German Legal Casualty Insurance (DGUV), Research Commission of the Medical Faculty of the Heinrich-Heine-University

동물의 안전과 편안함을위한 제도적 지침을 준수하고, 모든 수술 개입과 사전 및 사후 수술 동물 관리는 독일의 동물 보호 법률 북한 Rhine- 베스트 팔렌 (주 사무소, 환경 및 소비자 보호, LANUV 노르 트라 인 베스트 팔렌을 준수 제공되었다 ). 여성 위 스타 쥐의 흉부 척수 1. 전체 절개 (2백20~2백50그램) <ol><li> 척수의 준비 <ol><li> 이소 플루 란 흡입 마취를 사용하여 (1 - 2의 비율이 O / NO 2의 이소 플루 란의 3 % : 2), 카프로 펜 (피하 [SC] 5 ㎎ / ㎏)을 일시 주사. 카프로 펜과 아편 유사 프레 노르 핀 (0.02 ㎎ / ㎏ SC)의 조합을 권장합니다. 집게와 자극을 곤란에 면봉과 발 철수 반사와 가벼운 터치로 눈 뚜껑 반사가 더 이상 관찰 할 때 수술을 시작합니다. </li><li> 본체 temperatu을 유지하도록 37 ° C로 가열 된 담요 동물을 배치눈에 수술을 넣어 눈 연고 동안 재 마취 동안 건조를 방지 할 수 있습니다. </li><li> 동물의 등을 면도와 피부 소독제로 피부를 준비합니다. </li><li> 수술 블레이드와 4cm의 흉부 척추를 따라 중간 선에서 피부를 잘라 엽니 다. 이 단계에서 모든 절차에 대한 수술기구를 소독 (멸균 또는 침수는 살균) 사용합니다. </li><li> 작은 근육이 클램프를 사용하여 흉부 척추 위의 근육을 수축. </li><li> 척추 뼈가 평면 때까지 조심스럽게 뼈의 작은 조각을 클리핑하여 뼈 rongeur와 흉부 레벨 8 (Th8) 및 TH9의 가시 돌기를 제거합니다. </li><li> 극돌기 TH7에서 척추를 해제하고 후궁 절제술이 Th8 및 TH9에서 수행 될 때까지 주동이의에 꼬리에서 척추 뼈의 작은 조각을 클립하는 rongeur를 사용하여 해부학 집게를 사용합니다. 조심스럽게 한 번에 척추 뼈의 몇 가지 아주 작은 조각을 제거하여 그것을 손상시키지 않고 경막을 노출.</li><li> 가시 돌기 TH7과 Th10에서 2 안정화 클램프에 의해 백본 클램프, 척추에서 호흡 운동을 풀다하기 위해 동물을 올립니다. </li></ol></li><li> 흉부 레벨 8/9에서 척수의 절개를 완료 <ol><li> 가로 방향으로 잘 눈 가위로 뇌경막을 잘라 미세 집게와 뇌경막를 들어 올립니다. </li><li> 미세 집게와 뇌경막의 측면을 잘라 끝을 잡고 뇌경막과 arachnoidea 사이의 subarachnoidic 공간으로 척추 후크를 삽입합니다. 집게 또는 척수 후크 중 하나와 피아 또는 뇌경막에 따끔 따끔하지 않음으로써 수막의 손상을 방지. </li><li> 천천히 (PIA는 그대로입니다) 경질로 찌르 않도록주의하면서, 척수 조직을 따라 모든 것을 배치 할 후크를 돌립니다. </li><li> 간격이 척수 조직과 경막 사이의 복부 측면에서 볼 때까지 위쪽으로 2mm - 약 1 척수를 들어 올립니다. </li><li> 공간 betwee에 잘 눈에 가위를 삽입척추 훅이 자리에 남아있는 동안 n은 경질과 피아와 척수를 잘라. </li><li> 두 집게와 척수의 두 덩어리를 들어 올리고 시각적으로 완전 절개를 보장합니다. </li><li> 만성 부상으로 제어 병변 동물과 동물, 모노 필라멘트 비 흡착 9.0 스레드 중단 봉합에 의해 경질을 닫습니다. </li><li> 만성 병변에 대한 부분 1.6를 따릅니다. </li></ol></li><li> MMS의 주입 <ol><li> 척추의 각 측면에 누워 두 개의 튜브와 부상 사이트 위의 MMS를 놓고 병변 캐비티에 내려 놓습니다. </li><li> 비 흡수성 4-0 스레드 척추 측의 근육 봉합사 튜브는 MMS의 안정화를 보장한다. 이 단계에서 집게를 사용하여 MMS의 고정을 확인합니다. </li><li> 미세 가위로 절단하여 MMS 커넥터 핀을 제거합니다. </li><li> MMS는 위의 경질을 닫고 9.0 스레드를 봉합. </li><li> 진공 펌프에 하나의 튜브를 연결하고 밀봉클램핑에 의해 다른. </li><li> MMS는 루멘에 척수 젊고 아름다운 여자를 빠는 오픈 튜브를 통해 진공 펌프에 의해 MMS에 부드러운 음의 압력을 적용합니다. (10 분 최대) 몇 분 동안 부압을 적용하고 센서에 의해 모니터 (250-350 밀리바). </li><li> MMS는 가까운 튜브를 잘라 튜브를 제거합니다. 