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Neuroscience

चूहों में contusive रीढ़ की हड्डी चोट मॉडल के लिए स्वचालित impactor

Published: January 19, 2024 doi: 10.3791/65656
Automatic Translation
*1, *1, *1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
1Department of Orthopedics, The First Affiliated Hospital, Jinan University
* These authors contributed equally

Summary

यहां प्रस्तुत चूहों के लिए एक उपन्यास स्वचालित रीढ़ की हड्डी की चोट संलयन उपकरण है, जो अलग-अलग डिग्री के साथ रीढ़ की हड्डी की चोट संलयन मॉडल का सटीक उत्पादन कर सकता है।

Abstract

कार दुर्घटनाओं और गिरने जैसी दर्दनाक चोटों के कारण रीढ़ की हड्डी की चोट (एससीआई) स्थायी रीढ़ की हड्डी की शिथिलता से जुड़ी होती है। रीढ़ की हड्डी को प्रभावित करके रीढ़ की हड्डी की चोट के संलयन मॉडल का निर्माण नैदानिक अभ्यास में अधिकांश रीढ़ की हड्डी की चोटों के समान विकृति में परिणाम देता है। रीढ़ की हड्डी की चोट के सटीक, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य और सुविधाजनक पशु मॉडल रीढ़ की हड्डी की चोट का अध्ययन करने के लिए आवश्यक हैं। हम चूहों के लिए एक उपन्यास स्वचालित रीढ़ की हड्डी की चोट संलयन उपकरण, गुआंगज़ौ जिनान विश्वविद्यालय स्मार्ट रीढ़ की हड्डी की चोट प्रणाली पेश करते हैं, जो सटीकता, प्रजनन क्षमता और सुविधा के साथ रीढ़ की हड्डी की चोट के संलयन मॉडल का उत्पादन कर सकता है। सिस्टम एक स्वचालित मोबाइल प्लेटफॉर्म और उन्नत सॉफ्टवेयर के साथ संयुक्त लेजर दूरी सेंसर के माध्यम से रीढ़ की हड्डी की चोट की अलग-अलग डिग्री के मॉडल का सटीक उत्पादन करता है। हमने रीढ़ की हड्डी की चोट चूहों के मॉडल के तीन स्तरों को बनाने के लिए इस प्रणाली का उपयोग किया, उनके बासो माउस स्केल (बीएमएस) स्कोर निर्धारित किए, और इसकी सटीकता और प्रजनन क्षमता का प्रदर्शन करने के लिए व्यवहार के साथ-साथ धुंधला परख का प्रदर्शन किया। हम इस उपकरण का उपयोग करके चोट मॉडल के विकास के प्रत्येक चरण को दिखाते हैं, एक मानकीकृत प्रक्रिया बनाते हैं। यह विधि प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य रीढ़ की हड्डी की चोट संलयन चूहों के मॉडल का उत्पादन करती है और सुविधाजनक हैंडलिंग प्रक्रियाओं के माध्यम से मानव हेरफेर कारकों को कम करती है। विकसित पशु मॉडल रीढ़ की हड्डी की चोट तंत्र और संबंधित उपचार दृष्टिकोणों का अध्ययन करने के लिए विश्वसनीय है।

Introduction

रीढ़ की हड्डी की चोट आमतौर पर घायल खंड के नीचे स्थायी रीढ़ की हड्डी की शिथिलता का परिणाम होती है। यह ज्यादातर रीढ़ की हड्डी और रीढ़ की हाइपरेक्स्टेंशन से टकराने वाली वस्तुओं के कारण होता है, जैसे कि यातायात दुर्घटनाएं और गिरना1. रीढ़ की हड्डी की चोट के लिए प्रभावी उपचार विकल्पों की सीमित उपलब्धता के कारण, पशु मॉडल का उपयोग करके रीढ़ की हड्डी की चोटों के रोगजनन की व्याख्या उचित उपचार दृष्टिकोण के विकास के लिए जानकारीपूर्ण होगी। रीढ़ की हड्डी पर प्रभाव की वजह से रीढ़ की हड्डी की चोट के संलयन मॉडल सबसे नैदानिक रीढ़ की हड्डी की चोटके मामलों 2,3 के लिए इसी तरह विकृति के साथ पशु मॉडल के विकास में परिणाम. इसलिए, रीढ़ की हड्डी की चोट के संलयन के लिए सटीक, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य और सुविधाजनक पशु मॉडल का उत्पादन करना महत्वपूर्ण है।

