולדה, כימיה של מוח, נוירופיזיולוגיה ותגובות נשימתית רפלקס, מתן הקשר שבו לבצע ולפרש את תוצאות הניסויים; 4) (הטרוגניות יחסית) הנמוכה הגנטית בין זני עכברים זמינים מסחרי מאפשרת הירידה במספר בעלי החיים הנדרשים כדי להשיג את הכוח סטטיסטי, ומאפשרת השוואה של תוצאות בין מעבדות שונות; 5) יש לי חולדות שיעור תמותה נמוכה מאוד לאחר פגיעה בחוט השדרה הצווארי אשר מפחית את מספר בעלי החיים הנדרשים לכוח סטטיסטי; 6) יש לי חולדות קצב התאוששות מנוע מהיר מאוד בעקבות פציעה בצוואר הרחם בחוט השדרה (לדוגמא, לעומת חתולים, כלבים או קופים). בהתאם לכך, השימוש בחולדות מפחיתה את משך הזמן של בעלי החיים דורש טיפול לאחר ניתוח אינטנסיבי (למשל, ביטוי שלפוחית השתן, ממשל נוזלים, וכו '), ודקותimizes מצוקת נושא בעלי החיים; 7) בניגוד לפונקציה של תנועה, תפקוד מערכת הנשימה אינו דורש מוטיבציה של בעלי חיים, והוא בקלות לכימות (EMG, עצב הסרעפת ENG, נפח סרעפת גאות ותדירות); 8) היבט אחד מפתח הוא "התופעה חצתה הסרעפת" (CPP). יש נושא מסוים זה ספרות ענפה שפורסמה באמצעות חולדות כמודל (ראה Goshgarian אח' 5,16 לביקורות.); 9) חולדות ובני אדם חולקים תכונות משותפות רבות במערכת שלהם בדרכי הנשימה שליטה, ההופכים את עכברוש מודל פרה טוב ללמוד אי ספיקה נשימתית הבא SCI12 צוואר הרחם. יתר על כן, במעבדה אחת החלה לפתח hemisection C2 במודל עכבר 25 בהצלחה. גישה זו מספקת התלהבות רבה על השימוש העתידי של בעלי חיים מהונדסים.
מודל חיה יותר רלוונטי קליני הוא פגיעה contusive ברמת צוואר הרחם 26-28. עם זאת, שחזור של הפגיעה הוא inconsistent, בעיקר בשל מיקומו של המסלולים בדרכי הנשימה יורדים וחוסר האפשרות לעשות חבלה נרחבת (אשר להפחית באופן דרסטי את שיעור ההישרדות של בעלי החיים). עוד עבודה שצריכה לעשות בפירוט של דגמי contusive כדי לקבוע את הדרך המתאימה כדי לגרום לפגיעת contusive עם גירעונות קבועים.
שימושים עבור הפגיעה Murine דגם C2
דגם C2 SCI זה רלוונטי במיוחד למחקר של סוגים שונים של פלסטיות. לדוגמא, שינויים מולקולריים ותאיים מנפצע מראש motoneurons זיהה ממוקם בגזע המוח (גרעין rVRG) 29 כמו גם motoneurons הסרעפת deafferented רמת 30-32 נחקרו. התהליכים שלאחר מכן דלקתיים 33 ושינויי cytoarchitectural (נטו perineuronal משנה 10) נחקרו הבאים SCI-C2. השינויים המבניים בעמוד השדרה (משמעות של הרשות תחליףthways 34 ואת מעורבותם של interneurons השדרה 8) או שינויי ultrastructural בצלחת סוף מנוע סרעפת 4 גם להשתתף באופן פעיל בשיקום הספונטני של פעילות הנשימה הבאה SCI-C2. הנושא הנחקר ביותר בדגם C2 SCI הוא ההשלכות הפיזיולוגיות של הפגיעה הראשונית במערכת כולה בדרכי הנשימה (נפח גאות ושפל, תדירות בחיות שאינן מורדמות 24) וההחלמה הספונטנית הבאה שלה (על הכנות הרדים כלומר פעילות הסרעפת עצב 17, סרעפת פעילות 16,17 ויותר לאחרונה, פעילות הצלע 35). מודל עכברי C2 SCI זה שימש גם ללמוד ליקוי hindlimb והחלמה הספונטנית שלאחר מכן ומושרה התאוששות הבאה אסטרטגיה לא פולשנית (hypoxias לסירוגין 24).
מסקנה
המודל העכברי C2 SCI הוא רב עוצמהnd שימושי טרום קליני מודל ללמוד נשימה וneuroplasticity שאינה בדרכי הנשימה ולבחון אסטרטגיות טיפוליות המשוערת מגוונות אשר עשוי לשפר את הנשימה בחולי SCI.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.
