我々はこのプロジェクトのために資金を提供するためのミッションConnectとGillson - Longenbaugh財団の両方に感謝したいと思います。我々はまた、彼女のDXA装置の彼女の重要なアドバイスと使用のために博士キャサリンアンブローズに感謝の意を表します。最後に、我々は、DXAの大腿骨の分析では彼女の提案のために博士香織小野、統合生物及び薬理学教室を、感謝したいと思います。

1。マウス脊髄切断モデル<ol><li>大人、男性、C57BL6マウス（約20〜25 g）は、ケタミン（200 mg / kg）をとキシラジン（10 mg / kg）の組み合わせを使用して麻酔する。すべての外科手術は無菌条件下で機関、IACUCに承認された手術室で行われます。 </li><li>一度深く麻酔、バックの毛を電気バリカンを使ってトリミングされます。剃毛背部は70％エタノールに続くヨウ素溶液との最初のスクラブです。 </li><li>最初の切開の前に、切開する背面の面積は、最初の手術後の痛みを最小限に抑えるための濃度（0.25％、&lt;1ml/kg）で局所麻酔薬（Marcaine）で浸潤されています。 </li><li>小さなはさみを使用して、小さな開口部がL2の領域付近での皮膚で作られています。この開口部はT2エリアに長手方向に延びる、はさみの同じセットで展開されます。皮膚の縁は、その後ブルドッグクランプの使用を介して離れて開催されます。 </li><li>マイクロシザー構造がその後使用されています胸椎レベル8（T8）で背側脊髄ラミナから筋肉組織をクリアに。クウとWrathall（1998）10に記載のT8を識別することができます。簡単に言えば、T13はその背棘突起によって識別することができます。 ＃5デュモンのピンセットを使用して、最後の肋骨は触知/識別とT8に戻ってカウントすることができます。一旦クリアされると、骨RongeursはT8で背側椎弓切除を実行するために使用されます。 </li><li>完全脊髄切断の病変：いったん脊髄を滅菌マイクロシザーの追加セットが手術用顕微鏡下で脊髄の長軸に垂直な平面で脊髄を切断するために使用される、T8で公開されている。我々は穏やかに病変の完全性を確認するために脊髄の一方の極を持ち上げるために＃5デュモンの鉗子を使用してください。 </li><li>脊髄切断に続いて、滅菌生理食塩水に浸した滅菌gelfoamの小片、（0.9％）を慎重に止血を促進するために病変空洞内に配置されます。 </li><li> gelfoamの追加部分は、露出したスピンの上に配置されアルコード。皮膚を無菌、ステンレス製の外科用ステープルで閉じられます。被験者は、その後、自分のホームケージに戻した寝具の材料の吸引を防止するためにペーパータオルの上に置き、約12時間の期間のための加熱パッドで暖めています。被験者はまた、早期に回復中にケージの床の上にハイドロパック（ClearH2O）と食品ペレットと提供されています。負傷した被験者は自分のホームケージでの食品/水は、一度麻酔から回復にアクセスすることができます。 </li><li>すべての負傷者の被験者は、試験期間（40日）のためのクレーデの手動方法の変更を使用して1日2回のマニュアル膀胱の避難を（約12時間間隔で）受け取る。 </li><li>負傷したマウスは、の期間のための外科手術後の痛みを制御するためにも、アヘンのブプレノルフィンの水和を維持するために三日間のための0.9％生理食塩水（0.5 CC）の毎日二度腹腔内注射で提供される、1日2回注射（0.05 mg / kg体重）です。 5日間。動物はサインoを示す場合痛みの兆候（処理不自由、背を丸め身長、新郎への障害、発声が）解決するまで、最初の5日間の期間の後にfの痛みは、彼らが毎日追加ブプレノルフィン（0.05 mg / kg）を受け取ることになります。 </li></ol> 2。脊髄- transectedマウスの同一コホートでIVISルミナXRを使用して、骨密度の長期的評価<ol><li> 10日目後SCIで始まり、40日まで10日間の間隔で継続し、我々は、生活の中で右と左大腿骨と脛骨を評価した麻酔の被験者（切除SCIと無傷年齢をマッチさせた対照）。 </li><li>スキャンの日に、被験者はキャ​​リパーIVISルミナXRが収容される部屋に機関のビバリウムの領域から彼らのホームケージに移した。すべての被験者は、以前にSCIの配信で使用したのと同じケタミン/キシラジンカクテルを使用して麻酔する。このカクテルは、1〜1.5時間の期間のために麻酔の状態を保証します。scannの期間中、十分なここに示す操作手順。 </li><li>調査官は、ルミナXRのデバイスを初期化して内部カメラが正常に動作温度（-90 ° C）（〜10分）に到達することができます。 </li><li>かつて麻酔、被験者（切除または制御）が静かにルミナXR内で動物のプラットフォーム上に配置されます。高倍率のレンズは、大腿骨と脛骨の領域（高倍率レンズとビュー2.4X2.4cmのフィールド）の両方にフォーカスを可能にするデバイスに挿入されます。対象が不適切に視野の外に配置されている場合、ドアが開かれ、左または右後肢を中心にされるまで（後肢の適切な配置のための図2aを参照）、再配置対象。 </li><li>一度適切に配置、X線の機能を実行することができる。 