Laminotomy voor lumbale achterwortelganglia Ganglion toegang en injectie in varkens
Summary
Beschrijven we een methode voor laminotomy in varkens die toegang tot lumbale dorsal root ganglia (DRG) voor intraganglionic injectie geeft. Injectie is toezicht op de vorderingen en en histologisch bevestigde tot 21 dagen na de operatie. Dit protocol kan worden gebruikt voor toekomstige Preklinische studies waarbij DRG injectie.
Abstract
Dorsal root ganglia (DRG) zijn anatomisch goed gedefinieerde structuren die alle primaire sensorische neuronen onder het hoofd bevatten. Dit feit maakt DRG aantrekkelijke doelen voor injectie van roman therapeutics gericht op de behandeling van chronische pijn. In kleine diermodellen, is laminectomie gebruikt om de DRG injectie omdat daarbij chirurgische verwijdering van de wervel bot rond elke DRG. We tonen een techniek voor intraganglionic injectie van lumbale DRG in een grote diersoorten, namelijk varkens. Laminotomy wordt uitgevoerd om directe toegang tot de DRG met behulp van standaard neurochirurgische technieken, instrumenten en materialen. In vergelijking met de meer uitgebreide bot verwijderen via laminectomie, implementeren we laminotomy om te besparen wervelkolom anatomie terwijl het bereiken van voldoende DRG toegang. Intraoperatieve voortgang van DRG injectie wordt gecontroleerd met behulp van een niet-toxisch kleurstof. Na euthanasie op postoperatieve dag 21, het welslagen van de injectie wordt bepaald door de histologie voor intraganglionic distributie van 4′, 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI). Wij injecteren een biologisch inactieve oplossing om aan te tonen van het protocol. Deze methode zou toegepaste voortaan Preklinische studies naar doel therapeutische oplossingen voor DRG. Onze methodologie moet vergemakkelijken de vertaalbaarheid van intraganglionic kleine dierlijke paradigma’s te testen in een grote diersoorten. Bovendien, kan dit protocol dienen als een belangrijke bron voor die planning van preklinische studies van DRG injectie in varkens.
Introduction
Dorsal root ganglia (DRG) zijn anatomisch discrete, neuronale verzamelingen gelegen langs de wervelkolom. Elke DRG bevat de primaire sensorische neuronen die coderen en doorsturen van perifere prikkels aan het centrale zenuwstelsel (CNS) uit specifiek orgaan regio’s. Bijvoorbeeld, begint de pijn van artrose met pijnreceptoren gelegen over een gezamenlijke waarnemen schadelijke stimuli. Dit proces heet Nociceptie. Op lange termijn bewustzijn van schadelijke stimuli leidt tot chronische pijn 1.
Chronische pijn is een frequent onderwerp van preklinische studie 2 waar het doel is om nuttige methoden voor gerichte levering van pijnstillers aan DRG, zoals intraganglionic injectie 3te ontwikkelen. Deutsche Reichsbahn zijn echter moeilijk toegankelijk, omdat zij zich bevinden binnen de boney grenzen van lat. foramen 4. Verschillende groepen hebben met succes het overwinnen van dit obstakel door het gebruik van de wervelkolom chirurgie in knaagdieren 5,6,7,8,9,10.
In de kliniek, laminectomie is een gemeenschappelijk rug operatie en verwijst naar de chirurgische verwijdering van de wervel lamina, waardoor unroofing de vertebral kanaal 11. Opneming van chirurgische technieken om directe toegang bieden DRG succesvol is geweest in knaagdieren 5,12, vertaling kan evenwel onrealistisch overweegt verschillen in grootte van de betrokken structuren en hoe die invloeden farmacokinetiek of technische haalbaarheid 13,14. Bijvoorbeeld vastgesteld een studie de diameter van de dwarse ruggenmerg bij T10 3.0, 7.0, en 8,2 mm voor de rat, varken en menselijk, respectievelijk 15. Dus diermodellen grote beter geschatte menselijke afmetingen van zenuwstelsel structuren.
In varkens gebruikt de Raore et al. multi-level laminectomie toegang te krijgen tot het cervicale ruggenmerg voor meerdere intraspinal injecties 16. De procedure werd goed verdragen en geleid tot een fase I klinische proef waar vergelijkbare chirurgische resultaten waren gedocumenteerd 17. Deze resultaten bevorderen voortgezet gebruik van preklinische grote dierlijke modellen als voorspellers van technische haalbaarheid en veiligheid bij de mens.
