우리는 건강 연구 (CIHR)의 캐나다 연구소에서이 작품에 대한 자금 지원을 인정하고 싶습니다 공헌 Krembil 가족 재단, 신경 수리의 핼 버트 의자 및 재생, 필립과 페기 DeZwirek, 고든 야오도 2를 . 클라우스 Zweckberger는 &quot;도이치 Forschungsgesellschaft&quot;(DFG)의 연구비 지원을 받았다.

주 : 다음 실험 프로토콜 대학 건강 네트워크 (토론토, 캐나다)의 동물 관리위원회의 승인 관리 및 동물 보호의 캐나다 협의회에 의해 제조 된 실험 동물의 사용에 대한 가이드에 설립 정책에 따라하였습니다 . 1. 자궁 동맥류 클립 타박상 / 압축 모델 <ol><li> 수술기구 및 오토 클레이브는 70 % 알코올 욕에서 악기 바꾸어 surgcial 전체 과정 동안 멸균 조건을 유지하기 전에. </li><li> (1 : 1)의 조합으로 산소 (O 2), 아산화 질소 (N 2 O)과의 Wistar 래트 (250~270g)을 마취시키다, 및 1.8 ~ 2.2 % 이소 플루 란 가스로 마취 마스크 자발 호흡을 지원한다. 마취 유도를 들어 1 분 동안 5 % 아이소 플루 란으로 시작하여 이후 줄일 수 있습니다. 고통스러운 자극 (예. 발에)함으로써 수술, 마취의 제어 깊이를 시작하기 전에. 지방 연고를 적용눈 건조를 방지하고 이후의 감염을 방지 할 수 있습니다. </li><li> 가열 쿠션 (37 ° C)에 쥐를 넣고 정위 프레임으로 머리를 고정합니다. </li><li> 경추 주위에 수술 부위를 면도하고 포비돈 요오드와 70 % 알코올로 소독. </li><li> 흉부 척추 몸체 (2) (T2)의 눈에 띄는에이 과정에 도달하는 경추 (C2)에서 척추 위의 중간 선 절개를합니다. </li><li> 직접 중간 선에 척추 근육의 바깥 층을 잘라 cranio-꼬리 방향으로 (출혈을 피하기 위해) 및 추가하면이 과정이의 spinosus와 엽층에 도달 할 때까지 퉁명스럽게 깊은 근육층을 해부하다. 견인기를 삽입합니다. </li><li> 후궁 절제술에 대한 목표 수준을 관찰 할 수있는 척추 본체 (T2)의 눈에 띄는이 과정이의 spinosus의 방향을. 식별 및 선택의 박판의 마이크로 수술 준비를 한 후, 엽층과이 과정이의 spinosus을 풀어 ligamenti flavae을 통해 잘라. 마지막으로, C척수 뼈 깎기 측면과 엽층을 통해 UT와 척수 자체의 압축을 피하고, 부드럽게 사람들을 제거합니다. 참고 : 가장 일반적인 수준은 C5 / 6, C6 / 7, 또는 C7 / T1 있습니다. 수술 사망률은 부상의 수준 주동이 더 증가한다. 척추 주위 정맥동에서 출혈 일반적이며 스폰지에주의 압축에 의해 해결 될 수있다. </li><li> 코드를 들려줘하는 클립을 삽입하기 전에 (특히 레벨 C5 / 6시) 클리핑에서 그들을 절약하는 신경 뿌리를 신흥 식별합니다. </li><li> 부드러운 클립 유도를 보장하기 위해, 후크 추체 등의 측면에서 복부 경질를 풀고 클립 복도를 준비합니다. </li><li> 마지막으로, 오픈 클립을 삽입하고 타박상 부상을 달성하기 위해 종료 (급 폐쇄) 스냅인 수 있습니다. 클립 닫는 힘과 클립 폐쇄 기간은 외상의 강도와 압축의 정도를 결정합니다. 일반적으로 사용되는 15~35g과 clippi 사이의 클립 세력은예를 들어 1 분의 NG 기간. (그림 1). </li><li> 클립의 제거 후, ​​2 층에 근육을 적응하고 상처를 닫습니다. </li><li> 마취를 중지하고 흉골 드러 누움에 대한 충분한 의식을 차릴 때까지 지속적으로 관찰 아래에있는 동물 웨이크 업 할 수 있습니다. 