Ovine Lumbar Intervertebrale Disc Degeneratie Model Gebruik maken van een laterale retroperitoneale boorbitschade
Summary
Intervertebrale schijfdegeneratie is een belangrijke bijdrage aan rugpijn en een belangrijke oorzaak van handicap wereldwijd. Er zijn talrijke diermodellen van de tussenwervelschijfdegeneratie. Wij tonen een schaap model van intervertebrale disc degeneratie, met behulp van een boorboor, die een consistente schade verwonding en reproduceerbare niveau van schijf degeneratie bereikt.
Abstract
Intervertebrale schijfdegeneratie is een belangrijke bijdrage aan de ontwikkeling van rugpijn en de belangrijkste oorzaak van handicap wereldwijd. Er zijn talrijke diermodellen ontwikkeld van intervertebrale schijfdegeneratie. Het ideale diermodel moet de menselijke intervertebrale schijf nauw nabootsen met betrekking tot morfologie, biomechanische eigenschappen en de afwezigheid van notochordale cellen. Het schapen lumbale intervertebrale schijfmodel voldoet aan deze criteria. Wij presenteren een schaap model van de wervelkolomvorming van de wervelkolom door gebruik te maken van een boorbeschadiging door een laterale retroperitoneale aanpak. De laterale aanpak vermindert de insnijding en de potentiële morbiditeit die verband houdt met de traditionele anterior benadering van de ruggegraat. Gebruik van een boring-bit methode van letsel biedt de mogelijkheid om een consequente en reproduceerbare verwonding te produceren, met nauwkeurige afmetingen, die een consistente mate van intervertebrale schijfdegeneratie initiëren. De focale aard van de ringvormigeEn nucleus pulposus defect naderen nauwkeuriger de klinische conditie van focal intervertebrale schijfherniatie. Schapen herstellen snel na deze procedure en zijn meestal mobiel en eten binnen het uur. Intervertebrale schijfdegeneratie komt tot gevolg en schapen ondergaan necropsy en daaropvolgende analyse in perioden van acht weken. Wij zijn ervan overtuigd dat het boorbeschadigingsmodel van de vertekening van de intervertebrale schijf voordelen biedt tegen meer conventionele ringvormige schade modellen.
Introduction
Rugpijn is de belangrijkste oorzaak van handicap wereldwijd 1 . Lumbar intervertebrale disc degeneratie geassocieerde discogene pijn wordt beschouwd als een belangrijke bijdrage aan de rugpijn 2 . Er is een toenemende vraag naar betrouwbare diermodellen van intervertebrale schijfziekte om het begrip van het degeneratieve proces te vergroten en voor het onderzoek naar mogelijke therapieën.
Talrijke diermodellen van de tussenwervelschijfdegeneratie bestaan uit 3 . Dierenmodellen die in het onderzoek van degeneratieve schijfziekte werden gebruikt, variëren in grootte van muizen 4 , naar grotere zoogdieren, zoals honden 5 , schapen 6 en niet-menselijke primaten 7 . Methoden die worden gebruikt om de degeneratie van intervertebrale schijven te veroorzaken, kunnen in grote mate worden ingedeeld in de categorieën mechanische ( bijv. Intervertebrale schijfcompressie N 8 of chirurgisch letsel 6 ), chemisch ( bijv. Chemische nucleolyse 5 ) of minder spontane degeneratie ( bijv. De zandrat 9 ).
Gezien de complexiteit van menselijke intervertebrale schijfdegeneratie bestaat er geen perfect diermodel. Belangrijke overwegingen bij het kiezen van een geschikt diermodel om deze conditie nauwkeurig na te bootsen zijn echter geïdentificeerd 3 . Dergelijke overwegingen omvatten de afwezigheid van notochordale cellen (primitieve cellen met mogelijke stamcellenfunctie 10 die afwezig zijn van de volwassen nucleus pulposus bij mensen, schapen, geiten en chondrodystrofe honden, maar aanwezig in de meeste zoogdieren), overeenkomsten in dierlijke en intervertebrale schijfgrootte ten opzichte van mensen, Vergelijkbare biomechanische krachten naar de klinische conditie, mechanistische en ethische overwegingen 3 .
