Den corticospinal tarmkanalen, en af de vigtigste sensomotoriske skrifter, kan læderede ensidigt i gnaver hjernestammen for at teste neuroplasticitet-inducerende terapier til centralnervesystemet. Denne kirurgiske procedure ("pyramidotomy"), og postoperative vurderinger er beskrevet i denne protokol.
Den corticospinal tarmkanalen (CST) kan være helt adskilt ensidigt i medullære pyramider i gnaver hjernestammen. CST er en motor tarmkanalen, der har stor betydning for den distale muskel kontrol hos mennesker, og, i mindre grad, i gnavere. En ensidig nedskæring af en pyramide resulterer i tab af CST innervation af rygmarven hovedsagelig på den kontralaterale side af rygmarven fører til forbigående motorisk handicap i forbenene og vedvarende tab af fingerfærdighed. Ipsilaterale fremskrivninger af den corticospinal tarmkanalen er mindre. Vi har forfinet vores kirurgisk metode til at øge chancerne for læsion fuldstændighed. Vi beskriver postsurgical pleje. Underskud på Montoya trappe pellet nå test og den vandrette stigen test her viste opdages op til 8 uger postinjury. Underskud på test cylinder opdræt kun opdages forbigående. Derfor kan cylinderen test kun være egnet til påvisning af kortsigtet bedring. Vi viser, hvordan, elektrofysiologiskog anatomisk, kan man vurdere læsioner og ændringer af plast. Vi beskriver også, hvordan man analysere fibre fra den uskadt CST spiring over midterlinjen i dårligt stillede områder. Det er en udfordring at opnå> 90% gennemført læsioner konsekvent på grund af nærhed til basilararterien i medulla oblongata og overlevelsesrater kan være lav. Alternative kirurgiske tilgange og adfærdsmæssige test er beskrevet i denne protokol. Den pyramidotomy model er et godt redskab til at vurdere neuroplasticitet-fremkaldende behandlinger, som øger spiring af intakte fibre efter skade.
Den corticospinal tarmkanalen (CST) er en vigtig motor tarmkanalen i den menneskelige rygmarven. Skader på denne tarmkanalen efter rygmarvsskade medfører betydelige tab af fingerfærdighed. CST er især vigtigt for fine motor bevægelse i mennesker, såsom ciffer bevægelse og distale muskel kontrol. Det er også fundet i gnavere selvom dens anatomiske placering i rygmarven er forskellig fra mennesker, og CST skaden er mindre invaliderende 1-4.
En in vivo-model af CST skade indebærer ensidig pyramidotomy, hvor en pyramide i den ventrale hjernestammen er rostralt for decussation (figur 1). Pyramiderne er en klar anatomisk funktion på den ventrale side af medulla oblongata hvorigennem CST kører før det decussates. Hos rotter er de fleste af fibre (omkring 95%) decussate ved den kaudale ende af medulla og derefter findes i den dorsale mediale del af rygmarven. Imidlertid approximately 10% af decussated fibre køre i dorsolaterale kolonner. De resterende ~ 5% fibre bo uncrossed på den ipsilaterale side og rejse i den ventrale mediale del 5,6. Efter pyramidotomy rygmarven mister sin direkte input fra den kontralaterale CST (figur 1).
Den pyramidotomy model er særlig god til at teste svarene fra de intakte fibre af unlesioned CST en behandling. Det giver mulighed for vurdering af plasticitet og spiring af de intakte fibre på tværs af midterlinjen i rygmarven, der innerverer de denerverede områder. Den corticospinal tarmkanalen er blevet observeret at spire betydeligt i rygmarvsskade modeller og medierer specielt forben opsving 7-10. En behandling kan tage sigte på at forbedre denne forben opsving. Effekten af en behandling kan testes med adfærdsmæssige vurderinger, anatomiske tracing teknikker for unlesioned tarmkanalen og terminale elektrofysiologiske eksperimenter 3,11,12. </ P>
Fordelen i forhold til de fleste andre prækliniske modeller af rygskader er, at det netop berører en tarmkanalen i forhold til andre rygskader ofte påvirker flere skrifter. Kun én tarmkanalen på en klar, overfladisk anatomisk placering er læderede. En anden fordel er, at pyramidotomy er en reproducerbar skade model. Det er en passende in vivo ressource for forskerne at teste virkningen af potentielle neuroplasticitet-fremkaldende behandlinger, som sigter mod genvinding af motorisk funktion efter skader eller lidelser, som påvirker det motoriske system 13,14.
Vi har beskrevet pyramidotomy skade model. Den corticospinal tarmkanalen skæres på niveauet af hjernestammen. Fra et teknisk synspunkt denne operation kræver en masse forsigtighed og præcision. Hjernestammen imødekommer vejrtrækning centre og de kardiovaskulære centre i flere kerner som kernen tvetydige og solitarii indlejret i retikulære formation under pyramiderne. Hvis snittet er lavet for dybt dette kan føre til pludselige åndedrætsbesvær, som kan være fatal. Vi giver Dopram lige før snittet til at øge vejrtrækning aktivitet for at forebygge en pludselig vejrtrækning ophør. Hvis vejrtrækningen stopper det værd ventilerende dyret for følgende fem minutter med ilt, da det kan komme sig. Derudover bør enhver skade på basilar arterie absolut undgås. Komplikationer i de første par dage postinjury er: en anden blødning i hjernestammen påvirker vitale funktioner, betydeligt vægttab, svær vejrtrækning difficulties grund luftrøret forskydning og alvorlige orienterings- og balanceproblemer af dyret på grund af omfattende skader, herunder oliven bare laterale til pyramiderne. Disse komplikationer kan behandles som endepunkter og dyr kan aflives humant. Tæt monitorering i den første uge efter operationen er afgørende. Supplerende mad kan gives for at modvirke vægttab. Airway inflammation (ru vejrtrækning) løser normalt inden for en til to dage. Generelt er yngre dyr lettere at operere på deres hals er mindre dyb. Desuden er de mere modstandsdygtige og har færre vejrtrækning komplikationer.
