JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Мы разработали поясничную межпозвонковую модель дегенерации диска мыши путем ресекции L3-L5 спиновых процессов наряду с над- и межколовых связок и отслоения параспинозных мышц.

Аннотация

Межпозвонковая дегенерация диска (IDD) является распространенным патологическим изменением, ведущим к боли в пояснице. Необходимы соответствующие модели животных для понимания патологических процессов и оценки новых препаратов. Здесь мы представили хирургически индуцированной поясничной нестабильности позвоночника (LSI) мыши модель, которая развивается IDD, начиная с 1 недели после операции. В деталях мышь под наркозом оперировали разрезом нижней части спинки спинного сустава, L3-L5 спинозговой экспозицией процессов, отслоением параспинозных мышц, ресекцией процессов и связок, закрытием кожи. Для наблюдения были выбраны L4-L5 IVD. Модель LSI развивает поясничный IDD по пористости и гипертрофии в конечных пластинах на ранней стадии, уменьшение объема межпозвонкового диска, усадка в ядре пульпу на промежуточной стадии, и потеря костной массы поясничных позвонков (L5) на более позднем этапе. Модель мыши LSI имеет преимущества сильной работы, не требует специального оборудования, воспроизводимости, недорогой, и относительно короткий период развития IDD. Тем не менее, операция LSI по-прежнему травма, которая вызывает воспаление в течение первой недели после операции. Таким образом, эта модель животного подходит для изучения поясничного IDD.

Введение

Межпозвонковая дегенерация диска (IDD) широко наблюдается у пожилых людей и даже молодых людей, вызванных многимифакторами 1. Хирургия для пациентов, которые страдают от IDD, вызывая боли в пояснице и нарушения движения, как правило, выполняется на более поздней стадии или в тяжелых случаях и имеет потенциальные риски, такие как несоюз илиинфекция 2. Идеальное неосуществимое лечение требует всестороннего понимания механизма ИДД. Модель IDD животных служит важным инструментом для изучения механизма IDD и оценки лечения IDD.

Более крупные животные были выбраны для IDD моделей, таких как приматы, овцы, козы, собаки и кролики из-за их сходства с анатомической структурой человека в значительной степени и сильной оперируемости с точки зрения размера межпозвоночных дисков (IVDs)3,4,5,6,7,8. Тем не менее, эти модели животных являются трудоемкими и экономическиинтенсивными 9. Мышь IVD является плохое представление человека IVD на основе геометрических измерений соотношения сторон, ядра пульпус к соотношению области диска, и нормализованнойвысоты 10. Несмотря на разницу в размерах, мышь поясничного сегмента IVD обладает механическими свойствами, похожими на IVD человека, такими как сжатие и жесткостьксерсиона 11. Кроме того, модель мыши IDD имеет преимущество низкой стоимости, относительно короткие разработки IDD, и больше вариантов для генетически модифицированных животных и антител, используемых в дальнейшихмеханистических исследований 12,13,14,15.

Экспериментальные модели IDD отличаются от индукторов и приложений. Например, дегенерация внеклеточной матрицы (ECM), вызванная коллагеназой, подходит для исследования регенерации ECM16. Генетически модифицированный фенотип подходит для изучения функции гена в процессе IDD и в генетической терапии17. Annulus волокнистый разрез и дым модели имитируют травмы и не-воспаление индуцированной IDD12,18.

Нестабильность позвоночника (СИ) приводит к нестабильному позвоночнику, который находится не в оптимальном состоянии равновесия. Это может быть вызвано ненормальным движением поясничного сегмента движения из-за слабости окружающих поддерживающих тканей, таких как связки и мышцы. Он также часто видели после операции синтеза позвоночника19. SI считается основной причиной IDD. Таким образом, мы стремимся разработать модель СИ мышей (сосредоточены на поясничном отделе позвоночника), который имитирует процессидентификации человека 20,21.