마지막으로, 하나의 새장에 쥐를 넣어 수술 후 치료 지침을 따르십시오. </li><li> 동물이 부상 이러한 유형의 심각도 어려움을 겪고 있기 때문에, 수술 후 치료에 특별한주의를 지불해야합니다 : <ol><li> (3 일, 5 일 각각 임상 증상에 따라 대한 프레 놀핀과 멜 록시 캄) 진통제를 관리. </li><li> 3 일 동안 추가 식염수 피하 보내기 (2 회를 50-10 밀리리터). </li><li> 이일 전에 마시는 물에 항생제를 제공하고 7 일 후 수술까지 (예를 들어 Moxifloxacine) </li><li> 방광 기능의 회복이 일정 할 때까지 방광 2-3 회를 짜내만민 명백한. </li><li> 적어도 하루에 한 번 신경 학적 결손 및 운영 동물의 생리 학적 상태를 관찰한다. </li></ol></li></ol> 2. (십사일 부상 후) 구조 조정 정책과의 NPC를 주입 <ol><li> 1.1에 기재된 바와 같이 마취를 유도한다. 1.3, 정위 프레임에 쥐의 머리를 고정 바늘이나 상처 클립을 제거하고 상처 포비돈 요오드와 70 % 알코올로 수술 영역을 소독. </li><li> 조심스럽게, 견인기를 삽입, 척추 주위 근육을 해부 두라에서 현미경으로 흉터 조직을 제거하고 병변 사이트를 다시 노출. </li><li> 1 %의 농도로 준비되는 SAP (W / V) 외 매트릭스 겔을 수행한다. QL6의 구조 조정 정책은 생리 학적으로 적합한 pH는 주입 전에 버퍼링 할 필요가 없습니다. 척수의 구조 조정 정책의 시각화를 들어, QL6 (QL6-FITC)의 형광 유도체를 사용합니다. </li><li> 이 부분들 각각에 분산 된 병변의 중심에있는 SAP (5 마이크로 리터 (μL)을 주입정중선의 2.5 μL 양자. 마이크로 유리 모세관 (100 마이크로 미터 (μm의) 외경 (OD))와 정위 프레임에 연결 해밀턴 주사기를 사용합니다. 날카로운 바늘의 끝으로 조심스럽게 경질을 열고 상처를 입은 척수에 유리 모세관 정위 2mm (mm)를 삽입합니다. </li><li> 부피의 1/3를 주입 한 후, 1.5 mm 깊이로 바늘을 제거한 후 상기 1/3 1mm. 전체 볼륨을 주입 한 후 주사기를 제거하기 전에, 겔 형성을 안정화 5 분을 기다립니다. </li><li> 의 NPC를 생성하려면, 성인을 DsRed 마우스 (또는, 녹색 YFP 긍정적 인 마우스)를 사용하고 격리하고 paraventrical 영역 4,18,21에서 그들을 육성. </li><li> 세포 현탁액에 90 % ~ 생균의 존재를 나타내는 트리 판 블루 염색으로의 NPC 생존력 평가. 성장 매체 (50 X 103 살아있는 세포 / μL)에 세포를 희석 한 후 세포 이식을 위해 그들을 사용합니다. </li><li> 네 2 μl를 확인 (8 μL 총 VOLUME, 2mm 주동이와 부상 사이트의 꼬리가에 좌우 4 × 10 5의 NPC) 척수 주사를 포함. 경질의 개봉 후, 해밀턴 마이크로 유리 모세관에게 척수의 등쪽 표면 아래에 1.5 mm를 삽입하고 세포 현탁액의 2 μl를 주입. 약 0.5 μL / 분 (분)에 주입 속도를 선택합니다. </li><li> 각각의 주입 및 코드 중 모세관의 제거 전에 끝에서, 새로운 세포 부피를 수용하기 위해 연신 적어도 1 분 허용 조직 기다린다. (그림 2) </li></ol> 경막 3. 주입은 성장 인자 응용 프로그램 용 펌프 <ol><li> 세포 생존을지지하는 성장 인자와 뇌척수액 (CSF)을 풍부하게하기 위해, 0.5 μL / hr의 희석율, 0.04의 카테터 직경, 7~14일 걸쳐 서브 durally 성장 인자 희석 마이크로 삼투 펌프를 사용하여 cm 외경, 100 μL의 저장 볼륨. </li><li> 바람직한 성장 인자를 선택(예를 들어, 뇌 유래 성장 인자 (BDGF), 표피 성장 인자 (EGF), 섬유 아세포 성장 인자 (FGF))는, 펌프 6-10 시간 전에 주입을 채우고 37 ℃에서 수욕 펌프 평형. </li><li> 즉시 NPC 주사 한 후, 펌프를 배치하는 피하 홈을 준비합니다. 