단계 1.6를 계속합니다. </li></ol></li><li> 초기 부상 후 5 주에서 만성 병변 흉터를 포함하여 척수 조직의 절제 <ol><li> 1.1.5 - 1.1.1 단계를 따릅니다. </li><li> 척수의 상단에 갈색 노란색 모양과 딱딱한 조직에 의해 흉터 조직을 식별합니다. 부드럽게 미세 집게로 잡고 미세 가위로 절단하여 흉터 조직의 표면층을 제거합니다. 이 방법으로, 척수 손상 영역을 포함하는 조직을 노출 절제술의 위치를​​ 재 - 연다. 경질 봉합이 시각적으로 식별 될 때 준비를 중지합니다. </li><li> 2 안정화 스핀에 클램프로 백본을 클램프OU를 처리 TH7과 Th10, 다음은 척추에서 호흡 운동을 풀다하기 위해 동물을 상승. </li><li> 작은 판지 눈금자 절제 될 척수 영역을 측정 (길이 : 5 mm)를 조직의 후속 제거 할 수 횡 절개 조직이 각 영역의 에지를 표시한다. </li><li> 절단 및 흡입의 조합을 통해 흉터 조직을 제거합니다. 횡 절개와 척수에서 분리 된 조직을 꺼냅니다. 이 조직의 제거를 허용하기에 충분한마다 부드러운 흡입을 사용한다. 또한, 때마다 흉터 조직의 단단한 질감, 조직의 열망이 너무 어렵게 절단이 조직을 제거하는 미세 가위를 사용합니다. </li><li> 출혈이 가라 때까지 조직 간격으로 지혈 젤라틴 스폰지의 조각 (약 5mm X 5mm X 5mm 큐브)를 삽입합니다. 이 액체로 적셔 같이 젤라틴 스폰지는 즉시 크기로 축소됩니다. </li></ol></li><li> ImplaPEG (600)의 ntation <ol><li> 37 ° C로 가열하여 주입 순수 원액 PEG (600) 1 ㎖를 준비합니다. </li><li> 젤라틴 스폰지를 제거합니다. </li><li> 10 μL 주사기 또는 10 μL 피펫을 사용하여 간격으로 PEG의 - (7 ㎕의 약 5) 충분한 양을 넣습니다. </li><li> 조심스럽게 봉지 / 경질 여분의 조각 (약 5mm × 4 ㎜)이있는 영역을 커버. </li><li> 조직 접착제 몇 방울 근육 조직 주변의 시일을 고정한다. PEG의 충전 절제술 격차의 상단에 밀봉 제를 놓습니다. 실런트의 미끄러짐을 방지하기 위해 주변의 근육 조직에 밀봉 모서리를 고정하는 조직 접착제 작은 방울을 사용한다. 참고 : 척수 조직에 조직 접착제의 누출을 피하십시오! </li></ol></li><li> 조직과 수술 후 관리의 결산 <ol><li> 꼰 흡착 4-0 스레드 중단 봉합과 계층에 대한 봉합 근육과 피부 층 </li><li> (염화나트륨을 염화나트륨 2 × 250 mL로 주입[0.9 %]) 수술 후 수분 보충을위한 36 ° C 사우스 캐롤라이나에서. 5 ML의 염화나트륨의 단일 주입은 동물의 피부를 늘릴 것이며, 동물에게 불필요한 피해가 발생할 수 있습니다. 전체 의식이 회복 될 때까지 동물 무인 두지 마십시오. </li><li> 수술 후 최소 2 일 동안 매일 카프로 펜 (SC 5 ㎎ / ㎏)을 주입한다. 3 - 이후 2 군에서 처음 2 일 동안 단일 케이지 주택의 동물. </li><li> 첫 번째 수술 후 일주일 동안 항생제 치료 (enrofloxacin의 매일 경구 투여)을 적용합니다. </li><li> 부드럽게 꼬리 지느러미하는 주동이에서 동물의 배를 통해 쓰다듬어에 의해 하루에 2 ~ 3 배에 배뇨 수동 방광를 수행합니다. 동물의 척추를 움직이지 꼬리에 동물을 들지 마십시오주의하십시오. 수동으로 전체 생존 기간 동안 매일 완전히 spinalized 동물의 방광을 무효. 주의하지 않고 동물에 의해 도달 할 수있는 높이에 음식 펠렛과 물 병을 배치주의해야자신의 hindpaws에 서. 뒷 분기 기능에 장애가되고 있지만, 동물 이동하고 수술 후 적극적으로 즉시 새장을 탐구한다. 사교적 인 그룹의 쥐를 유지하는 것이 좋습니다. </li><li> 만성 병변의 경우 흉터 절제술 전에 오주의 동물의 생존 기간을 둡니다. 팔로우 1.4 단계를 반복합니다. </li></ol></li></ol>