1911 में रीढ़ की हड्डी की चोट के पहले पशु मॉडल के एलन के आविष्कार के बाद से, रीढ़ की हड्डी की चोट पशु मॉडल 4,5 स्थापित करने के लिए उपकरणों के विकास में प्रमुख प्रगति हुई है। चोट तंत्र के आधार पर, रीढ़ की हड्डी की चोट मॉडल को संलयन, संपीड़न, व्याकुलता, अव्यवस्था, ट्रांससेक्शन या रासायनिक6के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। उनमें से, संलयन मॉडल, जो रीढ़ की हड्डी को विस्थापित करने और घायल करने के लिए बाहरी बलों का उपयोग करते हैं, अधिकांश रीढ़ की हड्डी की चोट के रोगियों के नैदानिक एटियलजि के सबसे करीब हैं। इसलिए, संलयन मॉडल रीढ़ की हड्डी की चोटके अध्ययन 3,7 में कई जांचकर्ताओं द्वारा इस्तेमाल किया गया है. रीढ़ की हड्डी की चोट के संलयन मॉडल को विकसित करने के लिए विभिन्न उपकरणों का उपयोग किया जाता है। न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय (एनवाईयू) -मल्टीसेंटर पशु रीढ़ की हड्डी की चोट अध्ययन (एमएएससीआईएस) प्रभावक वजन-ड्रॉप डिवाइस8 द्वारा रीढ़ की हड्डी की चोट के आघात पैदा करता है। कई अद्यतन संस्करणों के बाद, MASCIS प्रभावक व्यापक रूप से रीढ़ की हड्डी की चोट संलयन पशु मॉडल9 विकसित करने के लिए प्रयोग किया जाता है. हालांकि, जब MASCIS की प्रभाव छड़ गिरती है और रीढ़ की हड्डी से टकराती है, तो कई चोटें लग सकती हैं, जो रीढ़ की हड्डी की चोट मॉडल में चोट की डिग्री को प्रभावित करती हैं। इसके अलावा, उपकरण की सटीकता और विनिर्माण मॉडल की पुनरावृत्ति सुनिश्चित करने के लिए यांत्रिक परिशुद्धता प्राप्त करना भी चुनौतीपूर्ण है। अनंत क्षितिज इम्पैक्टर्स भारी बूंदों के बजाय रीढ़ की हड्डी पर लागू बल को नियंत्रित करके विरोधाभास का कारण बनतेहैं 10. यह प्रभावक और रीढ़ की हड्डी के बीच प्रभाव बल को सीधे मापने के लिए एक सेंसर से जुड़े कंप्यूटर का उपयोग करता है। जब दहलीज तक पहुँच जाता है, प्रभावक तुरंत वापस ले लिया जाता है, जिससे वजन पलटाव से बचने और सटीकता10,11 में सुधार. हालांकि, नुकसान पहुंचाने के लिए इस ठीक मोटर साधन के उपयोग के परिणामस्वरूप असंगत क्षति और कार्यात्मक घाटेहो सकते हैं 6. ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी (OSU) डिवाइस एक विद्युत चुम्बकीय चालक12,13 द्वारा क्षणिक दर पर रीढ़ की हड्डी की पृष्ठीय सतह को संपीड़ित करता है. यह उपकरण अनंत क्षितिज इम्पैक्टर्स के समान है, क्योंकि यह रीढ़ की हड्डी की चोटों का कारण बनने के लिए कम दूरी के संपीड़न का उपयोग करता है। हालांकि, यह शून्य बिंदु के प्रारंभिक निर्धारण मस्तिष्कमेरु द्रव 6,14 की उपस्थिति के कारण त्रुटियों का कारण होगा में विभिन्न सीमाएं हैं. सारांश में, ऐसे कई उपकरण हैं जिनका उपयोग रीढ़ की हड्डी की चोट के संलयन पशु मॉडल को विकसित करने के लिए किया जा सकता है, लेकिन उन सभी की कुछ सीमाएं हैं जो पशु मॉडल की अपर्याप्त सटीकता और प्रजनन क्षमता का कारण बनती हैं। इसलिए, रीढ़ की हड्डी की चोट के माउस संलयन मॉडल को अधिक सटीक, आसानी से और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने के लिए, एक स्वचालित और बुद्धिमान रीढ़ की हड्डी की चोट प्रभावक की आवश्यकता होती है।

हम एक उपन्यास रीढ़ की हड्डी की चोट प्रभावकार, गुआंगज़ौ जिनान विश्वविद्यालय स्मार्ट रीढ़ की हड्डी की चोट प्रणाली (जी स्मार्ट एससीआई प्रणाली; चित्रा 1), रीढ़ की हड्डी की चोट संलयन मॉडल के उत्पादन के लिए। डिवाइस एक लेजर रेंजफाइंडर का उपयोग पोजिशनिंग डिवाइस के रूप में करता है, जो स्ट्राइक स्पीड, स्ट्राइक डेप्थ और ड्वेल टाइम सहित सेट स्ट्राइक मापदंडों के अनुसार स्ट्राइक को स्वचालित करने के लिए एक स्वचालित मोबाइल प्लेटफॉर्म के साथ संयुक्त है। स्वचालित संचालन मानव कारकों को कम करता है और पशु मॉडल की सटीकता के साथ-साथ प्रजनन क्षमता में सुधार करता है।

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Protocol

जिनान विश्वविद्यालय की आचार समिति द्वारा जानवरों से जुड़े अध्ययनों की समीक्षा और अनुमोदन किया गया था।

1. जानवरों का एनेस्थेटाइजेशन और T10 स्पाइनल लैमिनेक्टॉमी

  1. इस अध्ययन के लिए 8 सप्ताह पुरानी महिला युवा वयस्क C57/6J चूहों का उपयोग करें। केटामाइन (100 मिलीग्राम/किग्रा) और डायजेपाम (5 मिलीग्राम/किग्रा) के इंट्रापेरिटोनियल इंजेक्शन द्वारा चूहों को एनेस्थेटाइज करें। दर्द पलटा के नुकसान से संकेत प्राप्त सफल संवेदनाहारी के लिए जाँच करें। संज्ञाहरण के तहत सूखापन को रोकने के लिए आंखों पर पशु चिकित्सक मरहम लागू करें।
  2. त्वचा को प्रकट करने के लिए एक शेवर का उपयोग करके चूहों की पीठ पर बालों को शेव करें। आयोडोफोर और अल्कोहल के तीन वैकल्पिक राउंड के साथ त्वचा कीटाणुरहित करें।
  3. एक स्केलपेल का उपयोग पृष्ठीय त्वचा में 2.5 सेमी औसत दर्जे का अनुदैर्ध्य चीरा बनाओ और चिमटी का उपयोग कर T9-T11 स्तर पर रीढ़ का पर्दाफाश.
  4. स्पाइनल फिक्सेटर का उपयोग करके T10 पहलुओं को द्विपक्षीय रूप से ठीक करें। सुनिश्चित करें कि रीढ़ स्थिर रूप से तय है। सुनिश्चित करें कि पैरावेर्टेब्रल मांसपेशियों को छीन लिया गया है और टी 10 सेगमेंट की रीढ़ की हड्डी को उजागर करने के लिए माइक्रो-ग्राइंडिंग ड्रिल का उपयोग करके स्पिनस प्रक्रिया के साथ-साथ लैमिना को हटा दें।

2. जी स्मार्ट एससीआई प्रणाली का उपयोग करके टी 10 रीढ़ की हड्डी का संलयन

  1. स्विच चालू करें और डिवाइस के स्वचालित रूप से अपनी मूल स्थिति में लौटने की प्रतीक्षा करें। स्पाइनल फिक्सेटर को जी स्मार्ट एससीआई सिस्टम में रखें और स्क्रू का उपयोग करके इसे सुरक्षित करें।
  2. ऑपरेशन टच स्क्रीन(चित्रा 2ए)का उपयोग करके, प्रभाव गति (1 मीटर/एस), प्रभाव गहराई (चूहों के तीन अलग-अलग सेटों के लिए 0.5 मिमी, 0.8 मिमी और 1.1 मिमी) और रहने का समय (500 एमएस)15सहित क्षति पैरामीटर सेट करें।
  3. प्लेटफॉर्म को घुमाकर उजागर रीढ़ की हड्डी के केंद्र में लेजर रेंजफाइंडर को संरेखित करें। (चित्र 2B)
  4. टच स्क्रीन पर तैयार बटन पर क्लिक करें (चित्र 2C)। इम्पैक्ट हेड स्वचालित रूप से सेटिंग मापदंडों के आधार पर एक विशिष्ट ऊंचाई पर समायोजित हो जाएगा। वाहक तालिका स्वचालित रूप से प्रभाव सिर के नीचे रीढ़ की हड्डी के प्रभाव स्थल को स्थानांतरित करती है।
  5. प्रभाव स्थल को और निर्धारित करने के लिए प्रभाव शीर्ष को मैन्युअल रूप से दबाएं। स्टार्ट बटन पर क्लिक करें, इम्पैक्ट हेड सेट मापदंडों के आधार पर रीढ़ की हड्डी से टकराएगा।
  6. डिवाइस से चूहों निकालें और रीढ़ की हड्डी की चोट (चित्रा 3) निर्धारित करने के लिए एक स्टीरियोमाइक्रोस्कोप (20x) के तहत निरीक्षण करें। मॉडल विकास की सफलता का निर्धारण करने के लिए, स्थानीय भीड़, पतन, और रीढ़ की हड्डी झिल्ली टूटना निरीक्षण करें।
  7. 3-0 टांके का उपयोग करके परत द्वारा मांसपेशियों, प्रावरणी और त्वचा की परत को सीवन करें। चूहों को एक गर्म बॉक्स में रखें और उनकी वसूली की प्रतीक्षा करें।

3. पोस्ट-ऑपरेटिव देखभाल

  1. सर्जरी के बाद 7 दिनों के लिए प्रतिदिन मेलॉक्सिकैम (5 मिलीग्राम / मूत्राशय के कार्यों को बहाल होने तक हर 8 घंटे में मूत्राशय को मैन्युअल रूप से खाली करें।
  2. ऑपरेशन के 14 दिनों बाद, सिवनी धागे हटा दें।

