Avaliação da recuperação funcional da atividade do diafragma eupneico após hemissecção unilateral da medula espinhal cervical em ratos

Resumo

As complicações respiratórias são a principal causa de morte em indivíduos com lesão medular cervical (cSCI). Modelos animais de cSCI são essenciais para avaliações mecanicistas e estudos pré-clínicos. Aqui, apresentamos um método reprodutível para avaliar a recuperação funcional da atividade do músculo diafragma (DIAm) após hemissecção espinhal C₂ unilateral (C₂SH) em ratos.

Resumo

Após a cSCI, a ativação do DIAm pode ser afetada dependendo da extensão da lesão. O presente manuscrito descreve um modelo de hemissecção C₂ unilateral (C₂SH) de cSCI que interrompe a atividade eletromiográfica (EMG) do diafragma ipsilateral eupneico (iDIAm) durante a respiração em ratos. Para avaliar a recuperação do controle motor do diâmetro diamétrico, a extensão do déficit devido ao C₂SH deve primeiro ser claramente estabelecida. Ao verificar uma perda inicial completa de iDIAm EMG durante a respiração, a recuperação subsequente pode ser classificada como ausente ou presente, e a extensão da recuperação pode ser estimada usando a amplitude EMG. Além disso, medindo a ausência contínua de atividade EMG iDIAm durante a respiração após o período de choque espinhal agudo após C₂SH, o sucesso do C₂SH inicial pode ser validado. A medição da atividade EMG do diafragma contralateral (cDIAm) pode fornecer informações sobre os efeitos compensatórios do C₂SH, que também reflete a neuroplasticidade. Além disso, os registros de EMG DIAm de animais acordados podem fornecer informações fisiológicas vitais sobre o controle motor do DIAm após C₂SH. Este artigo descreve um método para um modelo C₂SH rigoroso, reprodutível e confiável de cSCI em ratos, que é uma excelente plataforma para estudar neuroplasticidade respiratória, atividade compensatória de cDIAm e estratégias terapêuticas e fármacos.

Introdução

Existem mais de 300.000 indivíduos com lesão medular (LM) nos Estados Unidos, aproximadamente metade dos quais tem lesões cervicais¹. Essas lesões resultam em perda significativa de bem-estar e colocam uma pressão financeira sobre os indivíduos, suas famílias e o sistema de saúde. Felizmente, a maioria dos LMEs está incompleta - fornecendo o potencial para o fortalecimento das vias poupadas¹. Essa neuroplasticidade pode permitir a recuperação de pelo menos algumas funções, incluindo a atividade do DIAm, que é importante para comportamentos ventilatórios e não ventilatórios. Assim, promover a neuropl....

Protocolo

Este protocolo foi aprovado pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Mayo Clinic (Número do Protocolo: A00003105-17-R23). Os animais do presente estudo eram uma mistura de ratos Sprague-Dawley machos e fêmeas com aproximadamente 3 meses de idade e pesando entre 200 g e 350 g. Os detalhes dos reagentes e do equipamento utilizado no estudo estão listados na Tabela de Materiais.

1. Implantação de eletrodo

1. Preparando os eletrodos
   1. Certifique-se de que o equipamento mencionado esteja disponível: (1) Fio multifilamento de aço inoxidável, (2) bisturi com lâmina #11, (3) tesoura, 4)....

Discussão

C₂ hemissecção da coluna vertebral
O procedimento descrito neste artigo enfatiza avaliações da atividade EMG DIAm que servem como validação de uma lesão espinhal C₂ que atravessa os funículos lateral e ventral enquanto poupa os funículos dorsais (Figura 2A). A abordagem cirúrgica proposta tem dois grandes benefícios. Primeiro, poupa os funículos dorsais, que preservam a função ambulatorial em ratos, enquanto ainda corta as entradas ipsi.......

Materiais

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"