Intraspinale trapianto di cellule cervicali targeting per corno ventrale nella Sclerosi Laterale Amiotrofica e le lesioni traumatiche del midollo spinale
Summary
Trapianto precursore neurale è una strategia promettente per la protezione e / o la sostituzione di perduti / disfunzionale neuroni motori frenico cervicale nelle lesioni del midollo spinale (SCI) e la malattia del motoneurone, sclerosi laterali amiotrofica (SLA). Forniamo un protocollo per la consegna delle cellule cervicali per corno ventrale del midollo spinale in modelli di roditori della SLA e SCI.
Abstract
Compromissione respiratoria a causa della perdita dei motoneuroni frenico è una conseguenza debilitante di gran parte delle risorse umane lesioni traumatiche del midollo spinale (SCI) casi 1 ed è la causa ultima di morte nei pazienti con la malattia del motoneurone, sclerosi laterali amiotrofica (SLA) 2.
La SLA è una malattia neurologica devastante che è caratterizzata da degenerazione relativamente rapido di neuroni motori superiori ed inferiori. I pazienti alla fine soccombere alla malattia in media 2-5 anni dopo la diagnosi a causa della paralisi respiratoria a causa della perdita dei motoneuroni innnervation frenico del diaframma 3. La stragrande maggioranza dei casi sono sporadici, mentre il 10% sono della forma familiare. Circa il venti per cento dei casi familiari sono legati a mutazioni puntiformi diverse nel Cu / Zn superossido dismutasi 1 (SOD1) del gene sul cromosoma 21 4. Topi transgenici 4,5 e 6 ratti trasporto umano SOD1 mutante geni (G93A, G37R, G86R, G85R) sono stati generati, e, nonostante l'esistenza di altri modelli animali di perdita dei motoneuroni, sono attualmente i modelli più utilizzati altamente della malattia .
Lesioni del midollo spinale (SCI) è un insieme eterogeneo di condizioni derivanti da traumi fisici al midollo spinale, con risultato funzionale variabile a seconda del tipo di posizione, e la gravità delle lesioni 7. Tuttavia, circa la metà dei casi umani SCI influenzare regioni cervicale, con conseguente debilitante disfunzioni respiratorie a causa di frenico perdita di neuroni motori e lesioni a discendente assoni respiratorie bulbospinal 1. Un certo numero di modelli animali di SCI sono stati sviluppati, con i più usati e clinicamente rilevanti è la contusione 8.
Il trapianto di varie classi di cellule precursori neurali (NPC) è una promettente strategia terapeutica per il trattamento di lesioni traumatiche del SNC e neurodegenerazione, tra SLA e SCI, a causa della possibilità di sostituire neuroprotezione persi o SNC disfunzionale tipi di cellule, fornire e distribuire i fattori gene di interesse 9.
Modelli animali di sclerosi laterale amiotrofica e SCI sia possibile modellare molti aspetti clinicamente rilevanti di queste malattie, tra cui la perdita frenico neurone motore e la conseguente compromissione respiratoria 10,11. Al fine di valutare l'efficacia della NPC strategie basate sulla funzione respiratoria in questi modelli animali di sclerosi laterale amiotrofica e SCI, interventi cellulare deve essere specificamente indirizzato alle regioni contenenti terapeuticamente obiettivi importanti come i neuroni motori frenico. Forniamo un protocollo dettagliato per il multi-segmentale, il trapianto intraspinale di NPC nel midollo spinale cervicale materia grigia ventrale dei modelli neurodegenerative come topi G93A SOD1 e ratti, così come i ratti con lesione spinale e topi 11.
Protocol
Discussion
Per gli studi che coinvolgono topi G93A SOD1 e ratti, età e sesso-match degli animali all'interno di un gruppo, e distribuire animali all'interno della stessa cucciolata a gruppi diversi. E 'preferibile utilizzare tutti gli animali del sesso stesso per entrambi i modelli di SLA e SIC, perché i processi di malattia possono differire tra maschi e femmine, tuttavia, può anche essere utile avere abbastanza animali da entrambi i sessi per individuare possibili sesso-specifici effetti, come questo fe…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vorrei ringraziare: tutti i membri del Lepore, Maragakis Rothstein e laboratori di discussione utile; Il Veterans Paralizzato d'America e la Craig H. Neilsen Fondazione per il finanziamento.
Materials
| Name of reagent | Company | Catalog number |
| HBSS | Gibco | 14170 |
| 0.05% Trypsin | Gibco | 25300 |
| Soybean Trypsin Inhibitor (optional) | Sigma | T-6522 |
| Acepromazine maleate (0.7 mg/kg) | Fermenta Animal Health | |
| Ketamine (95 mg/kg) | Fort Dodge Animal Health | |
| Xylazine (10 mg/kg) | Bayer | |
| #11 Feather surgical blade | Electron Microscopy Sciences | 72044-11 |
| Cotton-tipped applicators (6 inch) | Fisher | 23-400-101 |
| Rat-toothed forceps | Fine Science Tools | Rat: 11023-15; Mouse: 11042-08 |
| Medium-sized spring scissors | Fine Science Tools | 15012-12 |
| Mini spring scissors | Fine Science Tools | 15000-10 |
| Rongeur | Fine Science Tools | Rat: 16121-14; Mouse: 16221-14 |
| Microknife | Fine Science Tools | 10056-12 |
| Needle holders | Fine Science Tools | 12502-14 |
| Suture: 4-0 | Vicryl | S-183 |
| Staples: 9 mm | Autoclip | 427631 |
| Stapler: 9 mm (Reflex #203-1000) | World Precision Instruments | 5000344 |
| Warm water pump (T/Pump) | Gaymar | P/N 07999-000 |
| Cyclosporin A: 250.0 mg/5.0 mL ampules | Novartis/Sandimmune | NDC 0078-0109-01 |
| FK-506 | LC Laboratories | F-4900 |
| Rapamycin | LC Laboratories | R-5000 |
| Injector | World Precision Instruments | UMP2 |
| Micro 4 Microsyringe Pump Controller | World Precision Instruments | UMC4 |
| Micromanipulator | World Precision Instruments | Kite-R |
| 10.0 μL Hamilton syringe | Hamilton | 80030 |
| Hamilton needles: 33-gauge, 45° bevel, 1 inch | Hamilton | 7803-05 |
| Glass 20.0 μL microcapillary pipettes (optional) | Kimble | 71900-20 |
Riferimenti
- Lane, M. A., Fuller, D. D., White, T. E. Respiratory recovery following high cervical hemisection. Trends in neurosciences. 31, 538-538 (2008).
