Vertebral stabilisering er nødvendig for at minimere variabilitet og til fremstilling af konsistente eksperimentelle rygmarvsskader. Ved hjælp af en tilpasset stabiliserende apparat sammen med NYU / Mascis slaglegemet enhed, har vi vist her det rigtige udstyr og procedure til at generere reproducerbare hemi-contusive livmoderhalskræft (C5) rygmarvsskader hos voksne rotter.
Klinisk relevant dyr cervikal rygmarvsskade (SCI) modeller er afgørende for udvikling og afprøvning af potentielle behandlinger; Men der producerer pålidelig cervikal SCI er vanskelig på grund af manglende tilfredsstillende metoder for vertebrale stabilisering. Den konventionelle metode til at stabilisere rygsøjlen er at suspendere rostral og caudale halshvirvelsøjlen via klemmer knyttet til livmoderhalskræft torntappe. Denne form for stabilisering kan imidlertid ikke forhindre væv gav under kontusion som cervikale spinal processer er for korte effektivt sikres ved klemmerne (Figur 1). Her indfører vi en ny metode til helt stabilisere halshvirvel på samme niveau af skaden virkning. Denne metode effektivt minimerer bevægelse af rygsøjlen på det sted, virkning, hvilket i høj grad forbedrer produktionen af sammenhængende lokaliteter af fællesskabsbetydning. Vi leverer visuel beskrivelse af det udstyr (Figur 2-4), metodes, og en trin-for-trin-protokol til stabilisering af den cervikale 5 ryghvirvel (C5) i voksne rotter, for at udføre laminektomi (figur 5) og producere en contusive SCI derefter. Selvom vi kun demonstrere en cervikal hemi-kontusion ved hjælp af NYU / Mascis slaglegemet enhed, kan denne vertebral stabilisering teknik anvendes på andre områder af rygmarven, eller tilpasses til andre SCI-enheder. Forbedring rygmarv eksponering og fiksering gennem vertebral stabilisering kan være værdifulde for at producere sammenhængende og pålidelige skader på rygmarven. Denne vertebral stabilisering metode kan også anvendes til stereotaktiske injektioner af celler og sporstoffer og til billeddannelse ved hjælp af to-foton mikroskopi i forskellige neurobiologiske undersøgelser.
Konsekvent og replicerbar mekanisk kraft mål spinal væv er kritisk for at minimere funktionelle og histologisk variabilitet og for at etablere succesfulde contusive rygmarvsskade (SCI) modeller 1-7. Mængden af kraft, der påføres en målregion af rygmarven afhænger de anvendte for rygsøjlen stabilisering metoder. Positionelle forskydning af target rygsøjlen ved kontakt mellem virkningen stemplet og rygmarv ændrer den resulterende skade kraft. Den cervikale contusive SCI model er en mere klinisk relevant model end andre former for SCI, da ca. 50% af humane SCI tilfælde opstår på dette niveau 8, og flere SCI undersøgelser er blevet udført under anvendelse af dyr livmoderhalskræft skade modeller 9-14. Selvom Contusive SCI modeller ofte udnytter en form for stabilisering ved at klemme den spinal processer forreste og bageste til skaden site, er svært for at producere livmoderhalskræft SCI dette præparat. &# 160; Som vist i denne demonstration, stabilisering metode udviklede vi er fordelagtigt i dens evne til at øge både kvaliteten og reproducerbarheden af kontusion skade. Især blev denne metode til vertebral stabilisering etableret i et forsøg på at ændre de mangler og udfordringer i andre modeller: 1) variation i vertebrale gav under slagkraften kan forekomme ved at klemme tilstødende dorsale torntappe rostral og caudale til laminektomi. Graden af vertebral forskydning er afhængig af antallet af vertebrale samlinger mellem virkningen og hvirvlerne stabiliseres (figur 1). Derfor omfattede mindre stabil flere led i rygsøjlen bliver; 2) den dorsale torntappe er skrøbelige og årsag klemme svigt som følge af torntappen brud eller klemmen glider af processen; og 3) torntappene på disse hvirvler er ekstremt korte mellem C3 til T1 ryghvirvler i forhold til dem af den thorakale verteBrae, hvilket gør det vanskeligt ved hjælp af traditionelle klemmer at forstå torntappene til stabilisering af halshvirvelsøjlen.
Her beskriver vi en hidtil ukendt fremgangsmåde til stabilisering af rygsøjlen til fremstilling af C5 contusive SCI i voksne Sprague-Dawley rotter. Denne metode kan anvendes til stabilisering af andre niveauer af rygsøjlen og rygmarven, og konjugater godt med andre Contusive SCI-enheder, herunder New York University / Multicenter Animal Rygmarvsskader Study (NYU / Mascis) attrappen 15 (figur 2) , Precision Systems og instrumentering, LLC Infinite Horizon (IH) anordning 16, Ohio State University / Elektromagnetisk Rygmarvsskader enhed 1 og Louisville Injury System Apparat (LISA) 17, der giver mulighed for udbredt brug i SCI forskning.
