Évaluation de la récupération fonctionnelle de l’activité du diaphragme eupnéique après une hémisection unilatérale de la moelle épinière cervicale chez le rat

Résumé

Les complications respiratoires sont la principale cause de décès chez les personnes atteintes d’une lésion de la moelle épinière cervicale (SCI). Les modèles animaux de SCIc sont essentiels pour les évaluations mécanistes et les études précliniques. Ici, nous introduisons une méthode reproductible pour évaluer la récupération fonctionnelle de l’activité du muscle du diaphragme (DIAm) après une hémisection spinale unilatérale C₂ (C₂SH) chez le rat.

Résumé

Après une LMEC, l’activation du DIAm peut être affectée en fonction de l’étendue de la lésion. Le présent manuscrit décrit un modèle unilatéral d’hémisection C₂ (C₂SH) de cSCI qui perturbe l’activité électromyographique (EMG) du diaphragme ipsilatéral eupnéique (iDIAm) pendant la respiration chez le rat. Pour évaluer la récupération de la commande motrice DIAm, il faut d’abord établir clairement l’ampleur du déficit dû au C₂SH. En vérifiant une perte initiale complète d’EMG iDIAm pendant la respiration, la récupération ultérieure peut être classée comme absente ou présente, et l’étendue de la récupération peut être estimée à l’aide de l’amplitude de l’EMG. De plus, en mesurant l’absence continue d’activité EMG iDIAm pendant la respiration après la période de choc rachidien aigu après C₂SH, le succès de l’activité initiale C₂SH peut être validé. La mesure de l’activité EMG du diaphragme controlatéral (cDIAm) peut fournir des informations sur les effets compensatoires du C₂SH, ce qui reflète également la neuroplasticité. De plus, les enregistrements EMG DIAm d’animaux éveillés peuvent fournir des informations physiologiques vitales sur le contrôle moteur des DIAm après C₂SH. Cet article décrit une méthode pour un modèle_C2SH rigoureux, reproductible et fiable de cSCI chez le rat, qui constitue une excellente plate-forme pour étudier la neuroplasticité respiratoire, l’activité compensatoire de cDIAm et les stratégies thérapeutiques et pharmaceutiques.

Introduction

Il y a plus de 300 000 personnes atteintes de lésions de la moelle épinière (LME) aux États-Unis, dont environ la moitié ont des lésions cervicales¹. Ces blessures entraînent une perte importante de bien-être et exercent une pression financière sur les individus, leurs familles et le système de santé. Heureusement, la majorité des lésions médullaires sont incomplètes, ce qui permet de renforcer les voies épargnées¹. Cette neuroplasticité peut permettre la récupération d’au moins une partie de la fonction, y compris l’activité DIAm, qui est importante pour les comportements ventilatoires et non venti....

Protocole

Ce protocole a été approuvé par le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux de la Mayo Clinic (numéro de protocole : A00003105-17-R23). Les animaux de la présente étude étaient un mélange de rats Sprague-Dawley mâles et femelles âgés d’environ 3 mois et pesant entre 200 g et 350 g. Les détails des réactifs et de l’équipement utilisés dans l’étude sont énumérés dans la table des matériaux.

1. Implantation d’électrodes

1. Préparation des électrodes
   1. Assurez-vous que l’équipement mentionné est disponible : (1) fil d’acier inoxydable multibrin, (2) scalpel avec lame #11, (3) cise....