Tot op heden bestaat geen gedetailleerde methodologie voor chirurgische toegang en injectie van de DRG in een grote diersoorten. Als u wilt dit translationeel kloof te verkleinen, rapporteren we een protocol voor DRG blootstelling en injectie via laminotomy in varkens. Standaard neurochirurgische technieken, instrumenten en materialen werden gebruikt en de methode werd ontworpen om na te bootsen moderne chirurgische praktijk. We tonen intraganglionic injectie met behulp van een waterige oplossing voor lumbale DRG en Bevestig succesvolle levering via histologie na postoperatieve dag 21.
Protocol
Representative Results
Discussion
We wilden een methode voor chirurgische blootstelling van DRG via laminotomy en intraganglionic injectie in een gezonde grote diersoorten, met name varkens. Bij knaagdieren is een gelijkaardige methode gedetailleerde 12 en gebruikt voor conventionele farmacologische agenten 8,10 en virale vectoren 6,,7,,9,12</…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De studie werd uitgevoerd met steun van de Stichting familie Schulze (aan A.S.B.).
Materials
| Large humane animal sling | Britz & Company | 002539 | Modified to include abdominal aperture |
| Adhesive patient return electrode – 9 inch | Medtronic | E7506 | – |
| Ranger blood & fluid warming system | 3M | 24500 | – |
| Lactated Ringer's fluid | Hospira | 0409-7953-09 | – |
| Force air warming device | 3M | 77500 | – |
| Duraprep solution with applicator, 26 ml (0.7% iodine povacrylex, 74% isopropyl alcohol | 3M | 8630 | – |
| Sterile disposable surgical towels | Medline | MDT2168286 | – |
| Ioban 2 incise drape | 3M | 6651EZSB | – |
| Disposable suction canister and tubing | Medline | DYND44703H | – |
| Button switch electrosurgical monopolar pencil | Medtronic | E2450H | – |
| Fine smooth straight bipolar electrosurgical forceps, 4 1/2 inch | Bovie | A826 | – |
| #15 blade | Miltex | 4-315 | – |
| #11 blade | Miltex | 4-311 | – |
| 4×4 surgical gauze | Dynarex | 3262 | – |
| Weitlaner self-retaining retractor, 8 inch | Miltex | 11-618 | – |
| Meyerding self-retaining retractor, 1×2 3/8 inch | Sklar | 42-2078 | – |
| Gelpi self-retaining retractor, 7 inch | Sklar | 60-6570 | – |
| Freer elevator, 5 mm | Medline | MDS4641518F | – |
| Bone wax | Ethicon | W31G | – |
| Spurling intervertebral disc rongeur, 3 mm | Sklar | 42-2852 | – |
| Spurling 45-degree, up-biting Kerrison rongeur, 2 mm | Medline | MDS4052802 | – |
| Leksell angled rongeur, 2 mm | Sklar | 40-4097 | – |
| Gelfoam, size 50 | Pfizer | AZL32301 | – |
| Cottonoid patty | Medtronic | 8004007 | – |
| Frazier suction tip, 6 Fr | Sklar | 50-2006 | – |
| Frazier suction tip, 10 Fr | Sklar | 50-2010 | – |
| Dandy blunt right angle nerve hook | Medline | MDS4005220 | – |
| Nylon suture, 6-0 | Ethicon | 697G | – |
| Castroviejo smooth micro needle holder | Medline | MDG2428614 | – |
| 22 gauge Quinke point spinal needle | Halyard Health | 18397 | – |
| 32 gauge CED needle with locking Luer hub | See comments | n/a | As in: Pleticha, J., Maus, T.P., Christner, J.A., Marsh, M.P., Lee, K.H., Hooten, W.M., Beutler, A.S. Minimally invasive convection-enhanced delivery of biologics into dorsal root ganglia: validation in the pig model and prospective modeling in humans. Technical note. J Neurosurg. 121(4), 851-8 (2014). |
| Polyethylene tubing, 5 feet | Scientific Commodities | BB31695-PE/05 | – |
| Monoject syringe, 3 ml | Kendall | SY15352 | – |
| NanoJet syringe pump | Chemyx | 10050 | – |
| DAPI | Sigma-Aldrich | D9542 | – |
| Fast Green FCF | Sigma-Aldrich | F7252 | – |
| Bulb irrigation syringe | Medline | DYND20125 | – |
| Fine-toothed Adson forceps | Medline | MDS1000212 | – |
| Vicryl suture, 0 | Ethicon | J603H | – |
| Vicryl suture, 2-0 | Ethicon | J317H | – |
| Needle counter | Medline | NC20FBRGS | – |
| Steri-strip skin closure, 1/2×4 inch | 3M | R1547 | – |
Riferimenti
- Millan, M. J. The induction of pain: An integrative review. Prog Neurobiol. 57 (1), 1-164 (1999).