В протоколе мы ввели процедуру установления поясничной нестабильности позвоночника (LSI) мышиной модели путем ресекции поясничной трети (L3) до поясничного пятого (L5) спинных процессов наряду с надпозиционными и межспинистыми связками(рисунок 1A,B). Модель животных развивает IDD уже через 1 неделю после операции, о чем свидетельствуют гипертрофия и пористость в конечных пластинах (EPs). Объем IVD начинает уменьшаться через 2 недели после операции в течение 16 недель вместе с увеличенным показателем IVD, что указывает на степень IDD. Мы считаем, что подробная и визуализирована процедура полезна для исследователей, чтобы установить модель мыши LSI в своей лаборатории и применять к исследованиям IDD по мере необходимости.

протокол

Описанные исследования соответствуют Руководящим принципам по уходу и использованию лабораторных животных Национальных институтов здравоохранения и были одобрены Шанхайский университет традиционной китайской медицины уход за животными и использования комитета. Все хирургические манипуляции проводились под глубокой анестезией, и животные не испытывают боли ни на одном этапе во время процедуры.

1. Предостановимая подготовка

  1. Стерилизация инструмента: Паровая стерилизация хирургических инструментов в автоклаве (121 градус по Цельсию в течение 15 минут) до операции. Упакуйте инструменты в металлический контейнер и поддерживайте их до тех пор, пока они не будут использованы в операции.
  2. Хирургия установки платформы: Назначить скамейке площадью не менее 60 см х 60 см для операции. Очистите поверхность территории 75% алкоголем и накройте одноразовым медицинским полотенцем. Поместите стерильный пакет хирургических инструментов, реагентов, хирургических предметов на одноразовое медицинское полотенце в верхней части 1/3 области. Оставьте оставшиеся 2/3 площади чистыми для хирургической операции. Добавьте хотпад под хирургическую площадку для тепловой поддержки.
  3. Подготовка животных
    1. Поместите животное (C57BL/6J мышей, мужчин, 8-недельный) в индукционной камере. Включите испаритель на уровне индукции 4% для изофлюрана и 4 л/мин для кислорода. После того, как животное полностью обезболено, поддерживать анестезию с конусом носа и анестезии доставки на уровне 1,5% для изофлюрана и 0,4 л / мин для кислорода во время операции. Мониторинг животного для дыхания.
    2. Нанесите хлортетрациклин гидрохлорид глаз мазь для предотвращения сухости роговицы во время операции.
    3. Бритье хирургической области на спинной поверхности от нижней грудной области до верхней части сакральной области с помощью небольшого триммера животных. Удалите бритый мех салфетками.
    4. Нанесите крем на бритую область и оставьте там не более 3 минут. Снимите крем с марлей и промойте 2 мл 0,9% стерильного солевого раствора.
    5. Поместите изготовленную на заказ хирургическую цилиндрическую площадку(рисунок 2A) под брюшную полость мыши, чтобы поднять поясничный отдел позвоночника и облегчить хирургическую операцию.

2. Воздействие поясничного третьего до поясничного пятого (L3-L5)спинных процессов

  1. Используйте указательный палец, чтобы коснуться подкожных спинных процессов поясничных позвонков, которые являются более внешними, и сравнить с грудными позвонками и сакральными позвонками для определения поясничной области.
  2. Промыть кожу с помощью 75% алкоголя. Выполните 3-4 см средней линии кожи разрез над областью пиломатериалов от середины грудной области до бедра с помощью скальпеля лезвие подвергать фасции.
  3. Определите поясничный отдел позвоночника по морфологии задней фасции, вставленной на кончики спинных процессов. В деталях, третий поясничный (L3) к первому сакральной (S1) фасции отличаются от других фасции их "V" формы. Последний наконечник "V" соединяется с первой сакральной (S1) фасцией и первый наконечник "V" соответствует спиновому процессу L3 (рисунок 2B).
  4. Сделайте задние параспинозные разрезы мышц вдоль спинных процессов от L3 до L5 с обеих сторон боковой с лезвиемскальпеля (рисунок 2C). Контролировать глубину разреза к граням, чтобы уменьшить кровоизлияние.
  5. Разделите мышечные слои, используя два офтальмологических типса, чтобы подвергать L3 L5 спинозговых процессов и надспинозных связок.