- Kaplan, L. M., Hollander, D. Respiratory dysfunction in amyotrophic lateral sclerosis. Clin. Chest. Med. 15, 675-675 (1994).
- Miller, R. G., Rosenberg, J. A., Gelinas, D. F. Practice parameter: the care of the patient with amyotrophic lateral sclerosis (an evidence-based review): report of the Quality Standards Subcommittee of the American Academy of Neurology: ALS Practice Parameters Task Force. Neurology. 52, 1311-1323 (1999).
- Mitsumoto, H., Chad, D. A., Pioro, E. P., Davis, F. A. . Amyotrophic lateral sclerosis. , (1998).
- Tandan, R., Bradley, W. G. Amyotrophic leteral sclerosis: Part 2. Etiopathogenesis. Annals of neurology. 18, 419-419 (1985).
- Bruijn, L. I., Miller, T. M., Cleveland, D. W. Unraveling the mechanisms involved in motor neuron degeneration in ALS. Annu Rev Neurosci. 27, 723-723 (2004).
- Rosen, D. R., Siddique, T., Patterson, D. Mutations in Cu/Zn superoxide dismutase gene are associated with familial amyotrophic lateral sclerosis. Nature. 362, 59-59 (1993).
- Bruijn, L. I., Becher, M. W., Lee, M. K. ALS-linked SOD1 mutant G85R mediates damage to astrocytes and promotes rapidly progressive disease with SOD1-containing inclusions. Neuron. 18, 327-327 (1997).
- Gurney, M. E., Pu, H., Chiu, A. Y. Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation. Science. 264, 1772-1775 (1994).
- Howland, D. S., Liu, J., She, Y. Focal loss of the glutamate transporter EAAT2 in a transgenic rat model of SOD1 mutant-mediated amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Proc Natl Acad Sci. 99, 1604-1604 (2002).
- Nagai, M., Aoki, M., Miyoshi, I. Rats expressing human cytosolic copper-zinc superoxide dismutase transgenes with amyotrophic lateral sclerosis: associated mutations develop motor neuron disease. J. Neurosci. 21, 9246-9246 (2001).
- McDonald, W., Becker, D. Spinal cord injury: promising interventions and realistic goals. Am. J. Phys. Med. Rehabi. I82, S38-S38 (2003).
- Sandrow-Feinberg, H. R., Zhukareva, V., Santi, L. PEGylated interferon-beta modulates the acute inflammatory response and recovery when combined with forced exercise following cervical spinal contusion injury. Experimental neurology. 223, 439-451 (2010).
- Gage, F. H. Mammalian neural stem cells. Science. 287, 1433-1433 (2000).
- Lane, M. A., Lee, K. Z., Fuller, D. D. Spinal circuitry and respiratory recovery following spinal cord injury. Respiratory physiology & neurobiology. 169, 123-123 (2009).
- Lepore, A. C., Rauck, B., Dejea, C. Focal transplantation-based astrocyte replacement is neuroprotective in a model of motor neuron disease. Nature. 11, 1294-1294 (2008).
- Rao, M. S. Multipotent and Restricted Precursors in the Central Nervous System. Anat Rec. 257, 137-137 (1999).
- Rao, M. S., Mayer-Proschel, M. Glial- restricted precursors are derived from multipotent neuroepithelial stem cells. Dev Biol. 188, 48-48 (1997).
- Suzuki, M., Tork, C., Shelley, B. Sexual dimorphism in disease onset and progression of a rat model of ALS. Sexual dimorphism in disease onset and progression of a rat model of ALS. Amyotroph Lateral Scler. 8, 20-20 (2007).
- Lepore, A. C., Haenggeli, C., Gasmi, M. Intraparenchymal spinal cord delivery of adeno-associated virus IGF-1 is protective in the SOD1G93A model of ALS. Brain research. 1185, 256-256 (2007).
- Veldink, J. H., Bar, P. R., Joosten, E. A. Sexual differences in onset of disease and response to exercise in a transgenic model of ALS. Neuromuscul Disord. 13, 737-737 (2003).
- Shumsky, J. S., Lepore, A. C. Transplantation of Neuronal and Glial Restricted Precursors into Contused Spinal Cord Improves Bladder and Motor Functions, Decreases Thermal Hypersensitivity, and Modifies Intraspinal Circuitry. J. Neurosci. 25, 9624-9624 (2005).