4. रीढ़ की हड्डी की चोट के परीक्षण प्रभाव

  1. पहले पश्चात दिन16,17 से चूहों के लिए बीएमएस स्कोर की गणना.
  2. 30वें पश्चात के दिन, कैटवॉक, पैर गलती और रोटारोड16,17 सहित पशु व्यवहार प्रयोग करें। कैटवॉक: 45 सेमी की रिकॉर्ड दूरी; अधिकतम रन अवधि 8 एस; कैमरा लाभ 28.02; तीव्रता सीमा 0.01। पैर की गलती: प्रत्येक माउस के लिए 60 कदम रिकॉर्ड करें। रोटारोड: स्पीड 20 आरपीएम। माउस के गिरने का समय रिकॉर्ड करें और इसे 120 s से अधिक के लिए 120 s के रूप में रिकॉर्ड करें।
  3. 31 वें पश्चात के दिन, केटामाइन (100 मिलीग्राम/किग्रा) और डायजेपाम (5 मिलीग्राम/किग्रा) के इंट्रापेरिटोनियल इंजेक्शन द्वारा चूहों को एनेस्थेटाइज करें और फिर 4% पीएफए का उपयोग करके छिड़काव द्वारा चूहों को इच्छामृत्यु दें। रीढ़ की हड्डी को ध्यान से निकालें, और पैराफिन एम्बेडिंग के लिए चोट साइट के ऊपर और नीचे 5 मिमी अवरोधन। माउस रीढ़ की हड्डी की चोट के केंद्र के एक 5 माइक्रोन अनुभाग बनाओ और17 हेमटोक्सिलिन और ईोसिन धुंधला प्रदर्शन करते हैं.
  4. सांख्यिकीय विश्लेषण के लिए वाणिज्यिक सॉफ्टवेयर का उपयोग करें। माध्य (SEM) की मानक त्रुटि के माध्य के रूप में डेटा ± व्यक्त करें और एक-तरफ़ा एनोवा का उपयोग करके तुलना करें; पी < 0.05 को महत्वपूर्ण माना जाता था।

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Representative Results

ऊपर वर्णित के रूप में 24 मादा चूहों (8 सप्ताह पुराने) पर लैमिनेक्टॉमी का प्रदर्शन किया गया था। शम समूह (एन = 6) में चूहे रीढ़ की हड्डी की चोट के अधीन नहीं थे, जबकि 0.5 मिमी समूह (एन = 6), 0.8 मिमी समूह (एन = 6), और 1.1 मिमी समूह (एन = 6) सहित चूहों के बाकी रीढ़ की हड्डी के टकराव के विभिन्न गहराई के अधीन थे। बीएमएस स्कोर नियमित रूप से 1 महीने के बाद तक दर्ज किए गए थे (चित्र 4)। विभिन्न समूहों में चूहों के पश्चात बीएमएस स्कोर में महत्वपूर्ण अंतर थे। 1 महीने के बाद, 0.5 मिमी समूह में चूहों में 4 से 6 पोस्टऑपरेटिव स्कोर थे और शम समूह के समान स्तर तक बरामद हुए। 0.8 मिमी और 1.1 मिमी समूहों में चूहे 1 से 2 पश्चात स्कोर था. 1 महीने के बाद, 0.8 मिमी समूह 4 से 6 स्कोर तक ठीक हो गया, जबकि 1.1 मिमी समूह में चूहे मुश्किल से ठीक हो गए।

1 महीने के बाद, पैर की गलती, रोटारोड और कैटवॉक सहित पशु व्यवहार परख, प्रदर्शन किया गया। पैर गलती परख (चित्रा 5 ए) में, 0.5 मिमी और शम समूहों के बीच हिंदलिंब पैर गलती में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं थे। हालांकि, 0.8 मिमी समूह के लिए हिंडलिंब पैर गलती अन्य सभी समूहों से काफी अलग थी। 1.1 मिमी समूह में चूहों की पैर गलती दर 100% थी क्योंकि हिंद अंग जमीन पर जानवर का समर्थन नहीं कर सकते थे और अन्य समूहों से काफी अलग थे। रोटारोड परीक्षण(चित्रा 5बी)में, हमने चूहों के विभिन्न समूहों में गिरने के लिए विलंबता का समय दर्ज किया। 0.8 मिमी और 1.1 मिमी दोनों समूह अन्य समूहों से काफी अलग थे, लेकिन शम समूह के 0.5 मिमी समूह के समान परिणाम थे। कैटवॉक परीक्षण (चित्रा 6) में, हमने चूहों के विभिन्न समूहों में नियमितता सूचकांक और हिंद अधिकतम संपर्क क्षेत्र का विश्लेषण और विश्लेषण किया। विभिन्न समूहों में चूहों के बीच नियमितता सूचकांक और हिंद अधिकतम संपर्क क्षेत्रों में महत्वपूर्ण अंतर थे, रीढ़ की हड्डी की चोट के विभिन्न गहराई के साथ चूहों के बीच चलने के कार्यों में महत्वपूर्ण अंतर थे। इसलिए, रीढ़ की हड्डी की चोट की विभिन्न गहराई के साथ चूहों के मॉडल और उनके हिंदलिंब कार्यों में महत्वपूर्ण अंतर के साथ विकसित डिवाइस का उपयोग करके बनाया जा सकता है।

अंत में, हमने चूहों की रीढ़ की हड्डी को काट दिया(चित्र 7ए)और हेमटोक्सिलिन और ईोसिन (एचई)धुंधला(चित्रा 7सी)के लिए अनुभाग बनाए। रीढ़ की हड्डी की छवियों और एचई-दाग वाले वर्गों दोनों में क्षति के विभिन्न डिग्री थे। संक्षेप में, हमने प्रस्तावित उपकरण का उपयोग करके रीढ़ की हड्डी की चोट चूहों के मॉडल के विभिन्न ग्रेड को सटीक रूप से विकसित किया।

Figure 1
चित्रा 1: गुआंगज़ौ जिनान विश्वविद्यालय स्मार्ट रीढ़ की हड्डी की चोट प्रणाली (जी स्मार्ट एससीआई प्रणाली)। वाहक मेज पर माउस immobilizing के लिए रीढ़ की हड्डी immobilizer फिक्स. टच स्क्रीन के माध्यम से प्रभाव पैरामीटर सेट करें। वाहक के पार्श्व पदों को समायोजित करने के लिए पार्श्व माइक्रोड्राइवर का उपयोग करें और ललाट स्थितियों को समायोजित करने के लिए टच स्क्रीन का उपयोग करें। लेजर रेंजफाइंडर प्रभाव की स्थिति की पुष्टि करता है और प्रभाव की ऊंचाई को मापता है ताकि प्रभाव सिर सेट स्ट्राइक स्थिति और गहराई के अनुसार सटीक रूप से हड़ताल कर सके। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2: ऑपरेशन टच स्क्रीन। (ए) पैरामीटर पृष्ठ में, प्रभाव गति (0.5 -2.0 मीटर/सेकंड), प्रभाव गहराई (0 -3 मिमी) और रहने का समय (500 -2 एमएस) सहित क्षति पैरामीटर सेट किए जा सकते हैं। (बी) चलती पृष्ठ में, प्रभाव सिर और रीढ़ की हड्डी फिक्सेटर स्थिति की ऊंचाई निर्धारित की जा सकती है। (सी) तैयारी पृष्ठ में, तैयार बटन पर क्लिक करने से सेट मापदंडों के आधार पर एक विशिष्ट स्थिति में प्रभाव सिर और वाहक तालिका का स्वचालित समायोजन होगा। स्टार्ट बटन पर क्लिक करके, इम्पैक्ट हेड निर्धारित मापदंडों के आधार पर रीढ़ की हड्डी से टकराएगा। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्र 3: चोट के बाद रीढ़ की हड्डी। (ए) शाम समूह। स्पाइनल इम्मोबिलाइज़र ने T10 कशेरुकाओं को स्थिर कर दिया, और रीढ़ की हड्डी को बिना नुकसान के लैमिनेक्टॉमी के बाद उजागर किया जाता है। (बी) 0.5 मिमी समूह। 0.5 मिमी की गहराई पर हिट होने के बाद रीढ़ की हड्डी थोड़ी घायल हो गई थी और थोड़ी मात्रा में भीड़ थी। (सी) 0.8 मिमी समूह। रीढ़ की हड्डी मामूली रूप से घायल हो गई थी और 0.8 मिमी (डी) 1.1 मिमी समूह की गहराई पर हिट होने के बाद स्पष्ट भीड़ थी। 1.1 मिमी की गहराई पर टकराने के बाद रीढ़ की हड्डी गंभीर रूप से घायल हो गई थी और बहुत अधिक भीड़ थी। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्रा 4: बीएमएस स्कोर। चूहों के बीएमएस स्कोर पहले पश्चात के दिन से एक महीने के बाद दर्ज किए गए थे (एन = 6 / समूह)। *पी< 0.05, ** पी < 0.01, *** पी < 0.001 एक तरफा एनोवा का उपयोग करने की तुलना में। दिनांक को माध्य (SEM) की मानक त्रुटि ± माध्य के रूप में व्यक्त किया जाता है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्रा 5: फुटफॉल टेस्ट और रोटारोड टेस्ट। (ए) रीढ़ की हड्डी की चोटों के विभिन्न डिग्री (एन = 6 / समूह) के साथ चूहों में हिंदलिंब पैर दोष। पी <0.001 एक तरफ़ा एनोवा का उपयोग करने की तुलना में। (बी)त्वरित रोटारोड के दौरान गिरने की विलंबता की तुलना रीढ़ की हड्डी की चोटों (एन = 6 /समूह) के विभिन्न डिग्री वाले चूहों के बीच की गई थी। * पी < 0.05, *** पी < 0.001 एक तरफा एनोवा का उपयोग करने की तुलना में। दिनांक को माध्य (SEM) की मानक त्रुटि ± माध्य के रूप में व्यक्त किया जाता है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 6
चित्रा 6: कैटवॉक परीक्षण (ए, सी) रीढ़ की हड्डी की चोटों (एन = 6 / समूह) के विभिन्न डिग्री के साथ चूहों में नियमितता सूचकांक। * पी < 0.05, *** पी < 0.001 एक तरफा एनोवा का उपयोग करने की तुलना में। (बी, डी) हिंद अधिकतम संपर्क क्षेत्रों का स्वचालित रूप से सॉफ्टवेयर (एन = 6 / समूह) का उपयोग करके विश्लेषण किया गया था। ** पी < 0.01, *** पी < 0.001 एक तरफा एनोवा का उपयोग करने की तुलना में। दिनांक को माध्य (SEM) की मानक त्रुटि ± माध्य के रूप में व्यक्त किया जाता है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 7
चित्रा 7: रीढ़ की हड्डी और एच एंड ई धुंधला हो जाना। (ए) सर्जरी के 1 महीने बाद चोट की विभिन्न डिग्री के साथ चूहों की रीढ़ की हड्डी। (B) बढ़े हुए आंकड़े। (सी)चोट के विभिन्न डिग्री के साथ चूहों में रीढ़ की हड्डी की चोट साइटों के एच एंड ई धुंधला. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