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	<li>Ramer, L. M., Ramer, M. S., Bradbury, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Restoring+function+after+spinal+cord+injury:+towards+clinical+translation+of+experimental+strategies.">Restoring function after spinal cord injury: towards clinical translation of experimental strategies.</a> The Lancet. Neurology. 13 (12), 1241-1256 (2014).</li><li>McDonald, J. W., Howard, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repairing+the+damaged+spinal+cord:+a+summary+of+our+early+success+with+embryonic+stem+cell+transplantation+and+remyelination.">Repairing the damaged spinal cord: a summary of our early success with embryonic stem cell transplantation and remyelination.</a> Prog. Brain Res. 137, 299-309 (2002).</li><li>Yoon, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complete+spinal+cord+injury+treatment+using+autologous+bone+marrow+cell+transplantation+and+bone+marrow+stimulation+with+granulocyte+macrophage-colony+stimulating+factor:+Phase+I/II+clinical+trial.">Complete spinal cord injury treatment using autologous bone marrow cell transplantation and bone marrow stimulation with granulocyte macrophage-colony stimulating factor: Phase I/II clinical trial.</a> Stem Cells. 25 (8), 2066-2073 (2007).</li><li>Brotchi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsic+spinal+cord+tumor+resection.">Intrinsic spinal cord tumor resection.</a> Neurosurgery. 50 (5), 1059-1063 (2002).</li><li>Estrada, V., Tekinay, A., Muller, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+ECM+mimetics.">Neural ECM mimetics.</a> Prog. Brain Res. 214, 391-413 (2014).</li><li>Tetzlaff, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Systematic+Review+of+Cellular+Transplantation+Therapies+for+Spinal+Cord+Injury.">A Systematic Review of Cellular Transplantation Therapies for Spinal Cord Injury.</a> J.Neurotrauma. 28 (8), 1611-1682 (2010).</li><li>Brazda, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mechanical+microconnector+system+for+restoration+of+tissue+continuity+and+long-term+drug+application+into+the+injured+spinal+cord.">A mechanical microconnector system for restoration of tissue continuity and long-term drug application into the injured spinal cord.</a> Biomaterials. 34 (38), 10056-10064 (2013).</li><li>Estrada, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-lasting+significant+functional+improvement+in+chronic+severe+spinal+cord+injury+following+scar+resection+and+polyethylene+glycol+implantation.">Long-lasting significant functional improvement in chronic severe spinal cord injury following scar resection and polyethylene glycol implantation.</a> Neurobiol. Dis. 67, 165-179 (2014).</li><li>Rasouli, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resection+of+glial+scar+following+spinal+cord+injury.">Resection of glial scar following spinal cord injury.</a> J.Orthop.Res. 27 (7), 931-936 (2009).</li><li>Schira, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Significant+clinical,+neuropathological+and+behavioural+recovery+from+acute+spinal+cord+trauma+by+transplantation+of+a+well-defined+somatic+stem+cell+from+human+umbilical+cord+blood.">Significant clinical, neuropathological and behavioural recovery from acute spinal cord trauma by transplantation of a well-defined somatic stem cell from human umbilical cord blood.</a> Brain. 135, 431-446 (2011).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

여기에 두 가지 수술 방법 (1) 급성 완전 절개 및 MMS 주입 및 (2) 만성 척수 병변 및 섬유 흉터 제거 플러스 PEG 매트릭스 주입 후 척수 조직 격차를 해소되게됩니다. 두 전략은 조직의 보존과 축삭의 재생뿐만 아니라 처리 된 동물의 중요한 전위의 기능 개선으로 이어질. MMS는 수술 후 회사 경막 봉합에 의해 척수 내에서 MMS의 적절한 고정을 주입 중요한 기술 단계입니다. MMS는 ?...