3. Ресекция L3-L5 спинных процессов вместе с связками

  1. Отдельные отдельные спинные процессы, отрезав межспиновые связки с помощью ножниц Венеры(рисунок 2D).
  2. Resect L3-L5 спинных процессов вместе с межспинозных связок с ножницами Венеры (Рисунок 2E).
  3. Шов разреза кожи стерильным шелком плетеный (размер шва 5.0) без присоединения парапозвоночных мышц.
  4. Применить хлортетрациклин гидрохлорид глаз мазь для хирургического сайта.
  5. Администрирование Бупренорфин-SR (25 uL на грамм веса мыши) сразу после операции LSI для анальгезии.
  6. Поместите животных в теплую камеру и следите во время восстановления после анестезии. Мониторинг потребления пищи и воды, прежде чем вернуть животных в домашнюю клетку.
  7. Мониторинг животного один раз в день в течение первых 3 дней после операции. Зверь должен иметь нормальный аппетит и должен исцелить без признаков гноя, кровоизлияния или отеков. Они могут иметь незначительные нарушения в передвижении.
  8. Проводить фиктивные операции только путем отслоения задних парапозвоночных мышц от позвонков L3-L5.

Результаты

Модель мыши LSI применяется в исследованиях механизма IDD, лечения IDD, дегенерации эндплейт (EP), такой как склероз, и сенсорной иннервации в EP20,21,22,23. Мышь LSI разрабатывает IDD и EP дегенеративные изменения, как было определен...

Обсуждение

Мы разработали модель поясничной нестабильности позвоночника мыши на основе модели мыши шейного спондилоза, в которой задние парапозвонковые мышцы из позвонков были отделены и спинные процессы вместе с супраспинозными и межспыльными связками были resected25. Мы провели анал?...

Раскрытие информации

Авторов нечего раскрывать.

Благодарности

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (81973607) и Основными исследованиями и разработками лекарственных препаратов (2019-X09201004-003-032) от Министерства науки и техники Китая.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Chlortetracycline Hydrochloride Eye OintmentShanghai General Pharmaceutical Co., Ltd.H31021931Prevent eye dry, Prevent wound infection
C57BL/6J male miceTian-jiang Pharmaceuticals Company (Jiangsu, CN)SCXK2018-0004Animal model
Disposable medical towelHenan Huayu Medical Devices Co., Ltd.20160090Platform for surgical operation
Inhalant anesthesia equipmentMIDMARKMatrx 3000Anesthesia
IsofluraneShenzhen RWD Life Technology Co., Ltd.1903715Anesthesia
Lidocaine hydrochlorideShandong Hualu Pharmaceutical Co., Ltd.H37022839Pain relief
Medical suture needleShanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd.20S0401JSuture skin
Ophthalmic forcepsShanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Surgical Instruments FactoryJD1050Clip the skin
Ophthalmic scissors(10cm)Shanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Surgical Instruments FactoryY00030Skin incision
silk braidedShanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd.11V0820Suture skin
Small animal trimmerShanghai Feike Electric Co., Ltd.FC5910Hair removal
Sterile surgical blades(12#)Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd.35T0707Muscle incision
Veet hair removal creamRECKITT BENCKISER (India) LtdNAHair removal
Venus shearsMingren medical equipmentLength:12.5cmClip the muscle and spinous process

