كدمه أصابه الحبل الشوكي عن طريق استئصال الصفيحة الجراحية المجهرية في Axolotl التجديدي
Summary
تعرض هذه المخطوطة البروتوكولات الخاصة بإلحاق إصابات النخاع الشوكي الحاده والحاده المتحكم بها جراحيا إلى قنفذ التجديدي (المكسيكوما المكسيكية).
Abstract
والغرض من هذه الدراسة هو إنشاء نموذج موحده وقابله للتكرار التجدد أصابه الحبل الشوكي حاده في قنفذ (امستوما المكسيكي). معظم إصابات النخاع الشوكي السريرية تحدث كصدمات حاده الطاقة العالية ، ويحفز إصابات كدمه. ومع ذلك ، أجريت معظم الدراسات في الحبل الشوكي قنفذ مع صدمات حاده. التالي ، تهدف هذه الدراسة إلى إنتاج نموذج تجديدي أكثر ملاءمة سريريا. نظرا لقدرتها الرائعة علي تجديد اي نسيج تقريبا ، يتم استخدام axolotls علي نطاق واسع كنماذج في الدراسات التجديدية وقد استخدمت علي نطاق واسع في الدراسات أصابه الحبل الشوكي (SCI). في هذا البروتوكول ، يتم تخدير الaxolotls بالغمر في محلول بنزوكايين. تحت المجهر ، يتم اجراء شق الزاوي ثنائيا علي مستوي الذيليه فقط إلى الأطراف الخلفية. من هذا الشق ، فمن الممكن لتشريح وفضح العمليات الشائكة. باستخدام ملقط ومقص ، يتم اجراء استئصال الصفيحة علي مستويين ، مما يعرض الحبل الشوكي. يتم إنشاء جهاز الصدمات المخصصة التي تتكون من قضيب السقوط في اسطوانه ، ويستخدم هذا الجهاز للحث علي أصابه كدمه في الحبل الشوكي. ثم يتم خياطه الشقوق ، ويتعافى الحيواني من التخدير. النهج الجراحي ناجح في تعريض الحبل الشوكي. يمكن ان تنتج اليه الصدمات إصابات كدمه في النخاع الشوكي ، كما تؤكد ذلك الانسجه ، والتصوير بالرنين المغناطيسي ، والفحص العصبي. وأخيرا ، يجدد الحبل الشوكي من الاصابه. الخطوة الحاسمة في البروتوكول هي أزاله العمليات الشائكة دون إلحاق الضرر بالحبل الشوكي. وتتطلب هذه الخطوة التدريب لضمان اجراء أمن. وعلاوة علي ذلك ، إغلاق الجرح يعتمد إلى حد كبير علي عدم إلحاق اضرار لا لزوم لها علي الجلد اثناء الشق. تم تنفيذ البروتوكول في دراسة معشاه من 12 الحيوانية.
Introduction
وكان الهدف العام لهذه الدراسة لإنشاء طريقه الجراحية الدقيقة التي تسيطر عليها واستنساخها للحاق الخيال العلمي الحاد والحاد إلى قنفذ (امستوما المكسيكي) ، وإنتاج نموذج التجدد أصابه الحبل الشوكي.
الخيال العلمي هو حاله خطيره ان, اعتمادا علي مستوي ومدي, يلحق الاعاقه العصبية إلى الأطراف جنبا إلى جنب مع ضعف المثانة والأمعاء السيطرة1,2,3. معظم الخيال العلمي هي نتيجة لصدمات حاده الطاقة العالية مثل حوادث المرور ويسقط4,5. الإصابات الحاده نادره جدا. ولذلك ، فان النوع الأكثر شيوعا أصابه المجهري هو كدمات.