Her har vi vist et halshvirvelsøjlen stabilisering fremgangsmåde til fremstilling af ensidig contusive SCI ved C5. Denne stabilisering metode øger præcisionen af traumet anatomisk og producerer konsekvent funktionelle mangler 13,18. I andre modeller, der er afhængige af dorsal fastspænding af torntappene, er risikoen for skader spinosus proces eller løsrivelse af klemmerne fra hvirvlen er ganske høj. Disse modeller kan også tillade betydelig rygsøjlen skiftende og gav fra kontusion kraft, og den fleksible karakter af rygsøjlen og rygsøjlen (figur 1A og B). Vævet gav ændrer stemplet væv kontakttid og resulterer i uforudsigelige skade kraft (figur 1A-B & 6b). Vores beskrevet vertebral stabilisering giver også andre fordele for den kirurgiske forberedelse: 1) denne metode fuldt stabiliserer ryghvirvler centreret ved C5 underkirurgisk mikroskop hvilket øger nøjagtigheden af laminectomies (figur 1c); 2) dyret monteret inden i U-formede stabilisator kan tages direkte fra det kirurgiske sted til den tilpassede montering fastgørelse, som undgår procedure for at genmontere dyret på SCI enheder og sparer tid; og 3) stabilisering af ryghvirvler på skaden niveau og direkte dorsale og caudale til det tilsigtede skadestedet kan i høj grad mindske kroppens bevægelser forårsaget af åndedræt, en anden foranstaltning for at reducere variation.
Den primære fordel ved at udnytte denne stabilisering metode er den reducerede mængde gav eller ventrale bevægelse af rygmarven og kolonne ved anslaget. Baseret på simple fysik af en kontusion skade, vil den kraft og energi af virkningerne overføres fra stangen til rygmarven, ideelt med ledningen absorbere denne energi på det sted, virkning. Men hvis rygsøjlen udbytter beneath ledningen, som det er muligti den dorsale spinosus fastspænding metode (figur 1A & B), den faktiske kraft, der påføres ledningen er faldet og variabel, afhængigt af graden af udbytte.
Selvom denne video viser hele proceduren af en cervikal contusive SCI model, essensen af denne artikel er indførelsen af spinal stabilisering metode, vi bruger i forskellige applikationer i vores laboratorium, specielt til SCI studier. En modificeret version af denne stabilisering anordning og fremgangsmåde er blevet anvendt på mus SCI 23. Denne simple metode til rygsøjlen stabilisering er meget nyttigt for SCI forskning, og vi har tidligere brugt denne metode og udstyr til at udføre thorax kontusion samt flænger SCI-modeller. En anden lab har for nylig beskrevet en variation af denne form for stabilisering for livmoderhalskræft skade i dette tidsskrift 22. Sammenfattende introducerer vi denne roman vertebral stabilisering metode til flere havnen kirurgiAL procedurer til generering reproducerbar eksperimentel SCI spænder fra laminektomi produktion skade. Fordelene ved denne stabilisering enhed er ikke begrænset til cervikal rygmarv kontusion, som denne stabilisering metode er blevet tilpasset til en bred vifte af eksperimenter, såsom intra-spinal injektioner, cellulær transplantation, CSF samling fra Cisterna Magna, hemisektion og transektion skader, thorax kontusion skader, in vivo imaging beskæftiger to-foton mikroskopi, og spinal elektrofysiologiske optagelse. Øge kvaliteten af de spinal kirurgiske og skade procedurer og reducere den eksperimentelle variation vil bidrage til at give indsigt i ægte mekanismer skade og genvinding, og screene virkningerne af forskellige behandlinger på den ødelæggende sygdom i SCI.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af National Institutes of Health [NS36350, NS52290 og NS50243 til X-MX]; Mari Hulman George Endowment Fund; Staten Indiana; og en Ruth L. Kirschstein National Research Service Award (NRSA) 1F31NS071863 til CLW
Purdue Products Betadine Surgical Scrub | Fisher Scientific | 19-027132 | |
Dukal Gauze Sponges | Fisher Scientific | 22-415-490 | |
Ketamine (87.7 mg/kg)/Xylazine (12.3 mg/kg) | Webster Veterinary | 07-881-9413, 07-890-5745 | |
Decon Ethanol 200 Proof | Fisher Scientific | 04-355-450 | |
Artificial Tears Eye Ointment | Webster Veterinary | 07-870-5261 | |
Antiobiotic Ointment | Webster Veterinary | 07-877-0876 | |
Cotton Tipped Applicators | Fisher Scientific | 1006015 | |
Rongeur | Fine Science Tools | 16000-14 | |
Surigical Scissors | Fine Science Tools | 15009-08 | |
Scissors (blunt dissection) | Fine Science Tools | 14040-10 | |
Surgical Retractor | Fine Science Tools | 17005-04 | |
Large Forceps | Fine Science Tools | 11024-18 | |
Fine Forceps | Fine Science Tools | 11223-20 | |
Hemostat | Fine Science Tools | 13004-14 | |
Scalpel | Fine Science Tools | 10003-12 | |
Scalpel Blade #15 | Fisher Scientific | 10015-00 | |
EZ Clips | Fisher Scientific | 59027 | |
Sterile sutures | Fine Science Tools | 12051-10 | |
Instrument Sterilizer | Fine Science Tools | 14040-10 | |
Surgical Stabilizer | Custom Manufactured | N/A | Contact Y. Ping Zhang for details. (yipingzhang50@gmail.com) |
Vertebral Stabilization Bars (clawed endfeet) | Custom Manufactured | N/A | Contact Y. Ping Zhang for details. (yipingzhang50@gmail.com) |
NYU/MASCIS Impactor Device | Custom Manufactured | W. M. Keck Center for Collaborative Neuroscience Rutgers, The State University of New Jersey e-mail: impactor@biology.rutgers.edu |