척수 외상뿐만 아니라 임의의 재생 반응을 방해 조직 결함에서 축삭 그러나 상기 결과의 손실에 이르게 (검토를 위해, 2 참조). 척수 조직은 종종 및 병변 주변 낭종 형성이나 구멍을 선도 차 변성을 통해 손실됩니다. 대부분의 실험적인 치료 개입은 건강한 조직의 나머지 테두리 부분 절개, 호감이나 타박상 부상 등 불완전 척수 손상에 초점을 맞 춥니 다. 종양 절제 등의 외상 사고 나 수술 개입으로 인한 총 transections 같은 완전한 상해를 들어, 매우 제한된 치료 옵션 오늘 3,4 사용할 수 있습니다. 완전한 절개 후 척추 밑둥에 수축​​ 티슈 결과 정비사 장력 척수에 작은 갭을두고. 대부분의 전략은 조직, 세포 또는 매트릭스 5,6이 격차를 채우기에 초점을 맞 춥니 다. 여기서, 다른 전략신규 마이크로 장치 (7)를 사용하여 분리 된 덩어리 즉 재 적응되게한다. 두 덩어리를 재 적응할하기 위해 기계적 힘이 (도 1)을 달성하기 위해 약간의 음압으로 적용되어야한다. 기계적 마이크로 시스템 (MMS)의 출구 배관 시스템을 구비 벌집 구멍 (도 1a)과 함께 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA)의 멀티 채널 시스템이다. 이는 쥐 (도 1C)의 전체 척추 절개 인한 조직 갭으로 주입된다. 하나의 튜브는 MMS (도 1D)에 부압을 적용하기 위해 진공 펌프에 연결될 수있다. 압력은 압력 (그림 1B) 해제 될 때 장소에서 조직을 유지하기 위해 마이크로 벽이있는 MMS의 벌집 모양의 구멍에 연결이 끊어진 척수 젊고 아름다운 여자를 가져옵니다. 튜브는 수술 후 그대로 순서대로 삼투압 미니 펌프에 부착 될 수있다병변 코어 (그림 1E-F)에 물질을 주입합니다. 척수 척추 종양의 수술 적 제거 또는 지금까지 MMS에 의해 극복 할 수없는 몇 밀리미터, 많은 조직 격차로 이어지는 단단한 만성 병변 흉터에서 전체 병변 결과의 또 다른 유형의 급성 절개 게다가. 척수 외상 환자의 대부분은 만성 상처 겪는다. 이들 환자에있어서, 완전히 개발 흉터 병변 코어를 차지한다. 병변의 흉터 제거 수술은 현재 실험 SCI 8,9 후에 조사되는 치료를위한 개념이다. 절제 과정 자체가 상당한 추가적인 손상을 초래하지 않고 수행 할 수 있지만, 얻어지는 조직 갭 척수 손상의 구체적인 경우에 가능하고 조직의 재생을 촉진하고, 적절한 행렬, 신경 섬유의 재생과 함께 가교 될 필요 유지 된 운동 기능을 촉진합니다. 그것은이었다저 분자량 폴리에틸렌 글리콜 (PEG 600)가 이러한 목적에 매우 적합한 재료 인 것을 발견했다. 면역 원성 및 매우 낮은 점도의 그것의 부족은 주변 조직에 원활하게 통합 할 수 있습니다. 매우 중요 - - 내림차순 소형 수초 (8)에 의해 섬유 책자뿐만 아니라 ensheathment 오름차순의 축삭의 재생 및 신장 생체 고분자의 삽입 혼자 내피 세포, 말초 슈반 세포와 성상 세포, 등 유익한 세포의 침윤을 촉진한다. 이러한 재생 응답이 오래 기능 개선 수반되는 것으로 밝혀졌다. 흉터 조직 및 PEG (600)의 후속 주입 절제술의 조합은 실질적으로 척수 조직의 결함을 해소하는 안전하고 간단하면서도 매우 효율적인 수단을 제공한다.

<table><tbody><tr><td>PEG 600 Ph Eur&amp;nbsp;</td><td>Merck/VWR&amp;nbsp;</td><td>8,170,041,000</td><td></td></tr><tr><td>Gelastypt gelatine sponge&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>sanofi Aventis</td><td>PZN-8789582</td><td></td></tr><tr><td>Nescofilm Sealant&amp;nbsp;</td><td>Roth</td><td>2569.1</td><td></td></tr><tr><td>Baytril</td><td>Bayer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rimadyl (Carpofen)</td><td>Pfizer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Forene (Isoflurane)</td><td>Abbvie</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kodan (skin disinfectant)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Histoacryl (tissue glue)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Friedman-Pearson Rongeur, 1 mm cup, straight&amp;nbsp;</td><td>Fine Science Tools</td><td>16020-14</td><td></td></tr><tr><td>Two-in-one Micro Spatula - 12 cm&amp;nbsp;</td><td>Fine Science Tools</td><td>10091-12</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #7 Forceps - Inox Medical&amp;nbsp;</td><td>Fine Science Tools</td><td>11273-20</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #5/45 Forceps - Inox Medical&amp;nbsp;</td><td>Fine Science Tools</td><td>11253-25</td><td></td></tr><tr><td>Spinal cord hook&amp;nbsp;</td><td>Fine Science Tools</td><td>10162-12</td><td></td></tr><tr><td>Scissors&amp;nbsp;</td><td>Fine Science Tools</td><td>14078-10</td><td></td></tr><tr><td>Clamp&amp;nbsp;</td><td>Aesculap</td><td>EA016R</td><td></td></tr><tr><td>Ethicon Vicryl 4-0</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bepanthen Augen- und Nasensalbe</td><td>Bayer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Anatomical forceps&amp;nbsp;</td><td>Fine Science Tools</td><td>11000-13</td><td></td></tr><tr><td>Self-retaining retractor&amp;nbsp;</td><td>Fine Science Tools</td><td>17008-07</td><td></td></tr><tr><td>Skin clamp&amp;nbsp;</td><td>Fine Science Tools</td><td>13008-12</td><td></td></tr><tr><td>Aluspray&amp;nbsp;</td><td>Selectavet</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

experimental strategies to bridge large tissue gaps in the injured spinal cord after acute and chronic lesion

