Um modelo murino de Spinal Cord Injury do colo do útero para o Estudo de pós-lesional respiratória Neuroplasticidade

Summary

A insuficiência respiratória é a principal causa de morte na sequência de uma lesão medular cervical. Ter um modelo animal pré-clínico reprodutível, quantificáveis ​​e confiável de insuficiência respiratória induzida por uma lesão cervical parcial vai ajudar a entender a neuroplasticidade respiratório e não-respiratório posterior e permite testar estratégias de reparo putativos.

Abstract

A lesão da medula espinhal cervical induz a paralisia permanente, e muitas vezes leva a problemas respiratórios. Até o momento, não houve terapêutica eficientes foram desenvolvidos para melhorar / amenizar a insuficiência respiratória após alta lesão medular cervical (SCI). Aqui propomos um modelo pré-clínico murino de alta SCI na cervical 2 (C2) nível metamérica estudar diversificada neuroplasticidade respiratória pós-lesional. A técnica consiste numa lesão parcial cirúrgica ao nível C2, que irá induzir uma hemiparalisia do diafragma devido a uma deaferentação dos motoneurónios frênicas dos centros respiratórios localizados no tronco cerebral. O lado contralateral da lesão permanece intacta e permite a recuperação dos animais. Ao contrário de outros SIC que afetam a função locomotora (no tórax e nível lombar), a função respiratória não requer motivação animal e à quantificação do déficit / recuperação pode ser realizada facilmente (diafragma e gravação do nervo frênicos, ventilação de todo o corpo). Este modelo pré-clínico C2 SCI é um modelo pré-clínico poderoso, útil e confiável para estudar vários eventos neuroplasticidade respiratórios e não respiratórios em diferentes níveis (molecular) para a fisiologia e para testar diferentes estratégias terapêuticas putativos que possam melhorar a respiração em pacientes com LM.

Introduction

Trauma medular é uma lesão comum observada na população humana com incidências dramáticas, tais como paralisia permanente. No entanto, a gravidade da lesão depende do grau e da extensão do trauma inicial. A insuficiência respiratória é a principal causa de mortalidade após lesão medular cervical superior (SCI) ^1. Atualmente, o único tratamento terapêutico é colocar o paciente sob assistência ventilatória. Desde alguns pacientes podem ser desmamados a assistência ventilatória ^2, devido à recuperação espontânea que ocorre com atraso pós-lesional, a necessidade de desenvolver novas terapias não-invasivas inovadores é urgente ^3. Tendo um bom modelo pré-clínico normalizado para investigar o efeito de um SCI cervical em insuficiência respiratória e por isso, para estudar a aplicação de estratégias terapêuticas putativos, é essencial.

Neste artigo técnico, nós descrevemos um modelo murino pré-clínico o específicocomprometimento respiratório f induzida por um SCI cervical parcial no nível C2. Este modelo é usado atualmente por vários laboratórios ao redor do mundo (para comentários: ^4-13). No entanto, ligeiras diferenças de procedimento cirúrgico pode ser observada entre os diferentes pesquisadores para gerar este modelo murino lesão cervical particular. O efeito de um C2 SCI na saída respiratória foi descrita pela primeira vez em 1895 por Porter ^14. Uma hemisecção cervical induz uma deaferentação dos motoneurónios frênicas da sua unidade central (localizado no rVRG no tronco cerebral, Figura 1A) no lado ipsilateral de lesão, levando a uma actividade do nervo frénico e silenciosa, o diafragma posterior paralisia. O lado contralateral permanece intacta e que permite ao animal sobreviver. Ao contrário diferente SCI localizado num segmento da coluna vertebral inferior (por exemplo, uma lesão contundente ao nível C4 ^15), a integridade do núcleo de motoneurónios frénico em ambos os lados é preservada. Após um CERVlesão C2 iCal, alguma atividade espontânea pode ser observado no lado ipsilateral (frênico e diafragma), devido a uma ativação de vias sinápticas silenciosas contralateral que cruzaram a linha média da coluna vertebral ao nível segmentar C3-C6 (caminhos cruzados frênico, CPP, Figura 1B) . A ativação do CPP, que é, por definição, um hemissecção C2 combinada com uma phrenicotomy contralateral que induzir uma recuperação parcial do nervo frênico ipsilateral, pode ocorrer de horas a semanas pós-lesão ^16-18. O efeito benéfico real deste caminho CPP na recuperação respiratória é limitada ¹⁹ e mais investigação e tratamento devem ser desenvolvidos para melhorar a magnitude da recuperação espontânea ^3.