Jove_content "> Niet-menselijke primaten voldoen aan veel van de bovenstaande criteria. Bonen- en macaque modellen van spontane intervertebrale schijfdegeneratie zijn beschreven 11 , 12 , 13. Beide soorten besteden grote hoeveelheden tijd in rechte of semi-oprechte houdingen – een duidelijk voordeel Ten opzichte van andere diermodellen. Ethische en praktische overwegingen (bijvoorbeeld kosten, huisvesting, vertraagde aanvang van spontane degeneratie) beperken hun gebruik in veel instellingen.De ruggegraat is een gevestigd model van intervertebrale schijfdegeneratie, met voordelen waaronder cellulaire, biomechanische en anatomische overeenkomsten met de menselijke ruggengraat 10 , 14 , 15 . Ondanks de quadrupedale gestalte van schapen wordt de lendene tussenwervelschijf blootgesteld aan soortgelijke spanningen aan de menselijke schijfS = "xref"> 14. Het schaapmodel wordt ook vanuit een ethisch perspectief meer algemeen aanvaard dan niet-menselijke primaatmodellen. Gevarieerde methoden zijn beschreven om het degeneratieve proces te starten, waarvan veel directe toegang tot de intervertebrale schijf nodig heeft. Door de beëindiging van het ruggenmerg in het sacrale gebied en de bekisting van het achterste longitudinale ligament in de lumbale wervelkolom, zijn de achterste benaderingen van de intervertebrale schijf technisch uitdagend en minder vaak gebruikt in de schapen 16 . De traditionele toegangsroutes naar de lumbale wervelkolom, dwz via anterior of anterolaterale benaderingen, vereisen grote buikinfecties, zijn gevoed met risico's van hernia en schade aan inwendige viscera en neurovasculaire structuren 16 . Het gebruik van een relatief kleine zijdelings incisie weg van afhankelijke buikgebieden kan dergelijke risico's verminderen 17 .
Wij presenteren een schaap moDeel van degeneratieve lumbale intervertebrale schijfziekte met boorbitsletsel, uitgevoerd door een minimaal invasieve laterale benadering, en geïnspireerd door het werk van Zhang et. Al 18 Het doel van dit protocol is het inschakelen van een betrouwbaar lumbale schijfbeseringsmodel dat gemakkelijk reproduceerbaar is, een consequente schade veroorzaakt en is veilig en goed verdragen. Deze aanpak is goed geschikt voor onderzoekers die een mildere graad van lumbale intervertebrale schijfdegeneratie willen induceren dan die waargenomen bij traditionele chirurgische annulotomie (ongepubliceerde data) voor het onderzoeken naar tussenwervelschijfdegeneratie of regeneratieve therapieën. Deze bevindingen worden beschreven in een volgende publicatie.
Protocol
Representative Results
Discussion
Deze minimaal invasieve laterale toegang benadering is efficiënt en veilig zonder postoperatieve breuk, buikwondontsteking of infectie waargenomen in deze serie. Het gebruik van het boorbeenbeschadigingsmodel met een diepte-stop biedt een reproduceerbare methode om een consistent intervertebrale schijfbeschadiging van bekende dimensie te veroorzaken ( dwz een 3,5 mm diameter x 12 mm diepteverwonding in deze studie). In onze ervaring produceert deze methode een minder ernstige mate van degeneratie van de …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dr. Chris Daly is de ontvanger van de Stichting voor Chirurgie Richard Jepson Research Scholarship. De auteurs bedanken dr. Anne Gibbon, dr. Dong Zhang en het personeel van Monash Animal Services, Monash University voor hun hulp bij dierenchirurgie en zorg.