척수 손상 (SCI) 축삭의 재생을 방해 병변 코어의 흉터 형성 한 후. 척수 종양 절제 또는 유입 및 환부 넘어 일반 조직 복구뿐만 아니라 신경 섬유 재생 성장 촉진에 도움을 줄 수 외상성 사고로 인한 조직 결함 모독 후 상처 부위를 브리징. 두 실험적인 치료 전략을 제시하는 일 : 급성 완전히 횡단 흉부 쥐의 척수에 신규 마이크로 디바이스 (1) 이식이 척수 조직 덩어리를 절단하고, 만성 병변 쥐의 SCI 사이트 (2) 폴리에틸렌 글리콜 충전 후 재 적응할하기 흉터 절제술. 이 모델의 만성 척수 병변은 치료 전에 오주을 입은 한 완전한 척수 절개입니다. 두 방법은 최근에 매우 유망한 결과와 승진 축삭 재성장, 유익한 세포 침윤 및 기능 개선을 달성척수 손상의 쥐 모델이다. 기계적 마이크로 시스템 (MMS)가 MMS에 부압을 적용하기위한 출구 튜브 시스템과 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA)로 구성된 멀티 - 채널 시스템 루멘 따라서 허니컴 구조의 구멍에 척수 덩어리 당기는. 1 밀리 조직의 간극에 주입 한 후, 조직 장치로 흡입된다. 또한, MMS의 내벽은 잘 조직 접착 미세 구조화된다. 만성 척수 손상 방식의 경우에는 척수 조직 - 흉터 채워진 병변 영역을 포함한 - 길이 4mm의 면적에 걸쳐 절제된다. 미세 수술 흉터 절제술 후 결과 캐비티 세포 침윤, 혈관 재, 축삭 재생 및 생체 내에서조차 컴팩트 재유 수화를위한 훌륭한 기질을 제공하기 위해 발견 된 폴리에틸렌 글리콜 (PEG 600)으로 가득합니다.

조직 보존, 축삭 재성장 및 척수의 급성 완전 절개 후 MMS 주입의 기능 혜택 MMS의 급성 주입이 완전히 횡단 척수 젊고 아름다운 여자를 안정화 및 조직 (B 대 그림 2A)의 수축을 감소 것을 증명한다. 시상 부분에서 트리 크롬 염색에 의해 가시화 된 바와 같이, 병변 코어의 섬유 성 흉터의 녹색 결합 조직 염색 MMS 이식 동물 <str...

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Experimental Strategies to Bridge Large Tissue Gaps in the Injured Spinal Cord after Acute and Chronic Lesion

Severe spinal cord injuries often result in tissue defects. Two possibilities are described to successfully bridge such gaps to promote tissue adaptation, regenerative responses and functional improvement in rats via implantation of a mechanical microconnector system after acute injury and five weeks after complete spinal cord transection.

실험 전략은 급성 및 만성 병변 후 부상 척수에서 큰 조직의 차이를 극복하기

After a spinal cord injury (SCI) a scar forms in the lesion core which hinders axonal regeneration. Bridging the site of injury after an insult to the ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.9K 조회수.  Heinrich-Heine-University Medical Center. Severe spinal cord injuries often result in tissue defects. Two possibilities are described to successfully bridge such gaps to promote tissue adaptation, regenerative responses and functional improvement in rats via implantation of a mechanical microconnector system after acute injury and five weeks after complete spinal cord transection.

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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 ...

연구

의학

Combining Peripheral Nerve Grafting and Matrix Modulation to Repair the Injured Rat Spinal Cord