動物に適したエネルギーのドロップダウンリストから選択します（リビング主題、35 Kv値100uA、X線フィルタ処理） </li><li>動物が正しい位置にあれば、チェックイン時に、マーキングX線によるX線機能を有効にするコントロールパネルは。X線画像を取得 。全体の大腿骨と脛骨が（図2bを参照）表示されることを確認します。生の画像データは、自動的にハードドライブに保存されます。代表的。TIFFファイルも保存されます。マウスは、そのホームケージに戻され、捜査官の監視の下に回復するために許可されています。プロセスは、次のマウスを使って繰り返されます。 注：リビングイメージのソフトウェアは、デフォルトで変換されたX線画像が表示されます。生のX線画像を表示するには、修正/フィルタリングツールのX線吸収の横にチェックマークを外します。 X線のデータは吸収のために修正されているときには、測定のROIの信号強度を比較することによって相対的な骨密度を評価することができます。 ROIの強度が増加する組織の密度が増加する。 </li></ol> 3。 IVIS X線スキャンの画像解析<ol><li>リビングイメージのアイコンをダブルクリックしてソフトウェアを開きます。 </li><li>クリックして、X線像をロードする<st栄&gt; [参照]ボタン。表示されるダイアログボックスで、関心のフォルダを選択し、[OK]をクリックします。リビングイメージのブラウザでは、選択したユーザーIDとともにデータ、ラベル情報、およびカメラの設定情報が表示されます。データを開くには、以下のいずれかの操作を行います：データ行をダブルクリックし、データの名前を右クリックし、ショートカットメニューの[ 読み込み]を選択し、データの行を選択して、Load をクリックするか、サムネイル ​​をダブルクリックします。画像とツールパレットが表示されます。開いているデータは、ブラウザの緑色で強調表示されます。 </li><li>ツールパレットで、ROIツールをクリックしてください。 ROIツールで、Typeドロップダウンリストから選択測定ROI。この実験で用いる3のROIをロードするには、 正方形のアイコンをクリックして、3乗をロードする。 </li><li>定規を使用して、大腿骨の長さを測定する。総大腿骨の長さの1 / 8 番目になる正方形の二つの長さを調整します。。総大腿骨の長さを1/24thされるこれら2つの四角形の幅を調整します。あなたの定規、測定1月8日大腿骨の近位端からの距離の目 、そしてそれは大腿骨の中央に配置されるように正方形を位置づけると。それは大腿骨の遠位端（図3）から総大腿骨の長さの4分の1にあるように、2番目の四角を位置づける。これらのROIのは、近位および遠位の両方大腿骨領域を測定するために使用することができます。 </li><li>定規を用いて、脛骨の長さを測定する。合計脛骨の長さの1 / 8 番目であることが第三平方の長さを調整します。合計脛骨長さの1 / 30日に幅を調整します。正方形を位置づけるように中心に、1 / 8 番目の脛骨の近位端（図3参照）から脛骨の距離の合計の長されている。 </li><li> 測定アイコン（鉛筆と定規）をクリックしてください。 ROIの強度測定は、X線画像に表示され、ROIの測定値のテーブルが表示されます。このテーブルtをエクスポートする。csvファイルとして任意の場所をO。これは、Excelを使用してテーブルを開くことができます。 </li><li>保存した画像のすべてでこれを繰り返します。 </li><li>あるExcelシート上のすべてのデータを統合する。統計的有意性は、Microsoft ExcelまたはSigmaPlotの11.0ソフトウェア（SYSTATのソフトウェア）のいずれかを使用して学生のt -テストにより決定した。 </li></ol> 4。骨密度の事後分析： <ol><li> IVISルミナXR内で最終的な縦のX線スキャンの買収に続いて、マウスはその後Beuthanasia（75mgのペントバルビタール/ kg）で深く麻酔する。一度深い麻酔が達成されている、マウスtranscardially氷冷リン酸緩衝血を抜くためにheparain（40 mg /リットル）と生理食塩水で灌流されています。 </li><li>いったん放血、消費税の両方大腿骨。これは密度の測定値11を影響を与えることが示されているために、できるだけ多くの軟組織を除去するために特別な注意を払ってください。で水に浸したガーゼや店舗で大腿骨を包みます- 20Cは、それらを分析する準備が整うまで。 </li></ol> 5。 Hologic QDR 4000骨密度測定装置を用いてDXA分析<ol><li>融解のガーゼに浸して大腿骨と骨密度測定装置のスイートへの転送。 </li><li>製造業者のプロトコルに従って装置のキャリブレーション、BMCとBMD値が許容範囲内であることを確認してください。 </li><li>マシンの真鍮のコリメータを配置。これにより、ユーザーは特定のターゲットに集中するX線ビームの大きさと角度を制限することができます。 </li><li>沈める水（左顆、ベッドに大腿骨と平行）、とだけレーザーの右側に位置してで満たされたペトリ皿に解凍した大腿骨。 </li><li>スキャンしようとしている大腿骨のための伝記 （動物の識別情報、治療、等を含むわかりやすいタイトルを）入力します。 </li><li>選択メニューからスキャンを入力し、[regionA高解像度を選択します。あなたのスキャンパラメータを示している：0.01インチ行間隔と0.00499インチ点の分解能で、2 × 0.7489インチの領域をスキャンする。 注意：これは進行中にスキャンを監視する。 X線ビームラスターはサンプルをスキャンするように、完全に骨のサ​​ンプルをカバーするためにチャンバ内に十分な水があることを確認するために監視する。 </li><li>分析の選択]メニューの下に分析入力してください。 ROIとして全体の大腿骨を強調するためにプロンプ​​トに従います。レポートページは、計算されたBMC（グラム）とBMD（GMS / cm 2）をしてくるだろう。 </li><li>残りの大腿骨を分析するためにこれらのステップを繰り返します。 </li><li>あるExcelシート上にすべてのデータを統合し、（t -検定）統計分析を行います。 </li></ol> 6。代表的な結果： ナイーブなマウスと比較して、脊髄損傷後のマウスの脛骨と大腿骨の相対的な骨密度の低下は、上記の方法を用いて検出可能である。後の骨密度の検出可能な大幅な低下を起こすことがあります40日で最大15％の骨密度の低下（P &lt;0.0005、図4）とわずか10日間（12％、P &lt;0.0005）、。大腿骨の骨密度の低下は、40日後の傷害（7％減少、P &lt;0.05、図5）で観察された。これらの結果は、脊髄損傷後の骨密度変化の長期的観察のための非侵襲的なX線イメージングを使用するための証拠を提供する。 現在利用可能なものへのこの方法の有効性を比較するために、我々は40日DXAイメージングを使用して負傷した後、これらのマウスの摘出した大腿骨を分析した。データ出力の表現は、図6で見ることができます。我々は（12％減少、P &lt;0.05、図7）ナイーブと比較すると骨ミネラル含量の著しい損失がSCIのマウスではないことがわかった。骨密度は有意な変化が、同様の傾向（図8）に従うでしたしませんでした。これらの結果は、文学に見られるものと類似しています。ピカードらはBMCで13.5％減少した（P &lt;0.001）が、有意なDECRを観察BMD（ピカード2008）に容易になります。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig1.jpg" /> 図1実験のタイムライン。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig2.jpg" /> 図2左後肢の代表者向き：。）写真とb）のX線。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig3.jpg" /> 図3。近位大腿骨と脛骨の地域内でのROIの大きさと向き。 <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig4.jpg" /> 年齢をマッチさせたnaives（N = 5）に比べて30〜40日負傷後の脛骨近位部10、20、（N = 5）におけるSCI後の図4。骨密度の低下。エラーバーはSEMを表す、** P &lt;0.005、*** P &lt;0.0005。 <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig5.jpg" /> <st年齢をマッチさせたnaives（N = 5）に比べて30〜40日負傷後の近位大腿骨10のSCI後の栄&gt;図5。骨密度の損失、20、（N = 5）。エラーバーはSEMを表す。* P &lt;0.05。 <img alt="図6" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig6.jpg" /> 図6。10、20、30、40日負傷後の遠位大腿骨におけるSCI後の骨密度の低下（N = 5）年齢をマッチさナイーブなコントロールと比較して（n = 5）の。エラーバーはSEMを表す。* P &lt;0.01〜0.05、** P &lt;0.001〜0.01、*** P &lt;0.0001から0.001; **** P &lt;0.0001。 <img alt="図7" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig7.jpg" /> 図7。BMCとBMDの出力を示すDXAデータの代表的なイメージ。 <img alt="図8" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig8.jpg" /> 図8。DXAのSCIマウスの大腿骨の骨塩量の分析（グラム）40日後の傷害（N = 5）対年齢をマッチさせたnaives（N = 5）。エラーバーはSEMを表す。* P &lt;0.05。 <img alt="図9" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig9.jpg" /> 図9。DXAのSCIマウスの大腿骨の骨密度の分析（mg / cm 2）を40日後の傷害（N = 5）対年齢をマッチさせたnaives（N = 5）。有意な差は、エラーバーはSEMを示す。