Acknowledgments
עבודה זו נתמכת על ידי מימון מתכנית המסגרת השביעית של האיחוד האירופי (FP7/2007-2013) תחת הסכם מענק מס 246,556 (RBUCE-UP פרויקט האירופי), HandiMedEx שהוקצה על ידי הקהל הצרפתי השקעות הדירקטוריון. מרסל Bonay נתמכה על ידי Chancellerie des Universités דה פריז (רגליים Poix), Fonds דה Dotation משוכלל ונדיר en סנטה Respiratoire, וסיוע ד 'מרכז Respiratoire במגורי ד' איל דה פראנס (CARDIF)
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Animal | |||
| Male Sprague Dawley Rat | Janvier | 225-250 g | |
| Surgical Instruments | |||
| Student Dumont #5 forceps | Fine Science Tool | 91150-20 | |
| Student Standard Pattern Forceps | Fine Science Tool | 91100-12 | |
| Mayo-Stille Scissors | Fine Science Tool | 14013-15 | Curved |
| Student Vannas Spring Scissors | Fine Science Tool | 91500-09 | Straight |
| Spring Scissors - 8 mm Blades | Fine Science Tool | 15025-10 | Straight Blunt/Blunt |
| Friedman Pearson Rongeur | Fine Science Tool | 16121-14 | Curved |
| Dissecting Knife - Fine Tip | Fine Science Tool | 10055-12 | Straight |
| Olsen-Hegar Needle Holder | Fine Science Tool | 12002-14 | Serrated |
| Weitlaner-Locktite Retractor | Fine Science Tool | 17012-11 | 2x3 Blunt |
| Absorbable surgical sutures | Centravet | BYO001 | Suture size 4-0 |
| Equipment | |||
| Hot Bead Steriliser | Fine Science Tool | 18000-45 | |
| Catheter | Centravet | CAT188 | 16 G |
| Laryngoscope | |||
| Guide wire | |||
| Laryngeal mirror | Centravet | MIR011 | |
| Lactated Ringers | Centravet | RIN020 | |
| Syringe | Centravet | ||
| Needle | Centravet | ||
| O2 | Air Liquid | I1001M20R2A001 | |
| 683 RodentT Ventilator 115/230V | Harvard Apparatus | 55-0000 | |
| Stand-Alone Vaporizer | WPI | EZ-155 | |
| Thin line heated bed | WPI | EZ-211 | |
| Air canister | WPI | EZ-258 | |
| Drugs | |||
| Carprofen | Centravet | ||
| Rimadyl | Centravet | RIM011 | |
| Buprenorphine | Centravet | BUP001 | |
| Baytril | Centravet | BAY001 | |
| Dexmedetomidine | Centravet | DEX010 | |
| Atipamezole | Centravet | ANT201 | |
| Betadine solution | Centravet | VET002 | |
| Isoflurane | Centravet | VET066 | |
References
- Frankel, H. L., et al. Long-term survival in spinal cord injury: a fifty year investigation. Spinal Cord. 36, 266-274 (1998).
- Ramer, M. S., Harper, G. P., Bradbury, E. J. Progress in spinal cord research - a refined strategy for the International Spinal Research Trust. Spinal Cord. 38, 449-472 (2000).
- Zimmer, M. B., Nantwi, K., Goshgarian, H. G. Effect of spinal cord injury on the respiratory system: basic research and current clinical treatment options. J Spinal Cord Med. 30, 319-330 (2007).
- Mantilla, C. B., Sieck, G. C. Neuromuscular adaptations to respiratory muscle inactivity. Respir Physiol Neurobiol. 169, 133-140 (2009).
- Goshgarian, H. G. The crossed phrenic phenomenon and recovery of function following spinal cord injury. Respir Physiol Neurobiol. 169, 85-93 (2009).
- Nantwi, K. D. Recovery of respiratory activity after C2 hemisection (C2HS): involvement of adenosinergic mechanisms. Respir Physiol Neurobiol. 169, 102-114 (2009).
- Sandhu, M. S., et al. Respiratory recovery following high cervical hemisection. Respir Physiol Neurobiol. 169, 94-101 (2009).
- Lane, M. A., Lee, K. Z., Fuller, D. D., Reier, P. J. Spinal circuitry and respiratory recovery following spinal cord injury. Respir Physiol Neurobiol. 169, 123-132 (2009).
- Seeds, N. W., Akison, L., Minor, K. Role of plasminogen activator in spinal cord remodeling after spinal cord injury. Respir Physiol Neurobiol. 169, 141-149 (2009).
- Alilain, W. J., Horn, K. P., Hu, H., Dick, T. E., Silver, J. Functional regeneration of respiratory pathways after spinal cord injury. Nature. 475, 196-200 (2011).
- Vinit, S. Cervical spinal cord injuries and respiratory insufficiency: a revolutionary treatment. Med Sci (Paris. 28, 33-36 (2012).
- Kastner, A., Gauthier, P. Are rodents an appropriate pre-clinical model for treating spinal cord injury? Examples from the respiratory system). Exp Neurol. 213, 249-256 (2008).