Traumatic injury to the spinal cord (SCI) causes death of neurons, disruption of motor and sensory nerve fiber (axon) pathways and disruption of communication with the brain. One of the goals of our research is to promote axon regeneration to restore connectivity across the lesion site. To accomplish this we developed a peripheral nerve (PN) grafting technique where segments of sciatic nerve are either placed directly between the damaged ends of the spinal cord or are used to form a bridge across the lesion. There are several advantages to this approach compared to transplantation of other neural tissues; regenerating axons can be directed towards a specific target area, the number and source of regenerating axons is easily determined by tracing techniques, the graft can be used for electrophysiological experiments to measure functional recovery associated with axons in the graft, and it is possible to use an autologous nerve to reduce the possibility of graft rejection. In our lab we have performed both autologous (donor and recipient are the same animal) and heterologous (donor and recipient are different animals) grafts with comparable results. This approach has been used successfully in both acute and chronic injury situations. Regenerated axons that reach the distal end of the PN graft often fail to extend back into the spinal cord, so we use microinjections of chondroitinase to degrade inhibitory molecules associated with the scar tissue surrounding the area of SCI. At the same time we have found that providing exogenous growth and trophic molecules encourages longer distance axonal regrowth into the spinal cord. Several months after transplantation we perform a variety of anatomical, behavioral and electrophysiological tests to evaluate the recovery of function in our spinal cord injured animals. This experimental approach has been used successfully in several spinal cord injury models, at different levels of injury and in different species (mouse, rat and cat). Importantly, the peripheral nerve grafting approach is effective in promoting regeneration by acute and chronically injured neurons.

Traumatic injury to the spinal cord disrupts communication with the brain. To restore lost connectivity we utilize a peripheral nerve graft to provide a substratum for regenerating fibers in combination with neurotrophic factors and matrix-modulating enzymes to remove inhibitory molecules to promote long distance growth.

부상당한 쥐 척수를 복구하는 주변 신경 이식과 매트릭스 변조를 결합

Traumatic injury to the spinal cord (SCI) causes death of neurons, disruption of motor and sensory nerve fiber (axon) pathways and disruption of ...

생물학

Promotion of Survival and Differentiation of Neural Stem Cells with Fibrin and Growth Factor Cocktails after Severe Spinal Cord Injury

Neural stem cells (NSCs) can self-renew and differentiate into neurons and glia. Transplanted NSCs can replace lost neurons and glia after spinal cord injury (SCI), and can form functional relays to re-connect spinal cord segments above and below a lesion. Previous studies grafting neural stem cells have been limited by incomplete graft survival within the spinal cord lesion cavity. Further, tracking of graft cell survival, differentiation, and process extension had not been optimized. Finally, in previous studies, cultured rat NSCs were typically reported to differentiate into glia when grafted to the injured spinal cord, rather than neurons, unless fate was driven to a specific cell type. To address these issues, we developed new methods to improve the survival, integration and differentiation of NSCs to sites of even severe SCI. NSCs were freshly isolated from embryonic day 14 spinal cord (E14) from a stable transgenic Fischer 344 rat line expressing green fluorescent protein (GFP) and were embedded into a fibrin matrix containing growth factors; this formulation aimed to retain grafted cells in the lesion cavity and support cell survival. NSCs in the fibrin/growth factor cocktail were implanted two weeks after thoracic level-3 (T3) complete spinal cord transections, thereby avoiding peak periods of inflammation. Resulting grafts completely filled the lesion cavity and differentiated into both neurons, which extended axons into the host spinal cord over remarkably long distances, and glia. Grafts of cultured human NSCs expressing GFP resulted in similar findings. Thus, methods are defined for improving neural stem cell grafting, survival and analysis of in vivo findings.

Fibrin matrices containing growth factors were used to retain grafted neural stem cells into sites of complete spinal cord transection. Grafted cells completely filled the lesion cavity and differentiated into multiple neural cell types, including neurons that extended axons into host spinal cord over long distances.

중증 척수 손상 후 섬유소 및 성장 인자 칵테일 신경 줄기 세포의 생존 및 분화 촉진

Neural stem cells (NSCs) can self-renew and differentiate into neurons and glia. Transplanted NSCs can replace lost neurons and glia after spinal cord ...

신경과학

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

Spinal cord injuries (SCI) cause serious neurological impairment and psychological, economic, and social consequences for patients and their families. Clinically, more than 50% of SCI affect the cervical spine1. As a consequence of the primary injury, a cascade of secondary mechanisms including inflammation, apoptosis, and demyelination occur finally leading to tissue scarring and development of intramedullary cavities2,3. Both represent physical and chemical barriers to cell transplantation, integration, and regeneration. Therefore, shaping the inhibitory environment and bridging cavities to create a supportive milieu for cell transplantation and regeneration is a promising therapeutic target4. Here, a contusion/compression model of cervical SCI using an aneurysm clip is described. This model is more clinically relevant than other experimental models, since complete transection or ruptures of the cord are rare. Also in comparison to the weight drop model, which in particular damage the dorsum columns, circumferential compression of the spinal cord appears advantageous. Clip closing force and duration can be adjusted to achieve different injury severity. A ring spring facilitates precise calibration and constancy of clip force. Under physiological conditions, synthetic self-assembling peptides (SAP) self-assemble into nanofibers and thus, are appealing for application in SCI5. They can be injected directly into the lesion minimizing damage to the cord. SAPs are biocompatible structures erecting scaffolds to bridge intramedullary cavities and thus, equip the damaged cord for regenerative treatments. K2(QL)6K2 (QL6) is a novel SAP introduced by Dong et al.6 In comparison to other peptides, QL6 self-assembles into &#946;-sheets at neutral pH6.14 days after SCI, after the acute stage, SAPs are injected into the center of the lesion and neural precursor cells (NPC) are injected into adjacent dorsal columns. In order to support cell survival, transplantation is combined with continuous subdural administration of growth factors by osmotic micro pumps for 7 days.