Materials
| Medetomidine Hydrochloride (10 mL Injection) | Therapon/Zoetis | PFIDOM10 | Multiple suppliers: Zoetis/Ilium |
| Thiopentone | Troy | Triothiopentone | Multiple suppliers: Neon Laboratories, Jagsonphal Pharmaceuticals |
| Isoflurane (2-3 % in oxygen) | Baxter | AHN3636 | Multiple suppliers: Baxter/VetOne |
| Amoxicillin parenteral | GlaxoSmithKline | JO1CA04 | Multiple suppliers: GlaxoSmithKline/Merck |
| Bupivacaine (0.5% Injection 20 mL) | Pfizer | 005BUP001 | Multiple suppliers: Pfizer/AstraZeneca |
| PVD Iodine Solution | Jurox | 61330 | Multiple suppliers: Jurox/Orion |
| Chlorhexidine 5%w/v | Jurox | Chlorhex C 5L (SCRUB) | Multiple suppliers: Jurox/Pfizer |
| Transdermal Fental Patch (75 μg/h) | Janssen-Cilag | S8-Dur7.5 | Multiple suppliers: Sandoz |
| Buprenorphine iv | Jurox | 504410 | Multiple suppliers: LGM Pharma |
| Atipamezole (Antisedan 0.06 mg/kg – 0.08 mg/kg) | Zoetis | PFIANT10 | Multiple suppliers: Ilium |
| Oster Golden A5 2-Speed Clippers | Oster | 078005-140-003 | Oster |
| 20 ml luer lock syringe | Terumo | 6SS+20L | Multiple suppliers: Medshop Australia/Terumo |
| 21 G IV needle | Terumo | SG3-1225 | Multiple suppliers:Medshop Australia/Terumo |
| #4 scalpel handle | Austvet | AD010/04 | Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments |
| #22 scalpel baldes | Austvet | ||
| Gillies tissue forceps | Austvet | AB430/15 | Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments |
| Metzenbaum curved dissecting scissors | Austvet | AC101/14 | Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments |
| Deaver retractor | Surgical Instruments | 23.75.03 | Multiple suppliers: Surgical Instrument/Austvet |
| Hohmann retractor | Austvet | KA173/35 | Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments |
| Mayo suture scissors | Austvet | AC911/14 | Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments |
| Needleholder 14 cm | EliteMedical | 18-1030 | Multiple suppliers: EliteMedical/Austvet |
| CMT 3.5 mm Brad-Point Drill | Carbatec | 516-035-51 | Multiple suppliers: Southeast Tool/Carbatec |
| Drill Bit Stop 4 mm | Drill Warehouse | 20121600 | Multiple suppliers: Amazon |
| Bosch 10.8 V Cordless Angle Drill | Get Tools Direct | GWB10.8V-LIBB | Multiple suppliers:Bunnings/Get Tools Direct |
| Autoclavable veterinary drill bag | AustVet | DRA043-AV | AustVet |
| 2-0 absorbable synthetic braided sutures | Ethicon | VCP335H | Ethicon |
| 3-0 absorbable synthetic braided sutures | Ethicon | VCP232H | Ethicon |
| Siemens 3 Tesla Skyra Widebore MRI | Siemens | N/A | Siemens |
| 9.4 Tesla Agilent (Varian) MRI | Agilent Technologies | N/A | Agilent Technologies |
| Atomscope HF 200 A Radiogaph | Radlink | 330003A | Multiple Suppliers: Radlink/DLC Australia |
| Veterinary Pulse Oximiter | DLC | 192500A | Multiple suppliers: DLC Australi Pty Ltd/AustVet |
References
- Hoy, D., March, L., et al. The global burden of low back pain: estimates from the Global Burden of Disease 2010 study. Ann Rheum Dis. 73 (6), 968-974 (2014).
- Luoma, K., Riihimäki, H., Luukkonen, R., Raininko, R., Viikari-Juntura, E., Lammine, A. Low back pain in relation to lumbar disc degeneration. Spine. 25 (4), 487-492 (2000).
- Daly, C., Ghosh, P., Jenkin, G., Oehme, D., Goldschlager, T. A Review of Animal Models of Intervertebral Disc Degeneration: Pathophysiology, Regeneration, and Translation to the Clinic. BioMed Res Int. 2016 (3), 5952165 (2016).
- Sahlman, J., Inkinen, R., et al. Premature vertebral endplate ossification and mild disc degeneration in mice after inactivation of one allele belonging to the Col2a1 gene for Type II collagen. Spine. 26 (23), 2558-2565 (2001).
- Melrose, J., Taylor, T., Ghosh, P., Holbert, C. Intervertebral disc reconstitution after chemonucleolysis with chymopapain is dependent on dosage: An experimental study in beagle dogs. Spine. 21 (1), (1996).
- Oehme, D., Goldschlager, T., Shimon, S., Wu, J. Radiological, Morphological, Histological and Biochemical Changes of Lumbar Discs in an Animal Model of Disc Degeneration Suitable for Evaluating the potential regenerative capacity of novel biological agents. J Tiss Sci Eng. , (2015).