Ссылки

  1. Makino, H., et al. Lumbar disc degeneration progression in young women in their 20's: a prospective ten-year follow up. Journal of Orthopaedic Science: Official Journal of the Japanese Orthopaedic Association. 22 (4), 635-640 (2017).
  2. Lee, Y. C., Zotti, M. G. T., Osti, O. L. Operative management of lumbar degenerative disc disease. Asian Spine Journal. 10 (4), 801-819 (2016).
  3. Wei, F., et al. In vivo experimental intervertebral disc degeneration induced by bleomycin in the rhesus monkey. BMC Musculoskeletal Disorders. 15, 340 (2014).
  4. Lim, K. Z., et al. Ovine lumbar intervertebral disc degeneration model utilizing a lateral retroperitoneal drill bit injury. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (123), e55753 (2017).
  5. Zhang, Y., et al. Histological features of the degenerating intervertebral disc in a goat disc-injury model. Spine. 36 (19), 1519-1527 (2011).
  6. Bergknut, N., et al. The dog as an animal model for intervertebral disc degeneration. Spine. 37 (5), 351-358 (2012).
  7. Kong, M. H., et al. Rabbit Model for in vivo Study of Intervertebral Disc Degeneration and Regeneration. Journal of Korean Neurosurgical Society. 44 (5), 327-333 (2008).
  8. Gullbrand, S. E., et al. A large animal model that recapitulates the spectrum of human intervertebral disc degeneration. Osteoarthritis and Cartilage. 25 (1), 146-156 (2017).
  9. Jin, L., Balian, G., Li, X. J. Animal models for disc degeneration-an update. Histology and Histopathology. 33 (6), 543-554 (2018).
  10. O'Connell, G. D., Vresilovic, E. J., Elliott, D. M. Comparative intervertebral disc anatomy across several animal species. 52nd Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society. , (2006).
  11. Elliott, D. M., Sarver, J. J. Young investigator award winner: validation of the mouse and rat disc as mechanical models of the human lumbar disc. Spine. 29 (7), 713-722 (2004).
  12. Ohnishi, T., et al. In vivo mouse intervertebral disc degeneration model based on a new histological classification. Plos One. 11 (8), 0160486 (2016).
  13. Vo, N., et al. Accelerated aging of intervertebral discs in a mouse model of progeria. Journal of Orthopaedic Research. 28 (12), 1600-1607 (2010).
  14. Oichi, T., et al. A mouse intervertebral disc degeneration model by surgically induced instability. Spine. 43 (10), 557-564 (2018).
  15. Ohnishi, T., Sudo, H., Tsujimoto, T., Iwasaki, N. Age-related spontaneous lumbar intervertebral disc degeneration in a mouse model. Journal of Orthopaedic Research. 36 (1), 224-232 (2018).
  16. Stern, W. E., Coulson, W. F. Effects of collagenase upon the intervertebral disc in monkeys. Journal of Neurosurgery. 44 (1), 32-44 (1976).
  17. Silva, M. J., Holguin, N. LRP5-deficiency in OsxCreERT2 mice models intervertebral disc degeneration by aging and compression. bioRxiv. , (2019).
  18. Nemoto, Y., et al. Histological changes in intervertebral discs after smoking and cessation: experimental study using a rat passive smoking model. Journal of Orthopaedic Science: Official Journal of the Japanese Orthopaedic Association. 11 (2), 191-197 (2006).
  19. Mulholland, R. C. The myth of lumbar instability: the importance of abnormal loading as a cause of low back pain. European Spine Journal. 17 (5), 619-625 (2008).
  20. Bian, Q., et al. Mechanosignaling activation of TGFβ maintains intervertebral disc homeostasis. Bone Research. 5, 17008 (2017).
  21. Bian, Q., et al. Excessive activation of tgfβ by spinal instability causes vertebral endplate sclerosis. Scientific Reports. 6, 27093 (2016).
  22. Ni, S., et al. Sensory innervation in porous endplates by Netrin-1 from osteoclasts mediates PGE2-induced spinal hypersensitivity in mice. Nature Communications. 10 (1), 5643 (2019).
  23. Liu, S., Cheng, Y., Tan, Y., Dong, J., Bian, Q. Ligustrazine prevents intervertebral disc degeneration via suppression of aberrant tgfβ activation in nucleus pulposus cells. BioMed Research International. 2019, 5601734 (2019).
  24. Boos, N., et al. Classification of age-related changes in lumbar intervertebral discs: 2002 Volvo Award in basic science. Spine. 27 (23), 2631-2644 (2002).
  25. Miyamoto, S., Yonenobu, K., Ono, K. Experimental cervical spondylosis in the mouse. Spine. 16, 495-500 (1991).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

170in vivo

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены