Dit artikel beschrijft een techniek om het invoegen van een holle buis tussen de stronken van de ruggenmerg na volledige transect en vullen met cellen van Schwann (gcv) en injecteerbare kelder membraan matrix bevorderen van axon regeneratie over de kloof te overbruggen.
Onder de verschillende modellen voor dwarslaesie bij ratten, wordt de kneuzingen model het vaakst gebruikt omdat het is het meest voorkomende type van menselijke dwarslaesie. Het volledige transect model, is hoewel niet als klinisch relevant als het model van kneuzingen, de meest rigoureuze method to evaluate methode axon regeneratie. In het model van kneuzingen is het moeilijk te onderscheiden van geregenereerde van gekiemde of bespaard axonen als gevolg van de aanwezigheid van het resterende weefsel post schade. In het volledige transect model is een “passerelle” methode nodig om de leemte opvullen en continuïteit maken vanuit de rostraal de caudal stompen om te evalueren van de doeltreffendheid van de behandelingen. Een betrouwbare “passerelle” operatie is essentieel voor het testen van resultaat maatregelen door het verminderen van de variabiliteit als gevolg van de chirurgische methode. De hier beschreven protocollen worden gebruikt voor het bereiden van Schwann cellen (gcv) en leidingen voorafgaand aan de transplantatie, volledige transect van het ruggenmerg thoracale niveau 8 (T8), invoegen van de leiding en SCs transplantatie in de leiding. Deze aanpak maakt ook gebruik van in situ gelerend van een injecteerbare kelder membraan matrix met SC transplantatie waarmee verbeterde axon groei over de rostraal en caudal interfaces met het weefsel van de gastheer.
Spinal cord injury reparatie is een complex en uitdagend probleem dat een strategie van de combinatorische behandeling met betrekking tot vergt, bijvoorbeeld, het gebruik van cellen en een biomaterial te voorzien van een gunstige communicatie voor getransplanteerde cel functie en axon herstel op de site van letsel. Hemisection1,2,3,4,5,6,7,8,9 en volledige transect10 ,11,12,13,14,15,16,17,18,19 ,20,21,22 modellen worden vaak gebruikt om te beoordelen van de effecten van de biomaterial gebaseerde “passerelle” therapieën. Het voordeel van het gebruik van een hemisection model is dat het meer stabiliteit voor de “passerelle” constructie in vergelijking met volledige transect biedt. In de hemisection modellen is het echter moeilijk te bewijzen van axon regeneratie als resultaat van de toegepaste therapeutische methode als gevolg van de aanwezigheid van bespaard weefsel. Het volledige transect model is de meest rigoureuze methode om aan te tonen van axon regeneratie.
Diverse natuurlijke en synthetische materialen zijn bestudeerd voor gebruik als een injecteerbare gel, een pre-gevormde gel in kneuzingen of hemisection modellen, of als een gestructureerde conduit in hemisection geplaatst of voltooien transect modellen (gedetailleerd in de beoordelingen23 , 24 , 25). in situ gelerend van een mengsel van injecteerbare matrix/SC maakt een meer tolerante interface tussen de transplantatie, het snoer van de gastheer voor axon kruising26,27 ten opzichte van vooraf gegeleerde matrix/SC implantaten 5 , 18 , 19 , 28. in situ gelerend de matrix contour rond de onregelmatige host-interfaces, overwegende dat een meer rigide en gestructureerde conduit of een minder vormbare pre-gevormde gel kon niet toegestaan. Een gestructureerde conduit biedt vaak contact begeleiding en implantaat stabiliteit in tegenstelling tot een injecteerbare matrix. De protocollen die hier gepresenteerd beschrijven een chirurgische ingreep die maakt gebruik van zowel een injecteerbare kelder membraan-matrix (bijvoorbeeld matrigel, zie die de Tabel van materialen, bedoeld als injecteerbare matrix hier) en een gestructureerde conduit te evalueren van axon regeneratie in de meest rigoureuze ruggenmerg letsel model.
Electrospun poly-vinylidenedifluoride-trifluoroethylene (PVDF-TrFE) uitgelijnd vezelig holle leidingen worden gebruikt in onze experimentele aanpak. PVDF-TrFE is een piëzo-elektrische polymeer dat genereert een voorbijgaande lading wanneer mechanisch vervormd en is aangetoond dat het bevorderen van de uitbreiding en de axon regeneratie van de neurite zowel in vitro29,30 en in vivo 31. Electrospinning is een gemeenschappelijk steiger fabricage methode die kan snel produceren betrouwbare vezelig steigers met behulp van een verscheidenheid van polymeren met controleerbare eigenschappen zoals uitlijning van de vezels, de diameter van de vezel en dikte van de steiger voor neurale en andere toepassingen32,33,34.