Este protocolo fornece um tipo poderoso de modelo murino pré-clínico para estudar a plasticidade pós-lesional respiratória em vários níveis (fisiologia respiratória de motoneurônios pré e frênico, interneurônios, molecular e cellular, a locomoção do membro dianteiro, por exemplo), bem como um modelo para testar as estratégias terapêuticas invasivas e não invasivas destinados a melhorar os sistemas respiratório e recuperação locomotora seguinte C2 lesão medular cervical parcial.

Protocol

Este protocolo foi aprovado pelo comitê de ética da cadeira RBUCE-UP de Excelência (Universidade de Paris Sud, convenção de subvenção n º 246556) e da Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines. 1. Preparação de instrumentos cirúrgicos esterilizados Limpe os instrumentos cirúrgicos com detergente de laboratório. Autoclave os instrumentos antes da cirurgia. Numa sessão cirúrgica, esterilizar as ferramentas, colocando as pontas de um ester…

Representative Results

Extensão da lesão O sucesso ea reprodutibilidade deste modelo experimental específico dependem da experiência de cada manipulador / cirurgião. A quantidade subseqüente de recuperação respiratória (atividade do nervo frênico e atividade do diafragma), após uma lesão no C2 está correlacionada com o restante ventrolateral poupado substância branca 21. Uma vez que a lesão é "handmade" e requer um pouco de prática do cirurgião, a extensão d…

Discussion

Dificuldades técnicas de fazer o ferimento Modelo C2

O modelo murino lesão C2 é uma ferramenta interessante para estudar respiratória neuroplasticidade pós-lesional. No entanto, os passos necessários para produzir um modelo reproduzível e confiável são numerosos e cada um pode ter um impacto sobre o resultado do estudo. Por exemplo, durante o processo de intubação, o maior cuidado deve ser tomado uma vez que o tubo orotraqueal pode produzir uma inflamação da tra…

Materials

Animal
Male Sprague Dawley Rat	Janvier		225-250g
Surgical Instruments
Student Dumont #5 forceps	Fine Science Tool	91150-20
Student Standard Pattern Forceps	Fine Science Tool	91100-12
Mayo-Stille Scissors	Fine Science Tool	14013-15	Curved
Student Vannas Spring Scissors	Fine Science Tool	91500-09	Straight
Spring Scissors – 8 mm Blades	Fine Science Tool	15025-10	Straight Blunt/Blunt
Friedman Pearson Rongeur	Fine Science Tool	16121-14	Curved
Dissecting Knife – Fine Tip	Fine Science Tool	10055-12	Straight
Olsen-Hegar Needle Holder	Fine Science Tool	12002-14	Serrated
Weitlaner-Locktite Retractor	Fine Science Tool	17012-11	2×3 Blunt
Absorbable surgical sutures	Centravet	BYO001
Equipment
Hot Bead Steriliser	Fine Science Tool	18000-45
Catheter	Centravet	CAT188	16 gauge
Laryngoscope
Guide wire
Laryngeal mirror	Centravet	MIR011
Lactated Ringers	Centravet	RIN020
Syringe	Centravet
Needle	Centravet
O2	Air Liquid	I1001M20R2A001
683 RodentT Ventilator 115/230V	Havard Apparatus	55-0000
Stand-Alone Vaporizer	WPI	EZ-155
Thin line heated bed	WPI	EZ-211
Air canister	WPI	EZ-258
Drugs
Carprofen	Centravet
Rimadyl	Centravet	RIM011
Buprenorphine	Centravet	BUP001
Baytril	Centravet	BAY001
Dexmedetomidine	Centravet	DEX010
Atipamezole	Centravet	ANT201
Betadine Solution	Centravet	VET002
Isoflurane	Centravet	VET066