쥐에서 편측 경추 척수 반절개 후 완충 횡격막 활동의 기능적 회복 평가

요약

호흡기 합병증은 경추 척수 손상(cSCI)이 있는 개인의 주요 사망 원인입니다. cSCI의 동물 모델은 기계론적 평가 및 전임상 연구에 필수적입니다. 여기에서는 쥐에서 편측 C₂ 척추 반절 (C₂SH) 후 횡격막 근육 (DIAm) 활동의 기능적 회복을 평가하는 재현 가능한 방법을 소개합니다.

초록

cSCI 후 DIAm의 활성화는 부상 정도에 따라 영향을 받을 수 있습니다. 본 논문은 쥐에서 호흡하는 동안 완곡성 동측 횡격막(iDIAm) 근전도(EMG) 활동을 방해하는 cSCI의 일방적_C2 반절개(_C2SH) 모델을 설명합니다. DIAm 모터 제어의 회복을 평가하려면 먼저_C2SH로 인한 적자 정도를 명확하게 설정해야 합니다. 호흡 중 iDIAm EMG의 완전한 초기 손실을 확인함으로써 후속 회복은 부재 또는 존재로 분류할 수 있으며 EMG 진폭을 사용하여 회복 정도를 추정할 수 있습니다. 또한,_C2SH후 급성 척추 쇼크 기간 후 호흡 중 iDIAm EMG 활성이 지속적으로 부재하는 것을 측정함으로써 초기_C2SH의 성공을 검증할 수 있습니다. 반대측 횡격막(cDIAm) EMG 활성을 측정하면 신경 가소성을 반영하는 C₂SH의 보상 효과에 대한 정보를 제공할 수 있습니다. 더욱이, 깨어 있는 동물의 DIAm EMG 기록은 C₂SH 이후 DIAm의 운동 제어에 대한 중요한 생리학적 정보를 제공할 수 있습니다. 이 기사에서는 쥐에서 cSCI의 엄격하고 재현 가능하며 신뢰할 수 있는 C₂SH 모델을 위한 방법을 설명하며, 이는 호흡 신경 가소성, 보상적 cDIAm 활성, 치료 전략 및 약물을 연구하기 위한 훌륭한 플랫폼입니다.

서문

미국에는 300,000명 이상의 척수 손상(SCI) 환자가 있으며, 그 중 약 절반이 경추 손상을 가지고 있습니다¹. 이러한 부상은 심각한 웰빙 손실을 초래하고 개인, 가족 및 의료 시스템에 재정적 부담을 줍니다. 다행히도 대부분의 SCI는 불완전하여 예비 경로를 강화할 수 있는 잠재력을 제공합니다¹. 이러한 신경가소성은 인공호흡 및 비인공호흡 행동에 중요한 DIAm 활동을 포함한 적어도 일부 기능의 회복을 허용할 수 있습니다. 따라서 신경 가소성을 촉진하는 것은 SCI² 환자를 돕기 위한 유망한 연구 방법입니다.

SCI의 설치류 모델은 인간의 건강을 개선하기 위한 치료법의 발견에 실질적으로 기여할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 신경 가소성을 연구하는 데 사용되는 SCI의 고전적인 모델 중 하나는 C₂ (C₂SH)에서 척수의 편측 횡단 (반절개)으로, 반대쪽은 ^{3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13}

프로토콜

이 프로토콜은 Mayo Clinic Institutional Animal Care and Use Committee(프로토콜 번호: A00003105-17-R23)의 승인을 받았습니다. 본 연구의 동물은 생후 약 3개월이고 체중이 200g에서 350g 사이인 수컷과 암컷 Sprague-Dawley 쥐의 혼합이었습니다. 연구에 사용된 시약 및 장비의 세부 사항은 재료 표에 나열되어 있습니다.

1. 전극 이식

1. 전극 준비
   1. 언급된 장비를 사용할 수 있는지 확인하십시오: (1) 다중 가닥, 스테인리스 스틸 와이어, (2) #11 날이 있는 메스, (3) 가위, 4) 해부 현미경, (5) 자, (6) 집게, (7) 25g 바늘, (8) 2개의 플라이어(압착 영역이 있는 하나 이상).
   2. 전극을 만드는 과정의 세부 사항은 그림 3에 나와 있습니다. 쌍을 이루는 차동 기록 전극에 대해 이 과정을 두 번 이상 반복합니다.
   3. 먼저 스테인리스 강선을 18cm 측정하고 자릅니다.
   4. 그림 4와 같이 와이어의 한쪽 끝에서 ....

토론

C₂ 척추 반절개
이 기사에서 설명하는 절차는 등쪽 funiculi를 보존하면서 lateral and ventral funiculi를 가로지르는 C₂ 척추 병변의 검증 역할을 하는 DIAm EMG 활성의 평가를 강조합니다(그림 2A). 제안된 수술 접근법에는 두 가지 주요 이점이 있습니다. 첫째, 쥐의 보행 기능을 보존하는 등쪽 funiculi를 보존하면서 횡격막 운동 뉴런에 대한 동측 입력을 여?.......

자료

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"