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利害の衝突は宣言されません。

この研究では、キャリパーIVISルミナXRイメージングシステムを用いて、マウスのシングルコホート内で、縦方向に（脛骨と大腿骨）個々の骨の中で密度の変化を評価するための新たな、非侵襲的方法を提示。 SCIは、年齢をマッチさせた、無傷、対照マウスと比較して40日の検定の期間にわたって脊髄- transectedマウスの単一のコホート内研究大腿骨と脛骨の両方で骨密度の減少を作り出した。大腿骨の我々の結果は、キャリパーインスツルメンツIVISルミナXRのアプリケーションは、骨量の減少にSCIの長期的かつ進歩的な影響を評価するために敏感な測定ツールとなり得ることを示唆し、DXAを使用して、事後、確認された。 このシステムを用いて研究者に一つの潜在的な利点は、長手方向にSCIを以下の動物の後肢の骨の病理学的変化の開発を追跡する機能です。長期間にわたって、単一のコホートを評価する能力は、STが提供さの点で研究者に栄の利点：動物の購入や長期ケアに関連付けられている1）コスト。代わりに、時間依存性の変化を評価するために、特定の時点で屠殺する必要のある動物の多数を必要とする研究から、これらの病理学的成果は、同じ期間、2以上の同一コホート内で追跡することができる）の変動：に加えて、コントロールコホートとの比較は、負傷した被験者の単一のコホート内で生成された成果を評価し、研究の範囲全体に同じ動物のための時間のポイントの間で比較することができます。もう一度、両方のイントラ動物変動だけでなく、大規模の必要性を減らす実験対象のコホート。 キャリパーIVISルミナXRは、SCI誘発性骨粗しょう症の開発に関する重要な長手方向の情報をご提供している間、考慮すべき制限があります：1）このプラットフォームは、私たちは、高分解能X線datを生成することができましたしながらSCIの後のマウスの後肢の骨で、そのユーティリティは、マウスなどの小型げっ歯類に限定される場合があります。ルミナXR内で許容される最大の主題の高さは2.8 cmです。その高さは上記のものは正常にルミナXRのX線成分を用いて画像化することができます。私たちの手で、これは200〜250グラムの重量でラットを研究する我々の能力を妨げている。それは、この重量の範囲や、ハムスターや砂ネズミのような他のげっ歯類の下に画像のラットへの可能性かもしれませんが、これはPIによる追加テストが必要になります。 2）ジョイント向き。それは、調査員が慎重にイメージングセッション間の正常な比較を可能にする容易に再現可能な方向に手足を手配することが重要です。四肢の配置の標準化は、調査員が保存され、被験者と時間の両方に適用できる標準化されたROIの生成および適用できるようになります。 全体的に、我々は、IVISルミナXRがモデル化するために使用する優れたプラットフォームを提供していると確信してマウスのSCI -依存性の骨粗しょう症の発症。 1）より、これらの変更は時間をかけて安定させるかどうかを判断する）SCI後の骨の損失および脱塩、2の時間的性質を理解する、3）の可用性と、探索：同じマウスのコホート内で縦方向に骨の損失を研究する能力は、私たちができるようになりますトランスジェニックとヌルのマウスラインの両方が、恐らく最も重要な利点は、これらの病理学的還元主義的に変化、および4の分子メカニズム）を研究する能力、どちらかの初期段階での骨粗しょう症の発症を予防するために設計された新たな介入をテストを開始傷害の、または、骨粗しょう症はすでに開発された後、このような変更を逆にする。最後に、ルミナXRは、優れたX線イメージングの可能性を提供することに加えて、また生きている動物の両方で生物発光と蛍光シグナルを研究するために使用することができます。一つは、簡単にMULを見て、このシステム内で提供される他のモダリティを組み込む想像できるSCIまたは他の病気のプロセスに続いて機械的に骨のダイナミクスを決定する要因のtitude骨粗しょう症の結果で​​ある。

<table border="1"><tbody><tr><th>試薬の名前</th><th>会社</th><th>カタログ番号</th><th>コメント</th></tr><tr><td> Beuthanasia </td><td>バトラーシャイン動物 健康</td><td> 001848 </td><td></td></tr><tr><td> Ketathesia（ケタミン 塩酸塩） </td><td>バトラーシャイン動物 健康</td><td> 023061 </td><td></td></tr><tr><td>キシラジン</td><td>バトラーシャイン動物 健康</td><td> 037849 </td><td></td></tr><tr><td> Bupivicaine </td><td>バトラーシャイン動物 健康</td><td> 021801 </td><td></td></tr><tr><td> Gelfoam; 7MM </td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td> NC0085178 </td><td>推進するために 時の止血 手術</td></tr><tr><td> IVISルミナXR </td><td>キャリパーライフサイエンス</td><td> 135400 </td><td></td></tr><tr><td> ZFOV、2.5 cmのフィールド ビューレンズ</td><td>キャリパーライフサイエンス</td><td> 127285 </td><td>絶対必要 への高生成 倍率X線 骨の画像 構造は</td></tr><tr><td> QDR骨 密度計</td><td> Hologic </td><td></td><td>モデルは使用されなく 生産の</td></tr></tbody></table>

longitudinal evaluation of mouse hind limb bone loss after spinal cord injury using novel, in vivo, methodology