- Vinit, S., Lovett-Barr, M. R., Mitchell, G. S. Intermittent hypoxia induces functional recovery following cervical spinal injury. Physiol Neurobiol. 169, 210-217 (2009).
- Porter, W. T. The Path of the Respiratory Impulse from the Bulb to the Phrenic Nuclei. J Physiol. 17, 455-485 Forthcoming.
- Nicaise, C., et al. Phrenic motor neuron degeneration compromises phrenic axonal circuitry and diaphragm activity in a unilateral cervical contusion model of spinal cord injury. Exp Neurol. 235, 539-552 (2012).
- Goshgarian, H. G. The crossed phrenic phenomenon: a model for plasticity in the respiratory pathways following spinal cord injury. J Appl Physiol. 94, 795-810 (2003).
- Vinit, S., Gauthier, P., Stamegna, J. C., Kastner, A. High cervical lateral spinal cord injury results in long-term ipsilateral hemidiaphragm paralysis. J Neurotrauma. 23, 1137-1146 (2006).
- Fuller, D. D., Johnson, S. M., Johnson, R. A., Mitchell, G. S. Chronic cervical spinal sensory denervation reveals ineffective spinal pathways to phrenic motoneurons in the rat. Neurosci Lett. 323, 25-28 (2002).
- Dougherty, B. J., Lee, K. Z., Lane, M. A., Reier, P. J., Fuller, D. D. Contribution of the spontaneous crossed-phrenic phenomenon to inspiratory tidal volume in spontaneously breathing rats. J Appl Physiol. 112, 96-105 (2012).
- Jou, I. M., et al. Simplified rat intubation using a new oropharyngeal intubation wedge. J Appl Physiol. 89, 1766-1770 (2000).
- Fuller, D. D., et al. Graded unilateral cervical spinal cord injury and respiratory motor recovery. Respir Physiol Neurobiol. 165, 245-253 (2009).
- Vinit, S., Windelborn, J. A., Mitchell, G. S. Lipopolysaccharide attenuates phrenic long-term facilitation following acute intermittent hypoxia. Respir Physiol Neurobiol. 176, 130-135 (2011).
- Ahmad, F., Wang, M. Y., Levi, A. D. Hypothermia for Acute Spinal Cord Injury-A Review. World Neurosurg. , (2013).
- Lovett-Barr, M. R., et al. Repetitive intermittent hypoxia induces respiratory and somatic motor recovery after chronic cervical spinal injury. J Neurosci. 32, 3591-3600 (2012).
- Minor, K. H., Akison, L. K., Goshgarian, H. G., Seeds, N. W. Spinal cord injury-induced plasticity in the mouse--the crossed phrenic phenomenon. Exp Neurol. 200, 486-495 (2006).
- Baussart, B., Stamegna, J. C., Polentes, J., Tadie, M., Gauthier, P. A new model of upper cervical spinal contusion inducing a persistent unilateral diaphragmatic deficit in the adult rat. Neurobiol Dis. 22, 562-574 (2006).
- Golder, F. J., et al. Breathing patterns after mid-cervical spinal contusion in rats. Exp Neurol. 231, 97-103 (2011).
- Lane, M. A., et al. Respiratory function following bilateral mid-cervical contusion injury in the adult rat. Exp Neurol. 235, 197-210 (2012).
- Vinit, S., et al. Axotomized bulbospinal neurons express c-Jun after cervical spinal cord injury. Neuroreport. 16, 1535-1539 (2005).
- Guenther, C. H., Windelborn, J. A., Tubon, T. C., Yin, J. C., Mitchell, G. S. Increased atypical PKC expression and activity in the phrenic motor nucleus following cervical spinal injury. Exp Neurol. 234, 513-520 (2012).
- Mantilla, C. B., Gransee, H. M., Zhan, W. Z., Sieck, G. C. Motoneuron BDNF/TrkB signaling enhances functional recovery after cervical spinal cord injury. Exp Neurol. 247, 101-109 (2013).
- Vinit, S., Darlot, F., Aoulaiche, H., Boulenguez, P., Kastner, A. Distinct expression of c-Jun and HSP27 in axotomized and spared bulbospinal neurons after cervical spinal cord injury. J Mol Neurosci. 45, 119-133 (2011).
- Windelborn, J. A., Mitchell, G. S. Glial activation in the spinal ventral horn caudal to cervical injury. Respir Physiol Neurobiol. 180, 61-68 (2012).
- Vinit, S., Stamegna, J. C., Boulenguez, P., Gauthier, P., Kastner, A. Restorative respiratory pathways after partial cervical spinal cord injury: role of ipsilateral phrenic afferents. Eur J Neurosci. 25, 3551-3560 (2007).
- Dougherty, B. J., et al. Recovery of inspiratory intercostal muscle activity following high cervical hemisection. Respir Physiol Neurobiol. 183, 186-192 (2012).