Talrijke studies van rat SCs getransplanteerd in ruggenmerg letsel sites hebben aangetoond dat behandeling werkzaamheid5,9,18,19,20,21 ,26. Deze transplantaties zijn neuroprotectieve voor weefsel rondom de laesie, laesie holte verkleinen, en bevorderen van axon regeneratie in de laesie/transplantatie site en de myelinisering van de geregenereerde axonen. Menselijke SCs autologously kunnen worden getransplanteerd, een voordeel in vergelijking met de meeste andere neurale-gerelateerde cellen24. Na een biopsie van de perifere zenuwen, SCs kunnen worden geïsoleerd en gezuiverd en zal verspreiden tot het gewenste bedrag voor transplantatie in mensen. Autologe transplantatie van de SC voor ruggenmerg gewonde patiënten is bewezen veilig in Iran35,36,,37,38, China39,40, en de Verenigde Staten41,42. SCs staan bekend om afscheiden van talrijke neurotrophic factoren en extracellulaire matrix eiwitten belangrijk voor de groei van de axon en een essentiële rol te spelen bij axon regeneratie na perifere zenuw verwonding. Ons doel hier is om te beschrijven van methoden die conduit ontwerpen onderzoeken kunnen ter verbetering van de resultaten van SC transplantatie in een volledige rat ruggenmerg transect model.
De meest kritische stap in het creëren van een effectieve transect model is het doorsnijden van het ruggenmerg in één of twee delen. Een 2-2.5 mm kloof tussen de rostraal en caudal ruggenmerg stompen moet aanwezig zijn op de site van transect. De drie meest waarschijnlijke redenen voor dergelijke een kloof niet weergegeven zijn (1) de dorsale/ventrale wortels niet correct verwijderd, (2) de ventrale dura niet adequaat is verwijderd, en/of (3) het dier was niet goed gepositioneerd op de rol geplaatst onder haar.
<p…The authors have nothing to disclose.
Wij wil bedanken de virale Vector en dier Cores bij het Project van de Miami tot verlamming van de remedie voor produceren de lenti-GFP-virus en bieden dierenverzorgers, respectievelijk, de histologie en Imaging Cores voor het gebruik van de cryostaat, confocal microscoop, en fluorescente microscoop met Stereo-Detective. Financiering werd verstrekt door NINDS (09923), DOD (W81XWH-14-1-0482) en NSF (DMR-1006510). M.B. Bunge is de Christine E Lynn Distinguished Professor of Neuroscience.
Cryogenic vials | ThermoFisher Scientific | 5000-0020 | |
10 cm Petri dish | VWR | 25382-428 | |
Dulbecco's modified Eagle's medium: nutrient mixture F-12 | ThermoFisher Scientific | 11039-021 | "DMEM/F12" in protocol. |
Penicillin-streptomycin | ThermoFisher Scientific | 15140-122 | "Pen/Strep" in protcol. |
Fetal bovine serum | Hyclone | SH300-70-03 | "FBS" in protocol. |
Pituitary extract | Biomedical Technologies | BT-215 | |
Forskolin | Sigma-Aldrich | F6886 | |
Heregulin | R&D Systems | 396-HB/CF | |
Poly L-lysine | Sigma-Aldrich | P2636 | "PLL" in protocol. |
Dulbecco's modified Eagle's medium | ThermoFisher Scientific | 11965-092 | "DMEM" in protocol. |
Hank's balanced salt solution | ThermoFisher Scientific | 14170-112 | "HBSS" in protocol. |
Tryspin-EDTA | ThermoFisher Scientific | 15400-054 | |
Female Fischer rat (160-180g) | Envigo | ||
Vannas scissor, straight | FST | 15018-10 | |
Ketamine | Vedco Inc | 5098976106 | 100 mg/ml |
Xylazine | Lloyd Inc | AnaSed | 20 mg/ml |
Gentamycin | APP Pharmaceuticals | NDC 63323-010-02 | Can be any brand of choice. |
Micro Spatula | FST | 10089-11 | Can be any brand of choice. |
Curved scissors with blunt end | FST | 14017-18 | Can be any brand of choice. |
Blunt forceps | FST | 11006-12 | Can be any brand of choice. |
rongeur | FST | 16121-14 | Can be any brand of choice. |
Angled spring scissors | FST | 15006-09 | Can be any brand of choice. |
Absorption triangles | FST | 18105-03 | Can be any brand of choice. |
Gelfoam | Henry Schein | 9083300 | "Compressed foam" in protocol. |
#10 blades | Sklar | 06-3010 | Can be any brand of choice. |
Matrigel | Corning | 354234 | "Injectable matrix" in protocol. |
Chicken anti-green fluorescent protein antibody | Millipore | AB16901 | |
Mouse RT97 hybridoma antibody | DSHB | RT97 | |
Rabbit anti-neurofilament antibody | Encor Biotechnology, Inc | PRCA-NF-H | |
Polyclonal Rabbit anti-Glial Fibrillary Acidic Protein antibody | Dako | Z033401 | |
Alexa Fluor 488 goat anti-chicken IgG (H+L) | ThermoFisher Scientific | A-11039 | |
Alexa Fluor 546 goat anti-rabbit IgG (H+L) | ThermoFisher Scientific | A-11035 | |
Alexa Fluor 647 goat anti-rabbit IgG (H+L) | ThermoFisher Scientific | A-21244 | |
Alexa Fluor 647 goat anti-mouse IgG (H+L) | ThermoFisher Scientific | A-21236 | |
Confocal Microscopy | Nikon | clsi |