脊髄損傷（SCI）は、しばしば骨折1のより高い周波数につながる、骨盤と下肢のsublesional地域で骨粗しょう症を伴っている。これらの骨折は、しばしば正常な感覚機能を失っている地域で発生すると、患者は死亡を含む骨折依存病理、リスクが高いです。骨密度（BMD、グラム/ cm 2）を、骨ミネラル含量（BMC、グラム）の両方でSCI -依存性の損失は機械的な廃用2、異常な神経細胞のシグナル伝達3、ホルモンの変化4に起因している。 SCI誘発性骨粗しょう症の齧歯類モデルを使用すると、SCIは、次の骨粗しょう症の開発だけでなく、5月7日新しい治療法（および8にレビュー）を生成するためのテスト環境の基礎となるメカニズムに関する貴重な情報を提供することができます。 SCIのマウスモデルは、メカニズム- BAへの還元主義的なアプローチを可能として、非常に興味深いです。ヌルとトランスジェニックマウスを使用することにより、sedの評価。そのようなモデルは、重要なデータを提供している一方で、SCI後の骨損失の程度を決定する上で低侵襲、、信頼性の高い再現性、そして定量化可能な方法の必要性は、診断を向上させるために、特に時間の経過と実験動物の同一コホート内で、まだある、治療方法、および/またはSCI誘発性骨粗しょう症の予防。 げっ歯類で骨密度を測定するための理想的な方法は、X線放射の低水準に（時間の経過に）シーケンシャル、多重露光を可能にするであろう。この研究は、新しい全体動物スキャナ、低エネルギー（1-3 milligray（線量））高解像度、高倍率X線画像を提​​供するために使用できるIVISルミナXR（キャリパーインスツルメンツ）の使用方法について説明しますマウス後肢の骨のSCIを以下の時間をかけて。無傷、年齢をマッチさせたコントロールと比較して有意な骨密度の低下は、後の脊髄切断10日間でマウスの脛骨に見られた（ナイーブ）マウス（13％減少、P &lt;0.0005）。近位大腿骨の密度の低下が40日後の損傷（7％減少、P &lt;0.05）まで検出可能ではなかったしながら遠位大腿骨の骨密度の低下は、10日目後SCIでも検出可能であった。マウスの大腿骨の密度のSCIに依存する損失は、骨密度測定のための二重エネルギーX線吸収法（DXA）、現在の&quot;ゴールドスタンダード&quot;を使用して事後確認された。我々は、IVISルミナXRを使用して40日後SCIでマウスの大腿骨のBMCの12％の損失を検出する。これは、マウスの大腿骨事後30日後SCI 9日にDXAの分析を使用する以前に報告されたBMCのピカールで13.5％の損失や同僚と比べても遜色。我々の結果は、IVISルミナXRは小説、SCI以下のマウスに後肢の骨密度の長期的、長手方向の測定を行うためのhigh-resolution/high-magnificationの方法を提供することを示唆している。

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Longitudinal Evaluation of Mouse Hind Limb Bone Loss After Spinal Cord Injury using Novel, in vivo, Methodology

成体マウスの大腿骨と脛骨の骨の損失の長手方向の検討は、連続した低線量X線スキャンを使用して、脊髄損傷後実施した。大腿骨の骨量の減少が40日後の傷害まで検出されていないときに脛骨の骨の損失は、試験期間を通じて検出された。

小説を使用して、脊髄損傷後のマウス後肢の骨の損失の経時的評価、 in vivoで、方法論

Spinal cord injury (SCI) is often accompanied by osteoporosis in the sublesional regions of the pelvis and lower extremities, leading to a higher ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

Longitudinal Evaluation of Mouse Hind Limb Bone Loss After Spinal Cord Injury using Novel, in vivo, Methodology

15.0K ビュー.  University of Texas Health Science Center at Houston. 成体マウスの大腿骨と脛骨の骨の損失の長手方向の検討は、連続した低線量X線スキャンを使用して、脊髄損傷後実施した。大腿骨の骨量の減少が40日後の傷害まで検出されていないときに脛骨の骨の損失は、試験期間を通じて検出された。

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Acute and Chronic Tactile Sensory Testing after Spinal Cord Injury in Rats

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory testing in rat SCI models is needed. However, until recently, no single testing approach had been validated for SCI so that standardized methods have not been implemented across labs. Additionally, available testing methods could not be implemented acutely or when severe motor impairments existed, preventing studies of the development of SCI-induced allodynia3. Here we present two validated sensory testing methods using von Frey Hair (VFH) monofilaments which quantify changes in tactile sensory thresholds after SCI4-5. One test is the well-established Up-Down test which demonstrates high sensitivity and specificity across different SCI severities when tested chronically5. The other test is a newly-developed dorsal VFH test that can be applied acutely after SCI when allodynia develops, prior to motor recovery4-5. Each VFH monofilament applies a calibrated force when touched to the skin of the hind paw until it bends. In the up-down method, alternating VFHs of higher or lower forces are used on the plantar L5 dermatome to delineate flexor withdrawal thresholds. Successively higher forces are applied until withdrawal occurs then lower force VFHs are used until withdrawal ceases. The tactile threshold reflects the force required to elicit withdrawal in 50% of the stimuli. For the new test, each VFH is applied to the dorsal L5 dermatome of the paw while the rat is supported by the examiner. The VFH stimulation occurs in ascending order of force until at least 2 of 3 applications at a given force produces paw withdrawal. Tactile sensory threshold is the lowest force to elicit withdrawal 66% of the time. Acclimation, testing and scoring procedures are described. Aberrant trials that require a retest and typical trials are defined. Animal use was approved by Ohio State University Animal Care and Use Committee.