الجهاز العصبي المركزي الثدييات (CNS) هو نسيج غير التجديدية ، التالي لا استعاده الانسجه العصبية بعد الخيال العلمي وينظر6،7،8. من ناحية أخرى ، بعض الماشية لديها قدره مثيره للاهتمام لتجديد الانسجه ، بما في ذلك الانسجه العصبية. واحده من هذه الكائنات هي axolotl. ويستخدم علي نطاق واسع في دراسات البيولوجيا التجديدية وهو من الفائدة في تجديد الحبل الشوكي ، لأنه هو فقاري9،10،11،12.
يتم اجراء معظم الدراسات العلمية في قنفذ اما بتر الذيل بأكمله أو الاجتثاث من جزء أكبر من الحبل الشوكي9,10,11,12. في الاونه الاخيره ، تم نشر دراسة جديده علي إصابات حاده13 ان يحاكي الحالات السريرية أفضل. في حين ان البتر الزائد الكامل في قنفذ يؤدي إلى التجديد الكامل ، فان بعض الظواهر التجديدية غير القائمة علي البتر تعتمد علي عيب الحجم الحرج (المصلحة العامة)14،15. وهذا يعني ان الإصابات التي تتجاوز عتبه حرجه لا تجدد. لتطوير نموذج التجدد مع القيمة السريرية اعلي الانتقالية ، والتحقيق في هذه الدراسة ما إذا كان 2 مم صدمه حاده تتجاوز الحد الأقصى للجنة التنمية المستدامة.
هذا الأسلوب هو ذات الصلة للباحثين العاملين علي تجديد الحبل الشوكي في نماذج الحيوانية الصغيرة ، وخاصه في axolotl. وعلاوة علي ذلك ، قد يكون من المصلحة العامة ، لأنه يسلك وسيله لاستخدام المعدات المختبرية القياسية لتطوير اليه الصدمات الحاده التي هي مناسبه للاستخدام في الماشية الصغيرة بشكل عام.
Protocol
Representative Results
Discussion
لان خطر الاصابه بالحبل الشوكي مهم ، فان الخطوات الحاسمة للبروتوكول هي أزاله العمليات الحاده وتوسيع الوصول العظمي إلى القناة الشوكية إذا لزم الأمر. وكما ذكر في البروتوكول ، ينصح بشده بازاله معظم عمليه الجمجمة أولا. وهذا يعني ان العمليات أكثر الذيليه حماية الحبل الشوكي من التعرض للضرب من ق?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
مايكل بيدرسن ، جامعه ارهوس لخبرته ووقته في تطوير بروتوكولات التصوير بالرنين المغناطيسي واعداد المشروع بأكمله. بيتر اغغر ، جامعه ارهوس لخبرته والوقت في تطوير بروتوكولات التصوير بالرنين المغناطيسي. ستيفن رينغغارد ، جامعه ارهوس لخبرته والوقت في تطوير بروتوكولات التصوير بالرنين المغناطيسي. تم دعم تطوير نموذج الخيال العلمي في قنفذ من قبل مؤسسه A.P. مولر ميرسك ، ومؤسسه رييسفورت ، ومؤسسه linex ، ومؤسسه elro.
Materials
| 25 g custom falling rod | custom home made | ||
| 30 mm PVC pipe | custom home made | ||
| Acetone | Sigma-Aldrich | 67-64-1 | Propanone |
| Axolotl (Ambystoma mexicanum) | Exoterra GmbH | N/A | 12-22 cm and 10 g – 80 g, All strains (wildtype, melanoid, white, albino, transgenic white with GFP) |
| Benzocain | Sigma-Aldrich | 94-09-7 | ethyl 4-aminobenzoate |
| electromaget | custom home made | ||
| Excel 2010 | Microsoft | N/A | Excel 2010 or newer |
| ImageJ | National Institutes of Health | ImageJ 1.5e or newer. Rasband, W.S., ImageJ, U. S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, https://imagej.nih.gov/ij/, 1997-2016. | |
| kimwipes | |||
| microsurgical instruments | N/A | N/A | Forceps and scissors |
| MS550s | Fujifilm, Visualsonics | MS550s | 40 MHz center frequency, transducer |
| MS700 | Fujifilm, Visualsonics | MS700 | 50 MHz center frequency, transducer |
| Petri dish | any maker | ||
| Soft cloth | N/A | N/A | Any piece of soft cloth measuring appromixately 70 x 55 cm^2 e.g. a dish towel |
| Stereo microscope | |||
| Vevo 2100 | Fujifilm, Visualsonics | Vevo 2100 | High frequency ultrasound system |
References
- Shavelle, R. M., DeVivo, M. J., Brooks, J. C., Strauss, D. J., Paculdo, D. R. Improvements in Long-Term Survival After Spinal Cord Injury. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 96 (4), 645-651 (2015).