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. ...

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 ...

Investigating Functional Regeneration in Organotypic Spinal Cord Co-cultures Grown on Multi-electrode Arrays

Adult higher vertebrates have a limited potential to recover from spinal cord injury. Recently, evidence emerged that propriospinal connections are a promising target for intervention to improve functional regeneration. So far, no in vitro model exists that grants the possibility to examine functional recovery of propriospinal fibers. Therefore, a representative model that is based on two organotypic spinal cord sections of embryonic rat, cultured next to each other on multi-electrode arrays (MEAs) was developed. These slices grow and, within a few days in vitro, fuse along the sides facing each other. The design of the used MEAs permits the performance of lesions with a scalpel blade through this fusion site without inflicting damage on the MEAs. The slices show spontaneous activity, usually organized in network activity bursts, and spatial and temporal activity parameters such as the location of burst origins, speed and direction of their propagation and latencies between bursts can be characterized. Using these features, it is also possible to assess functional connection of the slices by calculating the amount of synchronized bursts between the two sides. Furthermore, the slices can be morphologically analyzed by performing immunohistochemical stainings after the recordings. 
Several advantages of the used techniques are combined in this model: the slices largely preserve the original tissue architecture with intact local synaptic circuitry, the tissue is easily and repeatedly accessible and neuronal activity can be detected simultaneously and non-invasively in a large number of spots at high temporal resolution. These features allow the investigation of functional regeneration of intraspinal connections in isolation in vitro in a sophisticated and efficient way.

Here we present a protocol that is based on spinal cord slices cultured on multi-electrode arrays to study functional regeneration of propriospinal connections in vitro.

다중 전극 배열에 성장의 Organotypic 척수 공동 문화 기능 재생 조사

Adult higher vertebrates have a limited potential to recover from spinal cord injury. Recently, evidence emerged that propriospinal connections are a ...

Transplantation of Schwann Cells Inside PVDF-TrFE Conduits to Bridge Transected Rat Spinal Cord Stumps to Promote Axon Regeneration Across the Gap

Among various models for spinal cord injury in rats, the contusion model is the most often used because it is the most common type of human spinal cord injury. The complete transection model, although not as clinically relevant as the contusion model, is the most rigorous method to evaluate axon regeneration. In the contusion model, it is difficult to distinguish regenerated from sprouted or spared axons due to the presence of remaining tissue post injury. In the complete transection model, a bridging method is necessary to fill the gap and create continuity from the rostral to the caudal stumps in order to evaluate the effectiveness of the treatments. A reliable bridging surgery is essential to test outcome measures by reducing the variability due to the surgical method. The protocols described here are used to prepare Schwann cells (SCs) and conduits prior to transplantation, complete transection of the spinal cord at thoracic level 8 (T8), insert the conduit, and transplant SCs into the conduit. This approach also uses in situ gelling of an injectable basement membrane matrix with SC transplantation that allows improved axon growth across the rostral and caudal interfaces with the host tissue.

This article describes a technique to insert a hollow conduit between the spinal cord stumps after complete transection and fill with Schwann cells (SCs) and injectable basement membrane matrix in order to bridge and promote axon regeneration across the gap.

PVDF TrFE 도관 격차에 걸쳐 축 삭 재생을 촉진 하 Transected 쥐 척수 젊고 아름 다운 여자를 다리 안에 이식 Schwann 세포

Among various models for spinal cord injury in rats, the contusion model is the most often used because it is the most common type of human spinal cord ...

Spinal Cord Lateral Hemisection and Asymmetric Behavioral Assessments in Adult Rats