We describe two tactile sensory testing methods for acute or chronic periods of spinal cord injury in rats. These validated procedures can detect the development and maintenance of allodynia-like sensations.

ラット脊髄損傷後の急性および慢性の触覚官能検査

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory ...

医学

Controlled Cervical Laceration Injury in Mice

Use of genetically modified mice enhances our understanding of molecular mechanisms underlying several neurological disorders such as a spinal cord injury (SCI). Freehand manual control used to produce a laceration model of SCI creates inconsistent injuries often associated with a crush or contusion component and, therefore, a novel technique was developed. Our model of cervical laceration SCI has resolved inherent difficulties with the freehand method by incorporating 1) cervical vertebral stabilization by vertebral facet fixation, 2) enhanced spinal cord exposure, and 3) creation of a reproducible laceration of the spinal cord using an oscillating blade with an accuracy of &plusmn;0.01 mm in depth without associated contusion. Compared to the standard methods of creating a SCI laceration such as freehand use of a scalpel or scissors, our method has produced a consistent lesion. This method is useful for studies on axonal regeneration of corticospinal, rubrospinal, and dorsal ascending tracts.

A novel technique to create a reproducible in vivo model of cervical spinal cord laceration injury in the mouse is described. This technique is based on spine stabilization by fixation of the cervical facets and laceration of the spinal cord using an oscillating blade with an accuracy of &plusmn;0.01 mm.

マウスで制御子宮裂傷の傷害

Use of genetically modified mice enhances our  understanding of molecular mechanisms underlying several neurological disorders  such as a spinal cord ...

A Contusion Model of Severe Spinal Cord Injury in Rats

The translational potential of novel treatments should be investigated in severe spinal cord injury (SCI) contusion models. A detailed methodology is described to obtain a consistent model of severe SCI. Use of a stereotactic frame and computer controlled impactor allows for creation of reproducible injury. Hypothermia and urinary tract infection pose significant challenges in the post-operative period. Careful monitoring of animals with daily weight recording and bladder expression allows for early detection of post-operative complications. The functional results of this contusion model are equivalent to transection models. The contusion model can be utilized to evaluate the efficacy of both neuroprotective and neuroregenerative approaches.

A contusion model of severe spinal cord injury is described. Detailed pre-operative, operative and post-operative steps are described to obtain a consistent model.

ラットにおける重度の脊髄損傷挫傷モデル

The translational potential of novel treatments should be investigated in severe spinal cord injury (SCI) contusion models. A detailed methodology is ...

A Novel Vertebral Stabilization Method for Producing  Contusive Spinal Cord Injury

Clinically-relevant animal cervical spinal cord injury (SCI) models are essential for developing and testing potential therapies; however, producing reliable cervical SCI is difficult due to lack of satisfactory methods of vertebral stabilization. The conventional method to stabilize the spine is to suspend the rostral and caudal cervical spine via clamps attached to cervical spinous processes. &#160;However, this method of stabilization fails to prevent tissue yielding during the contusion as the cervical spinal processes are too short to be effectively secured by the clamps (Figure 1). &#160;Here we introduce a new method to completely stabilize the cervical vertebra at the same level of the impact injury. &#160;This method effectively minimizes movement of the spinal column at the site of impact, which greatly improves the production of consistent SCIs. &#160;We provide visual description of the equipment (Figure 2-4), methods, and a step-by-step protocol for the stabilization of the cervical 5 vertebra (C5) of adult rats, to perform laminectomy (Figure 5) and produce a contusive SCI thereafter. &#160;Although we only demonstrate a cervical hemi-contusion using the NYU/MASCIS impactor device, this vertebral stabilization technique can be applied to other regions of the spinal cord, or be adapted to other SCI devices. &#160;Improving spinal cord exposure and fixation through vertebral stabilization may be valuable for producing consistent and reliable injuries to the spinal cord. &#160;This vertebral stabilization method can also be used for stereotactic injections of cells and tracers, and for imaging using two-photon microscopy in various neurobiological studies.

Vertebral stabilization is necessary for minimizing variability, and for producing consistent experimental spinal cord injuries.&#160; Using a customized stabilizing apparatus in conjunction with the NYU/MASCIS impactor device, we have demonstrated here the proper equipment and procedure for generating reproducible hemi-contusive cervical (C5) spinal cord injuries in adult rats.

挫傷、脊髄損傷の新規な製造脊椎安定化法

Clinically-relevant animal cervical spinal cord injury (SCI) models are essential for developing and testing potential therapies; however, producing ...