रीढ़ की हड्डी की चोट संवेदी और मोटर घाटे को जन्म दे सकती है, जिसके परिणामस्वरूप गंभीर शारीरिक और मानसिक हानि हो सकती है। चीन में, विभिन्न प्रांतों में रीढ़ की हड्डी की चोटों की घटनाएं 14.6 से 60.6 प्रति मिलियन18 तक भिन्न होती हैं। एससीआई के प्रसार में वृद्धि स्वास्थ्य सेवा प्रणाली पर अधिक दबाव डालेगी। वर्तमान में, रीढ़ की हड्डी की चोट, चोटों के लिए सीमित प्रभावी उपचार विकल्प हैं क्योंकि इसके पैथोमैकेनिज्म और मरम्मत प्रक्रियाओं को अभी तक पूरी तरह से19समझा जाना बाकी है। रीढ़ की हड्डी की चोटों के पैथोमैकेनिज्म और मरम्मत प्रक्रियाओं की जांच के लिए सटीक और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य रीढ़ की हड्डी की चोट पशु मॉडल बनाने की आवश्यकता है। यह अंत करने के लिए, हमने एक सटीक, दोहराने योग्य और सरल रीढ़ की हड्डी की चोट उपकरण विकसित किया।

एनवाईयू-MASCIS प्रभावकार, अनंत क्षितिज प्रभावक और ओएसयू प्रभावक सहित कई उपकरणों का उपयोग रीढ़ की हड्डी की चोटों 8,9,12,13,20के संलयन मॉडल बनाने के लिए किया जाता है। ये उपकरण संचालित करने के लिए जटिल हैं और कर्मियों की विभिन्न दक्षताओं के कारण बड़ी त्रुटियां उत्पन्न कर सकते हैं। इसके अलावा, इन उपकरणों के डिजाइन में विभिन्न खामियां हैं जो उन्हें कम सटीक और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य बनातीहैं 6. रीढ़ की हड्डी की चोट के विशिष्ट स्थान अपनी गंभीरता निर्धारित करता है, तो रीढ़ की हड्डी की चोट मॉडल की स्थापना के दौरान, स्थिति विधि21 मॉडलिंग की सटीकता निर्धारित करता है. जी स्मार्ट एससीआई सिस्टम रीढ़ की हड्डी की चोट साइट का पता लगाने के लिए एक लेजर रेंजफाइंडर का उपयोग करता है और स्ट्राइक गहराई सेट करने के लिए रेंजफाइंडर डेटा के आधार पर प्रभाव सिर की ऊंचाई को समायोजित करता है। एक अन्य टक्कर उपकरण जो लेजर पोजिशनिंग का उपयोग करता है, इंडियाना यूनिवर्सिटी स्कूलऑफ मेडिसिन 15 से लुइसविले चोट प्रणाली उपकरण (एलआईएसए) प्रभावक है। हालांकि लिसा लेजर पोजिशनिंग का उपयोग करता है, लेकिन इसे नियंत्रित स्ट्राइक गहराई प्राप्त करने के लिए प्रभाव सिर की ऊंचाई के मैनुअल निर्धारण और समायोजन की आवश्यकता होती है, जिससे मानव हस्तक्षेप बढ़ जाता है। इस बीच, लिसा वायवीय हमलों और लैपटॉप नियंत्रण का उपयोग करता है, जिसके लिए अधिक प्रयोगात्मक स्थान की आवश्यकता होती है और परिचालन लागत10 बढ़ जाती है। जी स्मार्ट एससीआई सिस्टम ऑपरेशन प्रक्रिया को अर्ध-स्वचालित करके मानवीय त्रुटियों को कम करता है और इसके हल्के डिजाइन के कारण स्थानांतरित करना आसान है।

सेट मापदंडों के आधार पर, डिवाइस चूहों की रीढ़ की हड्डी को सटीक रूप से प्रभावित कर सकता है, जिससे रीढ़ की हड्डी की चोटों के विभिन्न डिग्री वाले मॉडल बन सकते हैं। इस अध्ययन में, रीढ़ की हड्डी की चोटों के विभिन्न डिग्री वाले चूहों ने हिंदलिंब कार्यों में महत्वपूर्ण अंतर प्रदर्शित किया। महत्वपूर्ण रूप से, परख प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य हैं और लगातार एससीआई मॉडल उत्पन्न कर सकते हैं।