바람직한 위치는 펌프 자체로 인한 큰 불편을 회피 로컬 thoraco- 복부 영역의 좌우 측면이다. </li><li> 성장 인자의 높은 농도를 얻기 위해, 카테터의 선단이 개방 병변 사이트 주변 끝내는데. 따라서, 인접 상위 또는 하위 레벨의 스킵 - 후궁 절제술을 수행합니다. SCI가 C7 / T1에있을 경우, 예를 들어, C5의 작은 후궁 절제술을 수행한다. </li><li> 피하 홈에 펌프를 넣어 필요한 길이로 카테터를 단축하고 운동 관련 전위를 방지 척추 주위 근육에 여러 봉합 (6.0)로 고정합니다. </li><li> 날카로운 끝 (C5에서, 예를 들어) 경질을 연 후바늘, 경막 하 공간에 카테터를 소개하고 어떤 저항없이 코드를 부상없이 꼬리 방향으로 활공 할 수 있습니다. 예 C6의 생략 된 얇은 판은 카테터의 고정 및 안정화 등의 추가 포인트를 제공합니다. </li><li> 카테터가 원활하게 실행 및 배되어 있지 않은지 확인하십시오. </li><li> 봉합 또는 클립 레이어 닫기에 의해 근육, 피부,. (그림 3) </li><li> 마취를 중지하고 흉골 드러 누움에 대한 충분한 의식을 차릴 때까지 지속적으로 관찰 아래에있는 동물 웨이크 업 할 수 있습니다. 마지막으로, 하나의 새장에 다시 넣을 및 수술 후 치료 지침을 따르십시오. </li><li> 비록, 동물이 시간 시점에서 부분적으로 회복 할 수있는 특수 수술 후 치료를 제공합니다 : <ol><li> (3 일, 5 일 각각 임상 증상에 따라 대한 Buprenorthine과 멜 록시 캄) 진통제를 관리. </li><li> 2 일전까지 물을 병에 항생제를 제공칠일 수술 후 (예를 들어 Moxifloxacine). </li><li> 필요한 아직도 경우, 방광을 압박 계속합니다. </li><li> 쥐가 탈수 나타날 경우 추가 피하로 준다. </li><li> 적어도 하루에 한 번 운영하는 동물의 신경 학적 기능과 생리 학적 상태를 관찰하십시오. </li><li> 2 일전 NPC 주사를 면역 억제 치료를 관리하고 7 일 후 transplanation (미노)과 희생까지 (sandimmune)까지 각각. </li></ol></li></ol> 4. 조직 평가 <ol><li> 관측 시간의 끝 (예. SCI 후 사주) 깊은 마취 (5 % 아이소 플루 란 2 ~ 3 분)에서에서 동물을 희생하고 4 찬 150 ml의 다음 50 ㎖ 감기 (4 ° C) 생리 식염수로 transcardially을 관류 0.1 M 인산 완충 식염수 (PBS)에서 % 파라 포름 알데히드. </li><li> 척수를 제거하고 24 시간 동안 0.1 M 인산 완충 식염수 (PBS)에서 4 % 파라 포름 알데히드에 넣어. </li><li&gt; 48 시간 동안 cryoprotection에 대해 25 % 자당 용액에 척수를 넣습니다. </li><li> &lt;30 ㎛의 두께와 길이 저온부를 제공합니다. </li><li> 배경 사용 DAPI (1,000 일)를 제공하는 모든 세포 핵의 면역 조직 화학 염색하십시오. DsRed의 긍정적 인 NPC의 빨간색 표시, QL-6 FITC는 녹색 표시, 둘 다, 따라서 특별히 염색 할 필요가 없습니다. (그림 4). </li><li> 주사 전자 현미경 (SEM)을 위해 샘플을 2 시간 동안 12 ° C에서 글루 타르 알데히드에 담근 5 분 동안 에탄올 10 % 증분 단계에서 천천히 탈수하고, 1 시간 동안 가압 액체 CO 2 사이펀에 배치하자. 스퍼터 코터를 이용하여 금을 코트 지지체. 히타치 S-3400N 주사 전자 현미경으로 이미지를 가져 가라. (그림 5) </li></ol>