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination is disrupted by spinal cord injury (SCI), control of respiratory muscles innervated below the injury level is compromised1,2 leading to respiratory muscle dysfunction and pulmonary complications. These conditions are among the leading causes of death in patients with SCI3. Standard pulmonary function tests that assess respiratory motor function include spirometrical and maximum airway pressure outcomes: Forced Vital Capacity (FVC), Forced Expiratory Volume in one second (FEV1), Maximal Inspiratory Pressure (PImax) and Maximal Expiratory Pressure (PEmax)4,5. These values provide indirect measurements of respiratory muscle performance6. In clinical practice and research, a surface electromyography (sEMG) recorded from respiratory muscles can be used to assess respiratory motor function and help to diagnose neuromuscular pathology. However, variability in the sEMG amplitude inhibits efforts to develop objective and direct measures of respiratory motor function6. Based on a multi-muscle sEMG approach to characterize motor control of limb muscles7, known as the voluntary response index (VRI)8, we developed an analytical tool to characterize respiratory motor control directly from sEMG data recorded from multiple respiratory muscles during the voluntary respiratory tasks. We have termed this the Respiratory Motor Control Assessment (RMCA)9. This vector analysis method quantifies the amount and distribution of activity across muscles and presents it in the form of an index that relates the degree to which sEMG output within a test-subject resembles that from a group of healthy (non-injured) controls. The resulting index value has been shown to have high face validity, sensitivity and specificity9-11. We showed previously9 that the RMCA outcomes significantly correlate with levels of SCI and pulmonary function measures. We are presenting here the method to quantitatively compare post-spinal cord injury respiratory multi-muscle activation patterns to those of healthy individuals.

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment RMCA in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

The purpose of this publication is to present our original work on a multi-muscle surface electromyographic approach to quantitatively characterize respiratory muscle activation patterns in individuals with chronic spinal cord injury using vector-based analysis.

慢性脊髄損傷患者で呼吸器モータ制御評価（RMCA）を使用して呼吸筋活動の評価

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination ...

In vivo Macrophage Imaging Using MR Targeted Contrast Agent for Longitudinal Evaluation of Septic Arthritis

Macrophages are key-cells in the initiation, the development and the regulation of the inflammatory response to bacterial infection. Macrophages are intensively and increasingly recruited in septic joints from the early phases of infection and the infiltration is supposed to regress once efficient removal of the pathogens is obtained. The ability to identify in vivo macrophage activity in an infected joint can therefore provide two main applications: early detection of acute synovitis and monitoring of therapy.
In vivo noninvasive detection of macrophages can be performed with magnetic resonance imaging using iron nanoparticles such as ultrasmall superparamagnetic iron oxide (USPIO). After intravascular or intraarticular administration, USPIO are specifically phagocytized by activated macrophages, and, due to their magnetic properties, induce signal changes in tissues presenting macrophage infiltration. A quantitative evaluation of the infiltrate is feasible, as the area with signal loss (number of dark pixels) observed on gradient echo MR images after particles injection is correlated with the amount of iron within the tissue and therefore reflects the number of USPIO-loaded cells.
We present here a protocol to perform macrophage imaging using USPIO-enhanced MR imaging in an animal model of septic arthritis, allowing an initial and longitudinal in vivo noninvasive evaluation of macrophages infiltration and an assessment of therapy action.

In vivo Macrophage Imaging Using MR Targeted Contrast Agent for Longitudinal Evaluation of Septic Arthritis

We demonstrate how to perform macrophage MR imaging using ultrasmall superparamagnetic contrast agent (USPIO) in septic arthritis, allowing an initial and longitudinal in vivo non-invasive evaluation of macrophages infiltration and an assessment of therapy efficacy.

敗血症性関節炎の経時的評価のためにMRターゲット造影剤を用いたin vivoイメージングのマクロファージ

Macrophages are key-cells in the initiation, the development and the regulation of the inflammatory response to bacterial infection. Macrophages are ...

Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI). Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, social, and economical effects are staggering. Therefore, further research into the effects of TBI and effective treatments is necessary. The controlled cortical impact (CCI) model induces traumatic brain injuries ranging from mild to severe. This method uses a rigid impactor to deliver mechanical energy to an intact dura exposed following a craniectomy. Impact is made under precise parameters at a set velocity to achieve a pre-determined deformation depth. Although other TBI models, such as weight drop and fluid percussion, exist, CCI is more accurate, easier to control, and most importantly, produces traumatic brain injuries similar to those seen in humans. However, no TBI model is currently able to reproduce pathological changes identical to those seen in human patients. The CCI model allows investigation into the short-term and long-term effects of TBI, such as neuronal death, memory deficits, and cerebral edema, as well as potential therapeutic treatments for TBI.

Traumatic brain injuries (TBIs) remain a serious health problem. Using the controlled cortical impact surgery model, research on the effects of TBI and possible treatment methods may be performed.

外傷性脳損傷のための制御皮質衝撃モデル

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI).  Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, ...