प्रोटोकॉल में, सबसे महत्वपूर्ण कदम सही टुकड़े टुकड़े में उच्छेदन प्रदर्शन, चूहों की रीढ़ स्थिर, और सटीक स्थिति के लिए लेजर का उपयोग करने के लिए सटीकता और प्रयोग की पुनरावृत्ति सुनिश्चित करने के शामिल हैं. डिजाइन प्रक्रिया के दौरान, हमने डिवाइस में कुछ सुधार किए। हमने पाया कि स्ट्राइक के बाद स्टेज आसानी से रेंजिंग पॉइंट पर नहीं लौट सकता था, इसलिए हमने रेंजिंग पॉइंट पर लौटने के लिए एक बटन जोड़ा। इसके अलावा, वांछित मापदंडों को जल्दी से समायोजित नहीं किया जा सका, इस प्रकार, हमने इनपुट के लिए एक संख्यात्मक कीबोर्ड जोड़ा। पहले संस्करण में धीमी चार्जिंग विद्युत चुम्बकीय ड्राइव में भी सुधार किया गया था। यह उपकरण वर्तमान में वक्षीय रीढ़ की हड्डी की चोट संलयन चूहों के मॉडल की स्थापना तक सीमित है। चूहे रीढ़ की हड्डी की चोट मॉडल या ग्रीवा रीढ़ की हड्डी की चोट मॉडल की स्थापना में इस उपकरण के उपयोग का समर्थन करने के लिए अध्ययन किया जाना चाहिए।

इसके अलावा, यूनिवर्सिटी ऑफ कैनसस मेडिकल स्कूल के डॉ बिलगेन ने एक कंप्यूटर-नियंत्रित प्रभावक उपकरण का वर्णन किया, जो केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) की चोटों को प्रेरित कर सकता है, जिसमें दर्दनाक मस्तिष्क की चोट (टीबीआई) और रीढ़ की हड्डी की चोट (एससीआई)22शामिल है। हमारे डिवाइस के समान, यह डिवाइस भी विभिन्न प्रकार के व्यावसायिक उपकरणों और प्रणालियों का उपयोग करता है, इसलिए इसे सफलतापूर्वक व्यावसायीकरण और उपयोग किया गयाथा 23. हमारे द्वारा वर्णित उपकरणों में स्वचालन, सटीकता और सुविधा की विशेषताएं हैं, और भविष्य में व्यावसायीकरण होने और रीढ़ की हड्डी की चोट के शोधकर्ताओं को अधिक लाभ होने की उम्मीद है।

संक्षेप में, हमने एससीआई संलयन मॉडल बनाने के लिए एक स्वचालित माउस रीढ़ की हड्डी प्रभावक तैयार किया है। डिवाइस लेजर रेंजफाइंडर के साथ सटीकता में सुधार करता है और एक स्वचालित ऑपरेटिंग प्रक्रिया के माध्यम से मानवीय त्रुटियों को कम करता है। इसके अलावा, जी स्मार्ट एससीआई सिस्टम अन्य उपकरणों की तुलना में संचालित करना और ले जाना आसान है, जिससे रीढ़ की हड्डी की चोट अनुसंधान में सुविधा मिलती है। महत्वपूर्ण रूप से, डिवाइस प्रयोग की जरूरतों के आधार पर एससीआई चूहों के मॉडल के विभिन्न वर्गों को सटीक और पुनरुत्पादित रूप से बना सकता है।

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Disclosures

लेखक कोई प्रतिस्पर्धी वित्तीय हितों की घोषणा नहीं करते हैं।

Acknowledgments

इस काम को चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन, संख्या 82102314 (जेडएसजे को), और 32170977 (एचएसएल को) और ग्वांगडोंग प्रांत के प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन, संख्या 2022A1515010438 (ZSJ को) और 2022A1515012306 (HSL को) द्वारा समर्थित किया गया था। इस अध्ययन को जिनान विश्वविद्यालय, चीन के पहले संबद्ध अस्पताल के क्लिनिकल फ्रंटियर टेक्नोलॉजी प्रोग्राम, नंबर JNU1AF- CFTP- 2022- a01206 (HSL को) द्वारा समर्थित किया गया था। इस अध्ययन को गुआंगज़ौ विज्ञान और प्रौद्योगिकी योजना परियोजना, संख्या 202201020018 (एचएसएल को), 2023A04J1284 (ZSJ को) और 2023A03J1024 (HSL को) द्वारा समर्थित किया गया था।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
0.01M PBS (powder, pH7.2-7.4) Solarbio Life Sciences P1010
2,2,2-Tribromoethanol Macklin 75-80-9
4% paraformaldehyde tissue fixative Biosharp life science BL539A
Biomicroscope Leica LCC50 HD
CatWalk  Noldus Information Technology CatWalk XT 9.1
Cover glass CITOTEST Scientific 10212432C
Embedding machine Changzhou Zhongwei Electronic Instrument BMJ-A
Ethanol absolute DAMAO 64-17-5
FootFaultScan Clever Sys Inc. -
Glass slide CITOTEST Scientific 80302-2104
Hematoxylin and Eosin Staining Kit Beyotime Biotechnology C0105S
micro-grinding drill  FEIYUBIO 19-7010
Mouse spinal fixator RWD Life Science 68094
Paraffin microtome Thermo shandon finesse 325
RotaRod for Mice Ugo Basile 47600
Stereomicroscope KUY NICE SZM-7045
Tert-Amyl alcohol Macklin 75-85-4
Xylene China National Pharmaceutical #10023418