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Covidien supplied the QL6 SAP for this study.

이 프로토콜은 래트에서 경추 손상 모델을 수행 할 수 있도록 독자 자궁 SCI 후 잘 회복을 촉진하고있는 SAP의 NPC와 결합 된 처리 방법을 사용하기 위해 개발되었다. 특히 (헤미) -transection 모델 또는 체중 감소 및 진동 모델, 클립 타박상 / 압축 모델이 주요 병태 생리 학적 외상 메커니즘을 모두 나타내는 다른 자궁 경부 외상 모델에 비해 - 타박상 및 압축률 때문에 모방 최고의...

척수 손상의 50 % 이상은 경추와 관련이 있습니다. 임상에서 두 가지 병태 생리 학적 메커니즘이 설명되어 있습니다 설정 : 이후 초기 척수의 타박상 및 골절, 출혈이나 부종에 의한 지속적인 압축을. 동맥류 클립 타박상 / 압축 모델을 모방 모두 병태 생리 학적 메커니즘 : 클립을 스냅하는 것은 타박상을 생산하고 클리핑의 기간은 골절, 출혈 또는 조직에 의한 임상 설정에서 압축이 마지막으로 중요한 이상 팽창 것을 양보, 압축 구성 요소를 나타냅니다. 사용 된 동맥류 클립은 정확하고 재현성 클리핑 힘을 보장 링 스프링에 의해 수정됩니다. 특히 헤미 절개 또는 타박상 모델이 동맥류 클립 모델을 모방 최고의 임상 비교. 흉부 손상을 입은 환자는 자궁 경부 INJ와 하반신 마비, 대부분의 환자에서 고통 동안uries는 tetraplegic 완전히 달라집니다. 자궁 코드의 해부학 적 구조는, 그러나, 흉추 또는 요추에 비해 상당한 차이를 나타내고, 따라서,이 프로토콜에서 특히 언급된다. 골수 공동 및 흉터 조직 발달 복구 및 재생을위한 장애물이다. 이러한 장벽을 골격 물질의 사용을 극복하기 유망한 접근법이다. 자기 조립 펩티드는 병변의 진원지에 직접 주입 할 수있다. 그곳에서 그들은 공동 가교 나노 섬유 지지체에 조립하고 염증과 조직 겁을 줄여 억제 환경을 개선. 경질 재료를 주입하는 동안 척수 손상의 상당한 원인이 있지만, 유체 펩티드 안전하게 심한 손상없이 추가로 주입 할 수있다. 줄기 세포 이식 전에 자기 조립 펩티드 저해 환경 개선, 따라서, 셀을 지원 Integration 경추 척수 손상 후 최종적 분화, 기능 회복.

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			<td style="width:268px;">Company</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Aneurysmal clip</td>
			<td>SharpTech</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Surgical microscope</td>
			<td>Leica</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Micro injection system</td>
			<td>World Precision Instruments, Inc.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Small animal stereotaxic instrument</td>
			<td>David Kopf Instruments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hamilton syringe</td>
			<td>Hamilton company</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Subdural pumps</td>
			<td>Alzet osmotic micro pump 1007D</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Surgical instrument</td>
			<td>Fine Science tools</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Isoflurane USP</td>
			<td>Pharmaceutical Partners of Canada Inc.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">0.9% Sodium Chloride injection USP</td>
			<td>Baxter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">7.5% Povidone iodine</td>
			<td>Purdue Pharma</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">70% Isopropyl alcohol USP</td>
			<td>GreenField Ethanol Inc.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">QL6 SAP</td>
			<td>Covidien</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">0.4% Trypan blue</td>
			<td>Gibco</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Platelet-Derived Growth Factor (PDGF)</td>
			<td>Sigma</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Epidermal Growth Factor (EGF)</td>
			<td>Sigma</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fibroblast Growth Factor (FGF)</td>
			<td>Sigma</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synergetic use of neural precursor cells and self-assembling peptides in experimental cervical spinal cord injury