- Hicken, B. L., Putzke, J. D., Richards, J. S. Bladder management and quality of life after spinal cord injury. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 80 (12), 916-922 (2001).
- Levi, R., Hultling, C., Nash, M. S., Seiger, A. The Stockholm spinal cord injury study: 1. Medical problems in a regional SCI population. Paraplegia. 33 (6), 308-315 (1995).
- Bjornshave Noe, B., Mikkelsen, E. M., Hansen, R. M., Thygesen, M., Hagen, E. M. Incidence of traumatic spinal cord injury in Denmark, 1990-2012: a hospital-based study. Spinal Cord. 53 (6), 436-440 (2015).
- Singh, A., Tetreault, L., Kalsi-Ryan, S., Nouri, A., Fehlings, M. G. Global prevalence and incidence of traumatic spinal cord injury. Clinical Epidemiology. 6, 309-331 (2014).
- Aguayo, A. J., et al. Degenerative and regenerative responses of injured neurons in the central nervous system of adult mammals. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 331 (1261), 337-343 (1991).
- Aguayo, A. J., Bjorklund, A., Stenevi, U., Carlstedt, T. Fetal mesencephalic neurons survive and extend long axons across peripheral nervous system grafts inserted into the adult rat striatum. Neuroscience Letters. 45 (1), 53-58 (1984).
- Richardson, P. M., Issa, V. M., Aguayo, A. J. Regeneration of long spinal axons in the rat. Journal of Neurocytology. 13 (1), 165-182 (1984).
- Butler, E. G., Ward, M. B. Reconstitution of the spinal cord following ablation in urodele larvae. Journal of Experimental Zoology. 160 (1), 47-65 (1965).
- Diaz Quiroz, J. F., Tsai, E., Coyle, M., Sehm, T., Echeverri, K. Precise control of miR-125b levels is required to create a regeneration-permissive environment after spinal cord injury: a cross-species comparison between salamander and rat. Disease Model Mechanisms. 7 (6), 601-611 (2014).
- Clarke, J. D., Alexander, R., Holder, N. Regeneration of descending axons in the spinal cord of the axolotl. Neuroscience Letters. 89 (1), 1-6 (1988).
- McHedlishvili, L., Mazurov, V., Tanaka, E. M. Reconstitution of the central nervous system during salamander tail regeneration from the implanted neurospheres. Methods of Molecular Biology. 916, 197-202 (2012).
- Thygesen, M. M., et al. A clinically relevant blunt spinal cord injury model in the regeneration competent axolotl (Ambystoma mexicanum) tail. Experimental Therapeutic Medicine. 17 (3), 2322-2328 (2019).
- Goss, R. J. . Principles of Regeneration. , (1969).
- Hutchison, C., Pilote, M., Roy, S. The axolotl limb: a model for bone development, regeneration and fracture healing. Bone. 40 (1), 45-56 (2007).
- Thygesen, M. M., Rasmussen, M. M., Madsen, J. G., Pedersen, M., Lauridsen, H. Propofol (2,6-diisopropylphenol) is an applicable immersion anesthetic in the axolotl with potential uses in hemodynamic and neurophysiological experiments. Regeneration (Oxford). 4 (3), 124-131 (2017).
- Krogh, A. The Progress of Physiology. The American Journal of Physiology. 90 (2), 243-251 (1929).
