Un modelo murino de la médula espinal cervical Lesión en estudio post-lesional Respiratorio Neuroplasticidad

Summary

La insuficiencia respiratoria es la principal causa de muerte a raíz de una lesión de la médula espinal cervical. Tener un modelo animal preclínico reproducible, cuantificable y confiable de la insuficiencia respiratoria inducida por una lesión cervical parcial le ayudará a comprender la neuroplasticidad respiratoria y no respiratoria posterior y permiten probar estrategias de reparación putativos.

Abstract

Una lesión de la médula espinal cervical induce parálisis permanente, y, a menudo conduce a la dificultad respiratoria. Hasta la fecha, no hay terapias eficaces se han desarrollado para mejorar / mejorar la insuficiencia respiratoria después de una lesión de la médula espinal cervical alta (SCI). Aquí se propone un modelo preclínico murino de alta SCI en la cervical 2 (C2) nivel metameric estudiar diversa neuroplasticidad respiratoria post-lesional. La técnica consiste en una lesión parcial quirúrgica en el nivel C2, que inducirá un hemiparalysis del diafragma debido a una desaferenciación de los frénico motoneuronas de los centros respiratorios situados en el tronco cerebral. El lado contralateral de la lesión permanece intacta y permite la recuperación de los animales. A diferencia de otros LIC que afectan la función locomotora (en la columna torácica y lumbar de nivel), la función respiratoria no requiere la motivación de los animales y la cuantificación del déficit / recuperación se puede realizar fácilmente (diafragma y la grabación del nervio frénicos, la ventilación de todo el cuerpo). Este modelo C2 SCI preclínica es un potente, útil y fiable modelo preclínico para estudiar diversos eventos de neuroplasticidad respiratorias y no respiratorias en diferentes niveles (molecular a la fisiología) y para probar diversas estrategias terapéuticas supuestos que podrían mejorar la respiración en pacientes con lesión medular.

Introduction

Traumatismo de la médula espinal es una lesión común que se observa en la población humana con incidencias dramáticas, como la parálisis permanente. Sin embargo, la gravedad de la lesión depende del nivel y la extensión de la trauma inicial. La insuficiencia respiratoria es la causa principal de mortalidad después de una lesión de la médula espinal cervical superior (SCI) ^1. Actualmente, el único tratamiento terapéutico es para colocar el paciente bajo asistencia ventilatoria. Dado que algunos pacientes pueden ser destetados de la asistencia ventilatoria ^2, debido a la recuperación espontánea que se produce con un retraso post-lesional, la necesidad de desarrollar nuevas terapias no invasivas innovadoras es urgente ^3. Tener un buen modelo de pre-clínico estandarizado para investigar el efecto de un SCI cervical en insuficiencia respiratoria y por lo tanto, para estudiar la aplicación de estrategias terapéuticas putativas, es esencial.

En este artículo técnico, se describe un modelo murino pre-clínica o específicadeterioro respiratorio f inducida por una lesión medular cervical parcial en el nivel C2. Este modelo es utilizado actualmente por varios laboratorios de todo el mundo (para revisiones: ^4-13). Sin embargo, ligeras diferencias en el procedimiento quirúrgico se pueden observar entre los diferentes investigadores para generar este modelo murino lesión cervical en particular. El efecto de un C2 SCI en la salida respiratoria fue descrita por primera vez en 1895 por Porter ^14. Una hemisección de cuello uterino induce una desaferenciación de las motoneuronas frénicos de su unidad central (situado en el rVRG en el tronco cerebral, la figura 1A) en el lado ipsilateral de la lesión, que conduce a una actividad del nervio frénico en silencio y la parálisis posterior de diafragma. El lado contralateral se mantiene intacto y permite que el animal para sobrevivir. A diferencia de diferente SCI situado en un segmento inferior de la columna (por ejemplo una lesión contusa a nivel C4 ^15), se conserva la integridad del núcleo de las neuronas motoras frénico en ambos lados. Después de un CERVlesiones C2 ical, alguna actividad espontánea se puede observar en el lado ipsilateral (frénico y diafragma) debido a una activación de las vías sinápticas silenciosos contralateral que cruzan la línea media de la médula a nivel segmental C3-C6 (vías frénicos cruzados, CPP, Figura 1B) . La activación de la CPP, que es, por definición, una hemisección C2 combinado con un phrenicotomy contralateral que inducen una recuperación parcial del nervio frénico ipsilateral, puede ocurrir a partir de horas a semanas después de la lesión ^16-18. El efecto beneficioso real de esta vía de CPP en la recuperación respiratoria se limita ¹⁹ y de la investigación y el tratamiento debe ser desarrollado para mejorar la magnitud de la restauración espontánea ^3.

Este protocolo proporciona un tipo poderoso de modelo murino pre-clínicos para estudiar la plasticidad respiratoria post-lesional en los distintos niveles (fisiología respiratoria de las motoneuronas pre y frénicos, interneuronas, molecular y cellular, la locomoción de la extremidad delantera, por ejemplo), así como un modelo para probar estrategias terapéuticas invasivas y no invasivas destinadas a mejorar la recuperación del aparato locomotor y respiratorio después de una lesión espinal C2 parcial cervical espinal.

Protocol

Este protocolo fue aprobado por el comité de ética de la silla RBUCE-UP de Excelencia (Universidad de Paris Sud, acuerdo de subvención n º 246556) y la Universidad de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines. 1. Preparación de instrumentos quirúrgicos esterilizados Limpiar los instrumentos quirúrgicos con detergente de laboratorio. Autoclave los instrumentos antes de la cirugía. En una sesión quirúrgica, esterilizar las herramientas mediante la colocació…

Representative Results

Extensión de la lesión El éxito y la reproducibilidad de este modelo experimental particular, dependen de la experiencia de cada manipulador / cirujano. La cantidad subsiguiente de recuperación de las vías respiratorias (la actividad del nervio frénico y la actividad de diafragma) después de una lesión C2 está correlacionada con la ventrolateral restante salvó la materia blanca 21. Dado que la lesión es "hecho a mano" y requiere un poco de pr?…

Discussion

Dificultades técnicas de hacer el modelo de lesión C2

El modelo murino lesión C2 es una interesante herramienta para estudiar la neuroplasticidad respiratoria post-lesional. Sin embargo, los pasos necesarios para producir un modelo reproducible y fiable son numerosos y cada uno podría tener un impacto en el resultado del estudio. Por ejemplo, durante el proceso de intubación, un cuidado extremo debe ser tomada desde el tubo oro-traqueal puede producir una inflamación d…

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