척수 손상 (SCI)는 환자와 그 가족에 대한 심각한 신경 학적 손상과 심리적, 경제적, 사회적 결과를 야기한다. 임상 적으로, SCI의 50 % 이상은 경추 한 영향을 미친다. 차 부상의 결과로, 염증, 세포 사멸 및 탈수 초화를 포함한 보조기구의 폭포는 마지막으로 골수 충치 2,3의 조직 흉터 및 개발을 선도 발생합니다. 모두 세포 이식, 통합 및 재생에 물리적, 화학적 장벽을 나타냅니다. 따라서 억제 환경을 형성 및 세포 이식 및 재생을위한 지원 환경을 만들 충치를 브리징 유망한 치료 대상 4입니다. 여기서, 동맥류 클립을 사용하여 자궁 SCI의 좌상 / 압축 모델을 설명한다. 완전 절개 또는 코드의 파열이 드문 때문에이 모델은 더 임상 적으로 관련된 다른 실험 모델보다. 또한 compariso에서특히 손상 배부 컬럼, 척수 둘레 압축 유리할 나타나는 중량 드롭 모델에 N. 클립 폐력과 지속 시간은 상이한 중증도를 얻도록 조절 될 수있다. 링 스프링 정확한 교정 및 클립 힘의 불변성을 용이하게한다. 생리 학적 조건에서 합성 자기 조립 펩티드 (SAP) 나노 섬유로 자기 조립 (self-assembly) 따라서, SCI 5 응용 프로그램에 대한 호소한다. 이들은 코드의 손상을 최소화하는 병변에 직접 주입 할 수있다. 구조 조정 정책은 골수 충치를 해소함으로써, 재생 트리트먼트 손상된 코드를 갖출 수 있도록 발판을 세우는 생체 구조입니다. K2는 (QL)는 (QL6가) 다른 펩타이드에 비해 동 등 리터. (6)에 의해 도입 된 신규 SAP이며, QL6는 6 .14 일 SCI 후 중성 pH에서 β-시트로 6K2를 자기 조립 급성기, 구조 조정 프로그램 후 병변과 신경 전구 세포 (NPC)의 중심에 주입 인제는인접 등의 컬럼에 cted. 세포 생존을 지원하기 위해, 이식 7 일 동안 삼투 마이크로 펌프에 의한 성장 인자의 연속적 경막 투여와 조합된다.

<html> 전술 한 절차를 수행하면. SAP 지지체 캐비티를 브리징하고 억제 환경의 개선, 적은 조직 무섭게 및 NPC 생존의 증가를 제공 얻을도 4 윌 얻어지는 랫트 척수의 종단면을 도시 부상 사이트 SCI 후 6 주에서 QL6의 SAP 주입 및 NPC 이식 후 사주. QL6 펩티드가 성공적으로 진원지에서 집계, 코드에 주입 반그림자에 rostro - 꼬리 쪽을 확산되었다. 전자 현미경도 5에, 상기 프로그램...

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Synergetic Use of Neural Precursor Cells and Self-assembling Peptides in Experimental Cervical Spinal Cord Injury

Treating cervical spinal cord injury with both self-assembling peptides (SAP) and neural precursor cells (NPC), together with growth factors, is a promising approach to promote regeneration and recovery. A contusion/compression aneurysm clip rat model of cervical SCI and combined treatment involving SAP injection and NPC transplantation is established.

실험 경추 척수 손상의 신경 전구체 세포 및 자기 조립 펩티드의 시너지 사용

Spinal cord injuries (SCI) cause serious neurological impairment and psychological, economic, and social consequences for patients and their families. ...

synergetic-use-neural-precursor-cells-self-assembling-peptides

Research

JoVE Journal

Medicine

9.1K 조회수.  University Health Network, Krembil Neuroscience Centre. Treating cervical spinal cord injury with both self-assembling peptides (SAP) and neural precursor cells (NPC), together with growth factors, is a promising approach to promote regeneration and recovery. A contusion/compression aneurysm clip rat model of cervical SCI and combined treatment involving SAP injection and NPC transplantation is established. 