A Radio-telemetric System to Monitor Cardiovascular Function in Rats with Spinal Cord Transection and Embryonic Neural Stem Cell Grafts

High thoracic or cervical spinal cord injury (SCI) can lead to cardiovascular dysfunction. To monitor cardiovascular parameters, we implanted a catheter connected to a radio transmitter into the femoral artery of rats that underwent a T4 spinal cord transection with or without grafting of embryonic brainstem-derived neural stem cells expressing green fluorescent protein. Compared to other methods such as cannula insertion or tail-cuff, telemetry is advantageous to continuously monitor blood pressure and heart rate in freely moving animals. It is also capable of long term multiple data acquisitions. In spinal cord injured rats, basal cardiovascular data under unrestrained condition and autonomic dysreflexia in response to colorectal distension were successfully recorded. In addition, cardiovascular parameters before and after SCI can be compared in the same rat if a transmitter is implanted before a spinal cord transection. One limitation of the described telemetry procedure is that implantation in the femoral artery may influence the blood supply to the ipsilateral hindlimb.

We present a protocol for using a radio-telemetric system to record cardiovascular parameters in T4 spinal cord transected rats eight weeks after embryonic brainstem neural stem cell grafting into the lesion site. Telemetry is an advanced technique to accurately evaluate cardiovascular function in conscious freely moving spinal cord injured rats.

ラジオ遠隔測定システムは、脊髄離断および胚性神経細胞移植片幹ラットの心臓血管機能を監視する

High thoracic or cervical spinal cord injury (SCI) can lead to cardiovascular dysfunction. To monitor cardiovascular parameters, we implanted a catheter ...

Calibrated Forceps Model of Spinal Cord Compression Injury

Compression injuries of the murine spinal cord are valuable animal models for the study of spinal cord injury (SCI) and spinal regenerative therapy. The calibrated forceps model of compression injury is a convenient, low cost, and very reproducible animal model for SCI. We used a pair of modified forceps in accordance with the method published by Plemel et al. (2008) to laterally compress the spinal cord to a distance of 0.35 mm. In this video, we will demonstrate a dorsal laminectomy to expose the spinal cord, followed by compression of the spinal cord with the modified forceps. In the video, we will also address issues related to the care of paraplegic laboratory animals. This injury model produces mice that exhibit impairment in sensation, as well as impaired hindlimb locomotor function. Furthermore, this method of injury produces consistent aberrations in the pathology of the SCI, as determined by immunohistochemical methods. After watching this video, viewers should be able to determine the necessary supplies and methods for producing SCI of various severities in the mouse for studies on SCI and/or treatments designed to mitigate impairment after injury.

Spinal cord injury models should be highly reproducible. We demonstrate that the calibrated forceps compression model of spinal cord injury is an easy to use surgical method for generating reproducible injuries to the murine spinal cord.

脊髄圧縮傷害の校正済み鉗子モデル

Compression injuries of the murine spinal cord are valuable animal models for the study of spinal cord injury (SCI) and spinal regenerative therapy. The ...

Contrast Enhanced Ultrasound Imaging for Assessment of Spinal Cord Blood Flow in Experimental Spinal Cord Injury

Reduced spinal cord blood flow (SCBF) (i.e., ischemia) plays a key role in traumatic spinal cord injury (SCI) pathophysiology and is accordingly an important target for neuroprotective therapies. Although several techniques have been described to assess SCBF, they all have significant limitations. To overcome the latter, we propose the use of real-time contrast enhanced ultrasound imaging (CEU). Here we describe the application of this technique in a rat contusion model of SCI. A jugular catheter is first implanted for the repeated injection of contrast agent, a sodium chloride solution of sulphur hexafluoride encapsulated microbubbles. The spine is then stabilized with a custom-made 3D-frame and the spinal cord dura mater is exposed by a laminectomy at ThIX-ThXII. The ultrasound probe is then positioned at the posterior aspect of the dura mater (coated with ultrasound gel). To assess baseline SCBF, a single intravenous injection (400 &#181;l) of contrast agent is applied to record its passage through the intact spinal cord microvasculature. A weight-drop device is subsequently used to generate a reproducible experimental contusion model of SCI. Contrast agent is re-injected 15 min following the injury to assess post-SCI SCBF changes. CEU allows for real time and in-vivo assessment of SCBF changes following SCI. In the uninjured animal, ultrasound imaging showed uneven blood flow along the intact spinal cord. Furthermore, 15 min post-SCI, there was critical ischemia at the level of the epicenter while SCBF remained preserved in the more remote intact areas. In the regions adjacent to the epicenter (both rostral and caudal), SCBF was significantly reduced. This corresponds to the previously described &#8220;ischemic penumbra zone&#8221;. This tool is of major interest for assessing the effects of therapies aimed at limiting ischemia and the resulting tissue necrosis subsequent to SCI.

Contrast Enhanced Ultrasound imaging is a reliable in-vivo tool for quantifying spinal cord blood flow in an experimental rat spinal cord injury model. This paper contains a comprehensive protocol for application of this technique in association with a contusion model of thoracic spinal cord injury.

実験的脊髄損傷における脊髄血流の評価のための強化された超音波画像コントラスト

Reduced spinal cord blood flow (SCBF) (i.e., ischemia) plays a key role in traumatic spinal cord injury (SCI) pathophysiology and is accordingly an ...