Ryggvirvel stabilisering er nødvendig for å minimere variasjon, og for å produsere konsekvent eksperimentelle ryggmargsskader. Ved hjelp av en tilpasset stabiliserende apparat i forbindelse med NYU / Mascis støters enhet, har vi vist her riktig utstyr og prosedyre for å generere reproduserbare hemi-contusive livmorhals (C5) ryggmargsskader hos voksne rotter.
Klinisk relevante dyre cervical ryggmargsskade (SCI) modeller er avgjørende for å utvikle og teste potensielle behandlinger; Imidlertid produserer pålitelige cervical SCI er vanskelig på grunn av mangel på tilfredsstillende metoder for stabilisering ryggvirvel. Den konvensjonelle metoden for å stabilisere ryggraden er å suspendere rostral og caudal cervicalcolumna via klemmer knyttet til livmorhals spinous prosesser. Imidlertid, denne metode for stabilisering unnlater å forhindre vev givende under -kontusjon som cervikale ryggrads prosesser er for kort til å være effektivt festet ved klemmene (figur 1). Her har vi introdusere en ny metode for fullstendig å stabilisere halsvirvelen på samme nivå av slagskader. Denne metoden effektivt minimerer bevegelse av ryggsøylen på stedet av påvirkning, som i stor grad forbedrer produksjonen av konsistente SCIS. Vi gir visuell beskrivelse av utstyret (Figur 2-4), metodes, og en trinn-for-trinn-protokoll for stabilisering av cervical 5 vertebra (C5) i voksne rotter, for å utføre laminektomi (figur 5), og produsere et contusive SCI etterpå. Selv om vi bare demonstrere en cervical hemi-kontusjon med NYU / Mascis støters enhet, kan dette ryggvirvel stabilisering teknikken brukes på andre områder av ryggmargen, eller tilpasses andre SCI-enheter. Forbedre ryggmarg eksponering og fiksering gjennom vertebral stabilisering kan være verdifulle for å produsere konsekvente og pålitelige skader på ryggmargen. Denne virvelstabiliseringsmetode kan også brukes for stereotaktisk injeksjon av celler og tracere, og for avbilding ved hjelp av to-fotonmikroskopi på forskjellige nevrobiologiske undersøkelser.
Konsekvent og replikerbart mekanisk kraft på målet spinal vev er avgjørende for å minimere funksjonell og histologisk variasjon og for å etablere vellykkede contusive ryggmargsskade (SCI) modeller 1-7. Mengden av kraft som påføres et målområde av ryggmargen er avhengig av de metoder som benyttes for rygg stabilisering. Posisjonsforskyvning av target-ryggraden under kontakt mellom slagstemplet og ryggmargen endrer den resulterende skade kraft. Cervical contusive SCI-modellen er en mer klinisk relevant modell enn andre former for SCI, som omtrent 50% av menneskelige SCI tilfellene oppstår på dette nivået 8, og flere SCI studier har blitt utført ved hjelp av dyrelivmorhalsskademodeller 9-14. Selv kontusive SCI modeller ofte bruke noen form for stabilisering ved å klemme den spinal prosesser anterior og posterior til skade området, er dette preparatet vanskelig for å produsere cervical SCI. &# 160; Som vist i denne demonstrasjonen, stabiliseringsmetode utviklet vi er fordelaktig i sin evne til å øke både kvaliteten og reproduserbarheten av -kontusjon skade. Spesielt, ble denne metoden for virvel stabilisering etablert i et forsøk på å endre de mangler og utfordringer med andre modeller: 1) variasjon i virvelgivende under slagkraft kan skje ved fastklemming tilstøtende rygg spinous prosesser rostralt og kaudalt for laminektomi. Graden av vertebral skiftende er avhengig av antallet av vertebrale skjøter mellom virkningen og ryggsøylen blir stabilisert (figur 1). Derfor er flere ledd som er involvert i mindre stabil ryggraden blir; 2) dorsal spinous prosesser er skjøre og forårsake klem svikt som følge av spinous prosessen brudd eller klemmen glir ut av prosessen; og 3) spinous prosesser på disse ryggvirvler er ekstremt kort mellom C3 til T1 ryggvirvlene i forhold til de av thorax vertebrae, noe som gjør det vanskelig å bruke tradisjonelle klemmer å forstå spinous prosesser for å stabilisere nakkesøylen.