- Platenberg, R. C., Hubbard, G. B., Ehler, W. J., Hixson, C. J. Spontaneous disc degeneration in the baboon model: magnetic resonance imaging and histopathologic correlation. J Med Primatol. 30 (5), 268-272 (2001).
- Iatridis, J. C., Mente, P. L., Stokes, I. A. F., Aronsson, D. D., Alini, M. Compression-Induced Changes in Intervertebral Disc Properties in a Rat Tail Model. Spine. 24 (10), 996 (1999).
- Silberberg, R., Aufdermaur, M., Adler, J. H. Degeneration of the intervertebral disks and spondylosis in aging sand rats. Arch Pathol Lab Med. 103 (5), 231-235 (1979).
- Alini, M., Eisenstein, S. M., et al. Are animal models useful for studying human disc disorders/degeneration. Eur Spine J. 17 (1), 2-19 (2007).
- Lauerman, W. C., Platenberg, R. C., Cain, J. E., Deeney, V. F. Age-related disk degeneration: preliminary report of a naturally occurring baboon model. J Spinal Disord. 5 (2), 170-174 (1992).
- Platenberg, R. C., Hubbard, G. B., Ehler, W. J., Hixson, C. J. Spontaneous disc degeneration in the baboon model: magnetic resonance imaging and histopathologic correlation. J Med Primatol. 30 (5), 268-272 (2001).
- Nuckley, D. J., Kramer, P. A., Del Rosario, ., Fabro, A., Baran, N., S, R. P., Ching, Intervertebral disc degeneration in a naturally occurring primate model: radiographic and biomechanical evidence. J Orthop Res. 26 (9), 1283-1288 (2008).
- Wilke, H. J., Kettler, A., Claes, L. E. Are sheep spines a valid biomechanical model for human spines. Spine. 22 (20), 2365-2374 (1997).
- Sheng, S. -. R., Wang, X. -. Y., Xu, H. -. Z., Zhu, G. -. Q., Zhou, Y. -. F. Anatomy of large animal spines and its comparison to the human spine: a systematic review. Eur Spine J. 19 (1), 46-56 (2010).
- Oehme, D., Goldschlager, T., et al. Lateral surgical approach to lumbar intervertebral discs in an ovine model. Scientific World J. 2012 (8), 873726 (2012).
- Youssef, J. A., McAfee, P. C., et al. Minimally invasive surgery: lateral approach interbody fusion: results and review. Spine. 35 (Suppl 26), S302-S311 (2010).
- Zhang, Y., Drapeau, S., An, H. S., Markova, D., Lenart, B. A., Anderson, D. G. Histological features of the degenerating intervertebral disc in a goat disc-injury model. Spine. 36 (19), 1519-1527 (2011).
- White, K., Taylor, P. Anaesthesia in sheep. In Practice. 22 (3), 126-135 (2000).
- Kandziora, F., Pflugmacher, R., et al. Comparison between sheep and human cervical spines: an anatomic, radiographic, bone mineral density, and biomechanical study. Spine. 26 (9), 1028-1037 (2001).
- Oehme, D., Ghosh, P., et al. Mesenchymal progenitor cells combined with pentosan polysulfate mediating disc regeneration at the time of microdiscectomy: a preliminary study in an ovine model. J Neurosurg Spine. 20 (6), 657-669 (2014).
- Hunter, C. J., Matyas, J. R., Duncan, N. A. Cytomorphology of notochordal and chondrocytic cells from the nucleus pulposus: a species comparison. J Anat. 205 (5), 357-362 (2004).
- Hoogendoorn, R. J., Helder, M. N., Smit, T. H., Wuisman, P. Notochordal cells in mature caprine intervertebral discs. Eur Cells Mater. 10 (Suppl 3), (2005).
- Pohlmeyer, K. . Zur vergleichenden Anatomie von Damtier, Schaf und Ziege: Osteologie und postnatale Osteogenese. , (1985).
- Pfirrmann, C. W., Metzdorf, A., Zanetti, M., Hodler, J., Boos, N. Magnetic resonance classification of lumbar intervertebral disc degeneration. Spine. 26 (17), 1873-1878 (2001).