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References

  1. Venkatesh, K., Ghosh, S. K., Mullick, M., Manivasagam, G., Sen, D. Spinal cord injury: pathophysiology, treatment strategies, associated challenges, and future implications. Cell and Tissue Research. 377 (2), 125-151 (2019).
  2. Chiu, C. W., Cheng, H., Hsieh, S. L. Contusion Spinal Cord Injury Rat Model. Bio Protocol. 7 (12), e2337 (2017).
  3. Thygesen, M. M., Guldbæk-Svensson, F., Rasmussen, M. M., Lauridsen, H. Contusion Spinal Cord Injury via a Microsurgical Laminectomy in the Regenerative Axolotl. Journal of Visualized Experiments. (152), 60337 (2019).
  4. Anderson, T. E. A controlled pneumatic technique for experimental spinal cord contusion. Journal of Neuroscience Methods. 6 (4), 327-333 (1982).
  5. Allen, A. R. SURGERY OF EXPERIMENTAL LESION OF SPINAL CORD EQUIVALENT TO CRUSH INJURY OF FRACTURE DISLOCATION OF SPINAL COLUMN: A PRELIMINARY REPORT. Journal of the American Medical Association. LVII (11), 878-880 (1911).
  6. Cheriyan, T., et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord. 52 (8), 588-595 (2014).
  7. Yan, R., et al. A modified impactor for establishing a graded contusion spinal cord injury model in rats. Annals of Translational Medicine. 10 (8), 436 (2022).
  8. Gruner, J. A. A monitored contusion model of spinal cord injury in the rat. Journal of Neurotrauma. 9 (2), 123-126 (1992).
  9. Ghnenis, A. B., et al. Evaluation of the Cardiometabolic Disorders after Spinal Cord Injury in Mice. Biology (Basel). 11 (4), 495 (2022).
  10. Scheff, S. W., Rabchevsky, A. G., Fugaccia, I., Main, J. A., Lumpp, J. E. Jr Experimental modeling of spinal cord injury: characterization of a force-defined injury device. Journal of Neurotrauma. 20 (2), 179-193 (2003).
  11. Hong, Y. R., et al. Ultrasound stimulation improves inflammatory resolution, neuroprotection, and functional recovery after spinal cord injury. Scientific Reports. 12 (1), 3636 (2022).
  12. Noyes, D. H. Electromechanical impactor for producing experimental spinal cord injury in animals. Medical & Biological Engineering & Computing. 25 (3), 335-340 (1987).
  13. Stokes, B. T., Noyes, D. H., Behrmann, D. L. An electromechanical spinal injury technique with dynamic sensitivity. Journal of Neurotrauma. 9 (3), 187-195 (1992).
  14. Pearse, D. D., et al. Histopathological and behavioral characterization of a novel cervical spinal cord displacement contusion injury in the rat. Journal of Neurotrauma. 22 (6), 680-702 (2005).
  15. Wu, X., et al. A Tissue Displacement-based Contusive Spinal Cord Injury Model in Mice. Journal of Visualized Experiments. (124), 54988 (2017).
  16. Forgione, N., Chamankhah, M., Fehlings, M. G. A Mouse Model of Bilateral Cervical Contusion-Compression Spinal Cord Injury. Journal of Neurotrauma. 34 (6), 1227-1239 (2017).
  17. Ji, Z. S., et al. Highly bioactive iridium metal-complex alleviates spinal cord injury via ROS scavenging and inflammation reduction. Biomaterials. 284, 121481 (2022).
  18. Chen, C., Qiao, X., Liu, W., Fekete, C., Reinhardt, J. D. Epidemiology of spinal cord injury in China: A systematic review of the chinese and english literature. Spinal Cord. 60 (12), 1050-1061 (2022).
  19. Flack, J. A., Sharma, K. D., Xie, J. Y. Delving into the recent advancements of spinal cord injury treatment: a review of recent progress. Neural Regeneration Research. 17 (2), 283-291 (2022).
  20. Khuyagbaatar, B., Kim, K., Kim, Y. H. Conversion Equation between the Drop Height in the New York University Impactor and the Impact Force in the Infinite Horizon Impactor in the Contusion Spinal Cord Injury Model. Journal of Neurotrauma. 32 (24), 1987-1993 (2015).
  21. Alizadeh, A., Dyck, S. M., Karimi-Abdolrezaee, S. Traumatic Spinal Cord Injury: An Overview of Pathophysiology, Models and Acute Injury Mechanisms. Frontiers in Neurology. 10, 282 (2019).
  22. Bilgen, M. A new device for experimental modeling of central nervous system injuries. Neurorehabilitation and Neural Repair. 19 (3), 219-226 (2005).
  23. Khan, M., et al. GSNOR and ALDH2 alleviate traumatic spinal cord injury. Brain Research. 1758, 147335 (2021).

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Wu, M., Luo, J., Gao, Y., Peng, C., Chen, T., Zhang, G., Yang, H., Lin, H., Ji, Z. Automated Impactor for Contusive Spinal Cord Injury Model in Mice. J. Vis. Exp. (203), e65656, doi:10.3791/65656 (2024).

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