Her beskriver vi en ny fremgangsmåte for å stabilisere ryggraden til fremstilling av C5 contusive SCI i voksen Sprague-Dawley-rotter. Denne metoden kan brukes til stabilisering av andre nivåer av virvelsøylen og ryggmargen, og bøyninger godt med andre kontusive SCI-enheter, inkludert New York University / Multisenteret Animal Spinal Cord Injury Study (NYU / Mascis) anslags 15 (figur 2) , Precision Systems og instrumentering, LLC Infinite Horizon (IH) enhet 16, Ohio State University / Elektroryggmargsskade Enhet 1 og Louisville Injury System Apparatus (LISA) 17, noe som åpner for utstrakt bruk i SCI forskning.
Her har vi demonstrert en cervical spine stabilisering metode for å produsere ensidig contusive SCI på C5. Denne stabilisering metoden øker presisjonen av traumer anatomisk og produserer konsistent funksjonelle underskudd 13,18. I andre modeller som er avhengige av rygg klemming av spinous prosesser, er risikoen for spinous prosessen skader eller avløsning for brak fra vertebra ganske høy. Disse modellene kan også tillate betydelig ryggrad skiftende og man oppnådde fra -kontusjon kraften og den fleksible natur av ryggraden og vertebrale kolonner (figur 1A og B). Vevet givende endrer stempelet-vev kontakttid og resulterer i uforutsigbare skade kraft (figur 1A-B & 6B). Vår beskrevet ryggvirvel stabilisering gir også andre fordeler til det kirurgiske preparatet: 1) denne metoden fullt stabiliserer ryggvirvler sentrert på C5 underkirurgisk mikroskop som øker nøyaktigheten av laminectomies (figur 1C); 2) dyret montert i den U-formede stabiliseringsmiddel kan tas direkte fra det kirurgiske sted til den tilpassede festedelen, som unngår fremgangsmåten for å remontere dyret på SCI-enheter og sparer tid; og 3) å stabilisere ryggsøylen på skadenivå og direkte dorsal og kaudalt for det tilsiktede stedet for skader i stor grad kan redusere kroppens bevegelser forårsaket av respirasjon, et annet tiltak for å redusere variabilitet.
Den primære fordel ved å benytte denne stabiliseringsmetode er den reduserte mengden av ettergivende, eller ventrale bevegelse av ryggmargen og kolonnen ved anslag. Basert på enkel fysikk av en kontusjon skade, vil kraften og energien i sammenstøtet overføre fra stangen til ryggmargen, gjerne med ledningen absorbere denne energien på stedet av virkningen. Men hvis ryggraden gir under ledningen, er mulig somi det dorsale spinous klem metoden (figur 1 A & B), den virkelige kraften påført ledningen er redusert og variabel, avhengig av graden av utbyttet.
Selv om denne videoen illustrerer hele prosedyren av en cervical contusive SCI-modell, er essensen av denne artikkelen innføringen av spinal stabilisering metoden vi bruker i ulike applikasjoner i vår lab, spesielt for SCI studier. En modifisert versjon av denne stabiliseringsanordning og fremgangsmåten har blitt brukt på mus SCI 23. Denne enkle metode for stabilisering ryggraden er meget nyttig for SCI forskning, og vi har tidligere brukte denne fremgangsmåten og utstyr for å utføre thorax -kontusjon samt laserasjon SCI modeller. En annen lab har nylig beskrevet en variant av denne form for stabilisering for cervical skade i dette tidsskriftet 22. I sammendraget, introduserer vi denne romanen ryggvirvel stabiliseringsmetode til flere surgical prosedyrer for å generere reproduserbar eksperimentell SCI alt fra laminectomy til produksjon skade. Fordelene ved dette stabiliseringsenheten er ikke begrenset til cervical ryggmargs kontusjon, da dette stabilisering metoden har blitt tilpasset for en rekke eksperimenter som intra-spinal injeksjoner, cellular transplantasjon, CSF samling fra cisterna Magna, hemisection og tran skader, thorax kontusjon skader, in vivo avbildning ansette to-foton mikroskopi, og ryggelektrofysiologisk registrering. Øke kvaliteten på spinal kirurgiske og skade prosedyrer og redusere den eksperimentelle variabilitet vil bidra til å gi innsikt i ekte skademekanismer og utvinning, og undersøke om effekten av ulike behandlingsformer på den ødeleggende lidelse av SCI.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av National Institutes of Health [NS36350, NS52290, og NS50243 til X-MX]; Mari Hulman George Endowment Fund; delstaten 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 |