Incomplete spinal cord injury (SCI) often leads to impairments of sensorimotor functions and is clinically the most frequent type of SCI. Human Brown-S&#233;quard syndrome&#160;is a common type of incomplete SCI caused by a lesion to one half of the spinal cord which results in paralysis and loss of&#160;proprioception&#160;on the same (or ipsilesional) side as the injury, and loss of pain and temperature sensation on the opposite (or contralesional) side. Adequate methodologies for producing a spinal cord lateral hemisection (HX) and assessing neurological impairments are essential to establish a reliable animal model of Brown-S&#233;quard syndrome. Although lateral hemisection model plays a pivotal role in basic and translational research, standardized protocols for creating such a hemisection and assessing unilateralized function are lacking. The goal of this study is to describe step-by-step procedures to produce a rat spinal lateral HX at the 9th thoracic (T9) vertebral level. We, then, describe a combined behavior scale for HX (CBS-HX) that provides a simple and sensitive assessment of asymmetric neurological performance for unilateral SCI. The CBS-HX, ranging from 0 to 18, is composed of 4 individual assessments which include unilateral hindlimb stepping (UHS), coupling, contact placing, and grid walking. For CBS-HX, the ipsilateral and contralateral hindlimbs are assessed separately. We found that, after a T9 HX, the ipsilateral hindlimb showed impaired behavior function whereas the contralateral hindlimb showed substantial recovery. The CBS-HX effectively discriminated behavioral functions between ipsilateral and contralateral hindlimbs and detected temporal progression of recovery of the ipsilateral hindlimb. The CBS-HX components can be analyzed separately or in combination with other measures when needed. Although we only provided visual descriptions of the surgical procedures and behavioral assessments of a thoracic HX, the principle may be applied to other incomplete SCIs and at other levels of the injury.

Here we describe surgical procedures to produce a reliable spinal cord lateral hemisection (HX) at the 9th thoracic level in adult rats and neurobehavioral assessments designed for detecting asymmetric deficits after such a unilateral injury.

성인 쥐의 척수 측삭 절제술 및 비대칭 행동 평가

Incomplete spinal cord injury (SCI) often leads to impairments of sensorimotor functions and is clinically the most frequent type of SCI. Human ...

Thoracic Spinal Cord Hemisection Surgery and Open-Field Locomotor Assessment in the Rat

Spinal cord injury (SCI) causes disturbances in motor, sensory, and autonomic function below the level of the lesion. Experimental animal models are valuable tools to understand the neural mechanisms involved in locomotor recovery after SCI and to design therapies for clinical populations. There are several experimental SCI models including contusion, compression, and transection injuries that are used in a wide variety of species. A hemisection involves the unilateral transection of the spinal cord and disrupts all ascending and descending tracts on one side only. Spinal hemisection produces a highly selective and reproducible injury in comparison to contusion or compression techniques that is useful for investigating neural plasticity in spared and damaged pathways associated with functional recovery. We present a detailed step-by-step protocol for performing a thoracic hemisection at the T8 vertebral level in the rat that results in an initial paralysis of the hindlimb on the side of the lesion with graded spontaneous recovery of locomotor function over several weeks. We also provide a locomotor scoring protocol to assess functional recovery in the open-field. The locomotor assessment provides a linear recovery profile and can be performed both early and repeatedly after injury in order to accurately screen animals for appropriate time points in which to conduct more specialized behavioral testing. The hemisection technique presented can be readily adapted to other transection models and species, and the locomotor assessment can be used in a variety of SCI and other injury models to score locomotor function.

The rat thoracic spinal hemisection is a valuable and reproducible model of unilateral spinal cord injury to investigate the neural mechanisms of locomotor recovery and treatment efficacy. This article includes a detailed step-by-step guide to perform the hemisection procedure and to assess locomotor performance in an open-field arena.

쥐의 흉척 척수 위축 수술 및 개방운동 운동 평가

Spinal cord injury (SCI) causes disturbances in motor, sensory, and autonomic function below the level of the lesion. Experimental animal models are ...

A Minimally Invasive, Fast Spinal Cord Lateral Hemisection Technique for Modeling Open Spinal Cord Injuries in Rats

Open spinal cord injury techniques modeling laceration-like injuries are time-consuming and invasive because they involve laminectomy. This new technique eliminates laminectomy by removing two spinous processes and lifting, then tilting the caudal vertebral arch. The surgical area opens up without the need for laminectomy. Lateral hemisection is then performed with direct visible control under a microscope. The trauma is minimized, requiring only a small bone wound. 
This technique has several advantages: it is faster and, therefore, less of a burden for the animal, and the bone wound is smaller. Because the laminectomy is eliminated, there is less chance for unwanted injury to the spinal cord, and there are no bone splinters that can cause problems (bone splinters embedded in the spinal cord can cause swelling and secondary damage). The vertebral canal remains intact. The main limitation is that the hemisection can only be performed in the intervertebral spaces. 
The results show that this technique can be performed much faster than the traditional surgical approach, using laminectomy (11 min vs. 35 min). This technique can be useful for researchers working with animal models of open spinal cord injury as it is widely adaptable and does not require any additional specialized instrumentation.

Here, we describe a new, fast technique modeling open spinal cord injury in rats that eliminates laminectomy. Lateral hemisection is performed while viewing through a microscope. The technique is versatile and can also be used in the cervical, thoracic, and lumbar regions of the spinal cord of other animals.

쥐의 개방성 척수 손상 모델링을 위한 최소 침습적이고 빠른 척수 측면 반절제 기술

Open spinal cord injury techniques modeling laceration-like injuries are time-consuming and invasive because they involve laminectomy. This new technique ...