Abbiamo sviluppato un modello di topo di degenerazione del disco intervertebrale lombare per resezione dei processispinosiL 3 –L5 insieme a legamenti sovra- e inter-spinosi e distacco di muscoli paraspinosi.
La degenerazione del disco intervertebrale (IDD) è un cambiamento patologico comune che porta alla lombracato. Si desidera modelli animali appropriati per comprendere i processi patologici e valutare nuovi farmaci. Qui, abbiamo introdotto un modello di topo di instabilità della colonna lombare (LSI) indotto chirurgicamente che sviluppa IDD a partire da 1 settimana dopo l’operazione. Nel dettaglio, il topo in anestesia è stato azionato da incisione della pelle posteriore bassa, esposizione ai processi spinosi L3-L5, distacco dei muscoli paraspinosi, resezione dei processi e dei legamenti e chiusura della pelle. Perl’osservazionesonostati scelti 4 -L 5 IVD. Il modello LSI sviluppa l’IDD lombare per porosità e ipertrofia nelle piastre finali in una fase precoce, diminuzione del volume del disco intervertebrale, restringimento del pulposo del nucleo in uno stadio intermedio e perdita ossea nelle vertebre lombari (L5)in una fase successiva. Il modello di mouse LSI ha i vantaggi di una forte operabilità, nessun requisito di attrezzature speciali, riproducibilità, poco costoso e un periodo relativamente breve di sviluppo IDD. Tuttavia, l’operazione LSI è ancora un trauma che causa infiammazione entro la prima settimana dopo l’operazione. Pertanto, questo modello animale è adatto per lo studio dell’IDD lombare.
La degenerazione intervertebrale del disco (IDD) è comunemente osservata nell’invecchiamento e persino nei giovani causati da molti fattori1. L’intervento chirurgico per i pazienti che soffrono di IDD, causando lo mal di schiena e movimenti compromessi, viene solitamente eseguito in una fase successiva o in casi gravi e ha potenziali rischi come non unione o infezione2. Il trattamento non operativo ideale richiede una comprensione completa del meccanismo IDD. Il modello animale IDD funge da strumento cruciale per gli studi sul meccanismo IDD e la valutazione del trattamento IDD.
Animali più grandi sono stati scelti per modelli IDD come primati, pecore, capre, cani e conigli a causa della loro somiglianza con la struttura anatomica umana in larga misura e della forte operabilità in termini di dimensioni dei dischi intervertebrali (IVD)3,4,5,6,7,8. Tuttavia, questi modelli animali richiedono molto tempo e costi aggiuntivi9. Mouse IVD è una scarsa rappresentazione dell’IVD umano basata su misurazioni geometriche delle proporzioni, del rapporto nucleo pulposo/area del disco e dell’altezzanormalizzata 10. Nonostante la differenza di dimensioni, il segmento IVD lombare del mouse presenta proprietà meccaniche simili all’IVD umano come la compressione e la rigidità della torsione11. Inoltre, il modello IDD del topo ha il vantaggio di uno sviluppo IDD a basso costo e relativamente breve e più opzioni per animali e anticorpi geneticamente modificati utilizzati in ulteriori studimeccanicistici 12,13,14,15.
I modelli IDD indotti dalla sperimentalità variano dagli induttori e dalle applicazioni. Ad esempio, la degenerazione della matrice extracellulare indotta dalla collagenasi (ECM) è appropriata per la ricerca sulla rigenerazione dell’ECM16. Il fenotipo geneticamente modificato è adatto per lo studio della funzione genica nel processo IDD e nelle terapie genetiche17. I modelli di incisione fibrosa e fumo delle annulus imitano il trauma e l’IDD12,18 .
L’instabilità spinale (SI) porta a una colonna vertebrale instabile che non si trova in uno stato ottimale di equilibrio. Può essere causato da movimenti anomali di un segmento di movimento lombare a causa della debolezza del tessuto di supporto circostante come legamenti e muscoli. È anche comunemente visto operazione post fusione spinale19. SI è considerata la causa principale dell’IDD. Pertanto, miriamo a sviluppare un modello di topi SI (focalizzato sulla colonna lombare) che imita il processo di IDDumano 20,21.
Nel protocollo, abbiamo introdotto la procedura per stabilire il modello di topo di instabilità spinale lombare (LSI) mediante la resezione del terzo lombare (L3)al quinto lombare (L5)processi spinosi insieme ai legamenti sopraspinosi e interspinosi(figura 1A,B). Il modello animale sviluppa L’IDD già 1 settimana dopo l’intervento chirurgico, come dimostrato da ipertrofia e porosità nelle piastre finali (EP). Il volume dell’IVD inizia a diminuire 2 settimane dopo l’intervento chirurgico attraverso 16 settimane insieme all’aumento del punteggio IVD, che indica il grado di IDD. Riteniamo che la procedura dettagliata e visiva sia utile per i ricercatori per stabilire il modello di mouse LSI nel loro laboratorio e applicare alla ricerca IDD se necessario.
Abbiamo sviluppato il modello di topo di instabilità della colonna lombare basato sul modello cervicale del topo di spondilosi in cui i muscoli paravertebrali posteriori delle vertebre sono stati staccati e i processi spinosi insieme ai legamenti sopraspinosi e interspinosi sono stati resected25. Abbiamo eseguito un’operazione simile sulla colonna lombare, che ha processi spinosi più prominenti. Il modello di mouse LSI sviluppò un IDD simile nella colonna lombare.
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The authors have nothing to disclose.
Questo lavoro è stato supportato dalla National Natural Science Foundation of China (81973607) e essential drug research and development (2019ZX09201004-003-032) del Ministero della Scienza e della Tecnologia della Cina.
Chlortetracycline Hydrochloride Eye Ointment | Shanghai General Pharmaceutical Co., Ltd. | H31021931 | Prevent eye dry, Prevent wound infection |
C57BL/6J male mice | Tian-jiang Pharmaceuticals Company (Jiangsu, CN) | SCXK2018-0004 | Animal model |
Disposable medical towel | Henan Huayu Medical Devices Co., Ltd. | 20160090 | Platform for surgical operation |
Inhalant anesthesia equipment | MIDMARK | Matrx 3000 | Anesthesia |
Isoflurane | Shenzhen RWD Life Technology Co., Ltd. | 1903715 | Anesthesia |
Lidocaine hydrochloride | Shandong Hualu Pharmaceutical Co., Ltd. | H37022839 | Pain relief |
Medical suture needle | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. | 20S0401J | Suture skin |
Ophthalmic forceps | Shanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Surgical Instruments Factory | JD1050 | Clip the skin |
Ophthalmic scissors(10cm) | Shanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Surgical Instruments Factory | Y00030 | Skin incision |
silk braided | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. | 11V0820 | Suture skin |
Small animal trimmer | Shanghai Feike Electric Co., Ltd. | FC5910 | Hair removal |
Sterile surgical blades(12#) | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. | 35T0707 | Muscle incision |
Veet hair removal cream | RECKITT BENCKISER (India) Ltd | NA | Hair removal |
Venus shears | Mingren medical equipment | Length:12.5cm | Clip the muscle and spinous process |