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Intraspinal Cell Transplantation for Targeting Cervical Ventral Horn in Amyotrophic Lateral Sclerosis and Traumatic Spinal Cord Injury

Respiratory compromise due to phrenic motor neuron loss is a debilitating consequence of a large proportion of human traumatic spinal cord injury (SCI) cases 1 and is the ultimate cause of death in patients with the motor neuron disorder, amyotrophic laterals sclerosis (ALS) 2.
ALS is a devastating neurological disorder that is characterized by relatively rapid degeneration of upper and lower motor neurons. Patients ultimately succumb to the disease on average 2-5 years following diagnosis because of respiratory paralysis due to loss of phrenic motor neuron innnervation of the diaphragm 3. The vast majority of cases are sporadic, while 10% are of the familial form. Approximately twenty percent of familial cases are linked to various point mutations in the Cu/Zn superoxide dismutase 1 (SOD1) gene on chromosome 21 4. Transgenic mice 4,5 and rats 6 carrying mutant human SOD1 genes (G93A, G37R, G86R, G85R) have been generated, and, despite the existence of other animal models of motor neuron loss, are currently the most highly used models of the disease.
Spinal cord injury (SCI) is a heterogeneous set of conditions resulting from physical trauma to the spinal cord, with functional outcome varying according to the type, location and severity of the injury 7. Nevertheless, approximately half of human SCI cases affect cervical regions, resulting in debilitating respiratory dysfunction due to phrenic motor neuron loss and injury to descending bulbospinal respiratory axons 1. A number of animal models of SCI have been developed, with the most commonly used and clinically-relevant being the contusion 8.
Transplantation of various classes of neural precursor cells (NPCs) is a promising therapeutic strategy for treatment of traumatic CNS injuries and neurodegeneration, including ALS and SCI, because of the ability to replace lost or dysfunctional CNS cell types, provide neuroprotection, and deliver gene factors of interest 9.
Animal models of both ALS and SCI can model many clinically-relevant aspects of these diseases, including phrenic motor neuron loss and consequent respiratory compromise 10,11. In order to evaluate the efficacy of NPC-based strategies on respiratory function in these animal models of ALS and SCI, cellular interventions must be specifically directed to regions containing therapeutically relevant targets such as phrenic motor neurons. We provide a detailed protocol for multi-segmental, intraspinal transplantation of NPCs into the cervical spinal cord ventral gray matter of neurodegenerative models such as SOD1G93A mice and rats, as well as spinal cord injured rats and mice 11.

Neural precursor transplantation is a promising strategy for protecting and/or replacing lost/dysfunctional cervical phrenic motor neurons in spinal cord injury (SCI) and the motor neuron disorder, amyotrophic laterals sclerosis (ALS). We provide a protocol for cell delivery to cervical spinal cord ventral horn in rodent models of ALS and SCI.

루게릭병과 외상 척수 상해에서 자궁암 복부 호른를 타겟팅하는 Intraspinal 세포 이식

Respiratory compromise due to phrenic motor neuron loss is a debilitating consequence of a large proportion of human traumatic spinal cord injury (SCI) ...

연구

의학

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.

쥐의 척수를 다친 후에 급성 및 만성 촉각 감각 테스트

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

A Contusive Model of Unilateral Cervical Spinal Cord Injury Using the Infinite Horizon Impactor

While the majority of human spinal cord injuries occur in the cervical spinal cord, the vast majority of laboratory research employs animal models of spinal cord injury (SCI) in which the thoracic spinal cord is injured. Additionally, because most human cord injuries occur as the result of blunt, non-penetrating trauma (e.g. motor vehicle accident, sporting injury) where the spinal cord is violently struck by displaced bone or soft tissues, the majority of SCI researchers are of the opinion that the most clinically relevant injury models are those in which the spinal cord is rapidly contused.1 Therefore, an important step in the preclinical evaluation of novel treatments on their way to human translation is an assessment of their efficacy in a model of contusion SCI within the cervical spinal cord. Here, we describe the technical aspects and resultant anatomical and behavioral outcomes of an unilateral contusive model of cervical SCI that employs the Infinite Horizon spinal cord injury impactor.
Sprague Dawley rats underwent a left-sided unilateral laminectomy at C5. To optimize the reproducibility of the biomechanical, functional, and histological outcomes of the injury model, we contused the spinal cords using an impact force of 150 kdyn, an impact trajectory of 22.5&deg; (animals rotated at 22.5&deg;), and an impact location off of midline of 1.4 mm. Functional recovery was assessed using the cylinder rearing test, horizontal ladder test, grooming test and modified Montoya's staircase test for up to 6 weeks, after which the spinal cords were evaluated histologically for white and grey matter sparing.
The injury model presented here imparts consistent and reproducible biomechanical forces to the spinal cord, an important feature of any experimental SCI model. This results in discrete histological damage to the lateral half of the spinal cord which is largely contained to the ipsilateral side of injury. The injury is well tolerated by the animals, but does result in functional deficits of the forelimb that are significant and sustained in the weeks following injury. The cervical unilateral injury model presented here may be a resource to researchers who wish to evaluate potentially promising therapies prior to human translation.