- Burma, N. E., Leduc-Pessah, H., Fan, C. Y., Trang, T. Animal models of chronic pain: Advances and challenges for clinical translation. J Neurosci Res. , (2016).
- Pleticha, J., Maus, T. P., Beutler, A. S. Future directions in pain management: integrating anatomically selective delivery techniques with novel molecularly selective agents. Mayo Clin Proc. 91 (4), 522-533 (2016).
- Standring, S. . The anatomical basis of clinical practice. , (2005).
- Fischer, G., et al. Direct injection into the dorsal root ganglion: technical, behavioral, and histological observations. J Neurosci Methods. 199 (1), 43-55 (2011).
- Zhao, X., et al. A long noncoding RNA contributes to neuropathic pain by silencing Kcna2 in primary afferent neurons. Nat Neurosci. 16 (8), 1024-1031 (2013).
- Xu, Y., Gu, Y., Wu, P., Li, G. W., Huang, L. Y. M. Efficiencies of transgene expression in nociceptive neurons through different routes of delivery of adeno-associated viral vectors. Hum Gene Ther. 14 (9), 897-906 (2003).
- Puljak, L., Kojundzic, S. L., Hogan, Q. H., Sapunar, D. Targeted delivery of pharmacological agents into rat dorsal root ganglion. J Neurosci Methods. 177 (2), 397-402 (2009).
- Mason, M. R. J., et al. Comparison of AAV serotypes for gene delivery to dorsal root ganglion neurons. Mol Ther. 18 (4), 715-724 (2010).
- Jelicic Kadic, A., Boric, M., Kostic, S., Sapunar, D., Puljak, L. The effects of intraganglionic injection of calcium/calmodulin-dependent protein kinase II inhibitors on pain-related behavior in diabetic neuropathy. Neurosci. 256, 302-308 (2014).
- Greenberg, M. S. . Handbook of neurosurgery. , (2010).
- Yu, H., Fischer, G., Hogan, Q. H. AAV-mediated gene transfer to dorsal root ganglion. Methods Mol Biol. 1382, 251 (2016).
- Yaksh, T. L., et al. Pharmacology and toxicology of chronically infused epidural clonidine HCL in dogs. Toxicol Sci. 23 (3), 319-335 (1994).
- Federici, T., et al. Surgical technique for spinal cord delivery of therapies: demonstration of procedure in gottingen minipigs. J Vis Exp. (70), e4371 (2012).
- Lee, J. H. T., et al. A novel porcine model of traumatic thoracic spinal cord injury. J Neurotrauma. 30 (3), 142-159 (2013).
- Raore, B., et al. Cervical multilevel intraspinal stem cell therapy: assessment of surgical risks in Gottingen minipigs. Spine. 36 (3), e164 (2011).
- Riley, J., et al. Intraspinal stem cell transplantation in amyotrophic lateral sclerosis: A phase I safety trial, technical note, and lumbar safety outcomes. Neurosurg. 71 (2), 405-416 (2012).
- Olmarker, K., Holm, S., Rosenqvist, A., Rydevik, B. Experimental nerve root compression. A model of acute, graded compression of the porcine cauda equina and an analysis of neural and vascular anatomy. Spine. 16 (1), 61-69 (1991).
- Bobo, R. H., et al. Convection-enhanced delivery of macromolecules in the brain. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 91 (6), 2076-2080 (1994).
- Lonser, R. R., Sarntinoranont, M., Morrison, P. F., Oldfield, E. H. Convection-enhanced delivery to the central nervous system. J Neurosurg. 122 (3), 697-706 (2015).
- Shen, J., Wang, H. Y., Chen, J. Y., Liang, B. L. Morphologic analysis of normal human lumbar dorsal root ganglion by 3D MR imaging. AJNR Am J Neuroradiol. 27 (0195–6108 (Print)), 2098-2103 (2006).
- Pleticha, J., et al. Minimally invasive convection-enhanced delivery of biologics into dorsal root ganglia: validation in the pig model and prospective modeling in humans. J Neurosurg. 121 (4), 851-858 (2014).