Discussion

C₂ hémisection spinale
La procédure décrite dans cet article met l’accent sur les évaluations de l’activité EMG DIAm qui servent à valider une lésion vertébrale_C2 qui traverse les funicules latéraux et ventraux tout en épargnant les funicules dorsaux (Figure 2A). L’approche chirurgicale proposée présente deux avantages majeurs. Tout d’abord, il épargne les funicules dorsaux, qui préservent la fonction ambulatoire chez les rats, .......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
25 G Needle	Cardinal Health	1188825100	Covidien Monoject Hypdermic Standard Needles: 25 G x 1" (0.508 mm x 2.5 cm) A
3-0 Vicryl Violet Braided	Ethicon	J774D	3-0 Suture
Adson-Brown Forceps	Fine Science Tools	11627-12	Tip Shape: Straight, Tips: Shark Teeth, Tip Width: 1.4mm, Tip Dimensions: 2 x 1.4 m, Alloy / Material: Stainless Steel, Length: 12 cm
Bowman Style Cage	Braintree Scientific	POR-530	Weight range: 250 up to 750 g; Maximum length: 9" (228 mm); Basic unit is constructed of .5" (123 mm) jeweled acrylic.
Castroviejo Needle Holder	Fine Science Tools	12565-14	Tip Shape: Straight, Tip Width: 1.5 mm, Clamping Length: 10 mm, Lock: Yes, Scissors: No, Alloy / Material: Stainless Steel, Length: 14 cm, Serrated: Yes, Feature: Tungsten Carbide
Clip Lead 1m TP Shielded	Biopac Systems, Inc	LEAD110S	Shielded lead wires for EMG
Data Acquisition Software	LabChart	LabChart 7.3.8	Data recording, visualization, and analysis software for multi-channel recordings and real-time assessments
Data Analysis Software - Matlab 2023b	Mathworks, Inc.	Version 23.2	General purpose programming language for post hoc analysis
Dissecting Knife	Fine Science Tools	10056-12	Cutting Edge: 4 mm, Thickness: 0.5 mm, Alloy / Material: Stainless Steel, Length: 12.5 cm, Blade Shape: Angled 30°
Dumont #3 Forceps	Fine Science Tools	11293-00	Style: #3, Tip Shape: Straight, Tips: Standard, Tip Dimensions: 0.17 x 0.1 mm, Length: 12 cm, Alloy / Material: Dumostar
Electromyogram Amplifier	Biopac Systems, Inc	EMG100C	EMG amplifier
Friedman Rongeur	Fine Science Tools	16000-14	Tip Shape: Curved, Cup Size: 2.5mm, Alloy / Material: Stainless Steel, Length: 13cm, Joint Action: Single
Friedman-Pearson Rongeurs	Fine Science Tools	16021-14	Alloy / Material: Stainless Steel, Length: 14cm, Joint Action: Single, Cup Size: 1mm, Tip Shape: Curved
Isolated Power Supply Module	Biopac Systems, Inc	IPS100C	Operates 100-series amplifier modules indepdent of the Biopac Systems, Inc.'s MP series Data Acquisition System
Kelly Hemostats	Fine Science Tools	13019-14	Tips: Serrated, Tip Width: 1.5mm, Clamping Length: 22mm, Alloy / Material: Stainless Steel, Length: 14cm, Tip Shape: Curved
Knife Curette	V. Mueller	VM101-4414	Tip: Sharp, Tip Diameter: 2 mm
Micro Dissecting Scissors	Biomedical Research Instruments, Inc.	11-2420	Length: 4", Angle: Straight, Blade Length: 23 mm
Multistranded stainless steel wire	Cooner Wire, Inc.	AS 631	AWG 40; Overall diameter: 0.011 mm (with insulation), 0.008 mm (without insulation).
PowerLab 8/35	ADInstruments	PL3508	Data acquisition system
Scalpel Blade #11	Fine Science Tools	10011-00	Blade Shape: Angled, Cutting Edge: 20 mm, Thickness: 0.4 mm, Alloy / Material: Carbon Steel
Scalpel Handle #3	Fine Science Tools	10003-12	Alloy / Material: Stainless Steel, Length: 12 cm
Sprague Dawley Rat	Inotiv	Order code: 002	Sprague Dawley outbred rats (female and male)
Surgical Microscope	Olympus	SZ61	Surgical microscope
Suture Cutting Scissors	George Tiemann & Co.	110-1250SB	Alloy / Material: Stainless Steel, Tip Shape: Straight, Tips: Sharp/Blunt, Length: 4.5"
Vannas Spring Scissors	Fine Science Tools	15000-08	Tips: Sharp, Cutting Edge: 2.5 mm, Tip Diameter: 0.05 mm, Length: 8 cm, Alloy / Material: Stainless Steel, Serrated: No, Tip Shape: Straight
Weitlaner Retractor	Codman	50-5647	Prongs: 2 x 3 Blunt, Length: 4.5"