Det kræver lidt øvelse at opnå en fuldstændig læsion af CST med en pyramidotomy. Tilsvarende i to undersøgelser fra Steward et al. 16, som satte sig for at kopiere en tidligere eksperiment ved Benowitz et al. 28, rapporterede oprindeligt høj dødelighed, og at nogle af deres læsioner var ufuldstændige. Behaviouralunderskud vil også være variabel. Vi anbefaler, at en ny kirurg udfører mange praksis pyramidotomy operationer før en fuld eksperiment for at teste en kandidat terapi udføres. Måder at forebygge ufuldstændige læsioner genopleve snittet med en kanyle og sørg for corticospinal fibre tæt på basilararterien afskæres som beskrevet i denne protokol. Andre muligheder er at aspirere læsionsstedet med en spids glas suge pipette, som beskrevet i Zhou et al. 2003 29. Et fint wolfram ledning kan også anvendes til at skære kanalen 22. Et alternativ til pyramidotomy er at skære den cervikale C3 dorsale CST ensidigt og derefter at skære med en ventral tilgang ipsilesional C2 ventrale del af CST 18. Men velsagtens, et komplet læsion er ikke nødvendig, hvis målet er at undersøge spiring af contralesional CST; hvis flertallet af pyramiden er læderede og en spirende svar fra unlesioned side forekommer det kan være tilstrækkeligt.
Et af formålene med pyramidotomy læsion modellen er at ablatere ene side af corticospinal tarmkanalen og bruge neuroplasticitet-inducerende terapier at stimulere plasticitet og spiring af det intakte ikke sårede fibre. For at teste neuro-beskyttende behandlinger denne model er uegnet og bør anvendes andre skade modeller som kontusion skader. Resultater af pyramidotomies vurderes oftest med adfærdsmæssig testning og anatomi. Den vandrette stigen test, test cylinder opdræt og Montoya trappe test er de mest almindeligt anvendte adfærdsmæssige vurderinger. Andre tests beskrevet i litteraturen er pelleten nå test, reb klatring test, ganganalyse og tape test 3,17-19. Imidlertid er resultaterne af de fleste adfærdsmæssige test ofte kun overvåges op til maksimalt 42 dage postlesion 3,4,11,17,18,20-22. Fra tidligere erfaringer, gnavere genvinde mest funktion på senere tidspunkter uden nogen behandling indgriben. Vi har vist that vandret stigen test og Montoya trappe pellet nå test detektere handicap op til et senere tidspunkt. De kan anvendes til at måle funktionel genvinding på grund af en behandling. Læsionen fuldstændighed bedømmes af PKC gamma-farvning (som etiketter CST fibre i den dorsale søjler) i rygmarven på rostrale cervikal niveau eller eriochrome cyanin farvning af tværgående sektioner af læsionsstedet. Biotinyleret dextran amin kan injiceres i contralesional cortex at vurdere spiring af de intakte fibre på tværs af midterlinien i denerveres rygmarv område.
Det konkluderes, at pyramidotomy model er god til vurdering neuroplasticitet-fremkaldende evner en lægemiddelbehandlingen af centralnervesystemet skader, hvis operationen lykkedes beherskes. Det vurderer plasticitet af intakte fibre. Det næste skridt ville være at bruge en mere klinisk relevant model som kontusion skader at vurdere lægemidlets evne til at overvinde større injuries påvirker flere skrifter.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af Den Internationale Spinal Research Trust og Rosetrees Trust.
Carprofen | Norbrook | Vm No; 02000/4229 | give 5mg/kg twice daily |
Homeothermic Blanket System | Harvard Instruments | 507222F | |
Isoflurane | Abbott | B506 | |
Fine Scissors- Tough Cut | Fine Science Tools | 14058-09 | |
Forceps | Fine Science Tools | 11019-12 | |
Long-toothed Alm retractors | Fine Science Tools | 17009-07 | |
cautery system kit | Harvard Instruments | 726067 | |
fine Dumont forceps | Fine Science Tools | 11251-10 | |
Carbon Steel burrs | Fine Science Tools | 19007-07 | |
Dopram V-drops | Pfizer | apply 1 drop to tongue | |
Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-03 | |
gelfoam | Equimedical | EQU705001 | |
3-0 Vicryl sutures | Ethicon | ||
operating microscope | Zeiss | ||
Compact Anaesthesia System Isoflurane K/F Single Gas | VetTech Solutions | ||
Scales | Ohaus | NVT3201 | |
Carbon Steel Scalpel blades No. 10 | Swann-Morton | 201 | |
25g needles | Terumo | NN-2525R | |
syringes (1ml and 5ml) | Terumo | SS+01T1 / SS*05SE1 | |
Saline (Sodium Chloride 0.9%) | Fresenius Kabi | Pl 08828/0178 | |
cotton buds | Johnson and Johnson | 5000207582502 | sterilize before use |