A reliable and repeatable way to produce a cervical unilateral spinal cord injury using the Infinite Horizon impactor is described. The method takes advantage of a custom designed frame and clamp to stabilize the spine. The standardized procedure and biomechanical injury parameters result in sufficient and sustained injuries.

무한 호라이즌 임팩터을 사용하여 일방적 경부 척수의 부상의 Contusive 모델

While the majority of human spinal cord injuries occur in the cervical spinal cord, the vast majority of laboratory research employs animal models of ...

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.

마우스의 제어 자궁 경부 열상 상해

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

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.

만성 척수 부상으로 개인의 호흡기 모터 제어 평가 (RMCA)를 사용하여 호흡 근육 활성화의 평가

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

A Murine Model of Cervical Spinal Cord Injury to Study Post-lesional Respiratory Neuroplasticity

A cervical spinal cord injury induces permanent paralysis, and often leads to respiratory distress. To date, no efficient therapeutics have been developed to improve/ameliorate the respiratory failure following high cervical spinal cord injury (SCI). Here we propose a murine pre-clinical model of high SCI at the cervical 2 (C2) metameric level to study diverse post-lesional respiratory neuroplasticity. The technique consists of a surgical partial injury at the C2 level, which will induce a hemiparalysis of the diaphragm due to a deafferentation of the phrenic motoneurons from the respiratory centers located in the brainstem. The contralateral side of the injury remains intact and allows the animal recovery. Unlike other SCIs which affect the locomotor function (at the thoracic and lumbar level), the respiratory function does not require animal motivation and the quantification of the deficit/recovery can be easily performed (diaphragm and phrenic nerve recordings, whole body ventilation). This pre-clinical C2 SCI model is a powerful, useful, and reliable pre-clinical model to study various respiratory and non-respiratory neuroplasticity events at different levels (molecular to physiology) and to test diverse putative therapeutic strategies which might improve the respiration in SCI patients.

Respiratory failure is the leading cause of death following a cervical spinal cord injury. Having a reproducible, quantifiable, and reliable pre-clinical animal model of respiratory failure induced by a partial cervical injury will help to understand the subsequent respiratory and non-respiratory neuroplasticity and allow testing putative repair strategies.

후 병변 호흡 신경 가소성을 연구하기 위해 자궁 경부 척수 손상의 생쥐 모델

A cervical spinal cord injury induces permanent paralysis, and often leads to respiratory distress. To date, no efficient therapeutics have been developed ...

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.

외상성 뇌 손상에 대한 제어 피질 충격 모델

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.

무선 원격 측정 시스템은 척수 절개 및 배아 신경 세포 이식 줄기와 흰쥐의 심장 혈관 기능을 모니터링 할 수

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

Neural Stem Cell Transplantation in Experimental Contusive Model of Spinal Cord Injury

Spinal cord injury is a devastating clinical condition, characterized by a complex of neurological dysfunctions. Animal models of spinal cord injury can be used both to investigate the biological responses to injury and to test potential therapies. Contusion or compression injury delivered to the surgically exposed spinal cord are the most widely used models of the pathology. In this report the experimental contusion is performed by using the Infinite Horizon (IH) Impactor device, which allows the creation of a reproducible injury animal model through definition of specific injury parameters. Stem cell transplantation is commonly considered a potentially useful strategy for curing this debilitating condition. Numerous studies have evaluated the effects of transplanting a variety of stem cells. Here we demonstrate an adapted method for spinal cord injury followed by tail vein injection of cells in CD1 mice. In short, we provide procedures for: i) cell labeling with a vital tracer, ii) pre-operative care of mice, iii) execution of a contusive spinal cord injury, and iv) intravenous administration of post mortem neural precursors. This contusion model can be utilized to evaluate the efficacy and safety of stem cell transplantation in a regenerative medicine approach.

Spinal cord injury is a traumatic condition that causes severe morbidity and high mortality. In this work we describe in detail a contusion model of spinal cord injury in mice followed by a transplantation of neural stem cells.

척수 손상의 실험 Contusive 모델에서 신경 줄기 세포 이식

Spinal cord injury is a devastating clinical condition, characterized by a complex of neurological dysfunctions. Animal models of spinal cord injury can ...

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.

척수 압축 부상의 보정 집게 모델

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