Индукция дегенерации межпозвоночного диска поясничного отдела у кроликов через трансабдоминальный доступ

Резюме

Здесь мы опишем хирургический протокол с использованием пункции иглой для установления дегенерации поясничного диска кролика с помощью трансабдоминального доступа. Радиологические обследования и гистологические анализы были использованы для подтверждения успешного установления дегенерации межпозвоночного диска поясничного отдела.

Аннотация

Боль в пояснице является чрезвычайно распространенной медицинской проблемой среди населения во всем мире. Одним из основных факторов боли в пояснице является дегенерация межпозвоночных дисков (IVD). Идеальная животная модель дегенерации IVD имеет важное значение для изучения патофизиологии боли в пояснице и изучения потенциальных терапевтических стратегий. Модели кроликов – это надежные, экономичные и легко устанавливаемые модели животных. Забрюшинный подход широко используется для индуцирования дегенерации IVD на моделях кроликов. Тем не менее, сообщается об осложнениях, связанных с этой техникой, таких как отрыв сегментарных артерий и повреждение нервных корешков. В этой статье мы стремимся показать хирургический протокол с использованием пункции иглой для установления дегенерации поясничного диска кролика с помощью трансабдоминального доступа. Следовательно, рентгенологические проверки и гистологические анализы показали, что у кроликов успешно установлена дегенерация поясничного диска. Этот хирургический протокол обеспечивает точное расположение целевых дисков и высокую воспроизводимость моделей дегенерации IVD с меньшим количеством осложнений.

Введение

Боль в пояснице (LBP) является основной причиной инвалидности во всем мире¹. Дегенерация межпозвоночных дисков (МВД) является одной из основных причин LBP ^2,3,4. IVDD является сложным и не до конца изученным многофакторным процессом, который может быть ускорен различными факторами окружающей среды и биологическими факторами ^5,6,7. Патологические изменения ИВБД характеризуются дезорганизованной структурой ИВД, снижением содержания воды в пульпозном ядре и деградацией окружающего внеклеточного матрикса ^8,9. Животные модели IVDD важны для исследований, связанных с IVD ^9,10,11.

До сих пор были созданы различные животные модели IVDD, чтобы имитировать прогрессирование IVDD у людей. Крупные животные, такие как крупный рогатый скот, овцы, козы, собаки и приматы, имеют некоторое сходство с человеком с точки зрения размера диска и клеточного состава вырожденного диска (отсутствие хордовых клеток, таких как у овец и коз)¹². Тем не менее, эти большие модели обычно не используются из-за высокой стоимости, длительного экспериментального периода, плохой воспроизводимости и более сложных навыков, необходимых для установления вырождения в^{этих моделях}. Напротив, модели мелких животных, таких как крысы, мыши и кролики, широко используются в исследованиях, связанных с IVD, потому что они проще в эксплуатации, экономически эффективны^{и надежны.} Размер диска у кролика больше, чем у мыши или крысы, и, таким образом, у кроликов больше дискового пространства для манипуляций. Кроме того, кролики имеют высокую степень гомологии с человеческими IVD из-за схожего анатомического строения позвоночника (фасеточные суставы, паравертебральные мышцы и связки)^14,15. Следовательно, кролики более чем другие мелкие животные подходят для создания моделей IVDD.

Животные модели IVDD включают механические модели (сжатие, нестабильность), структурные модели (травмы, химические) и животные модели спонтанной дегенерации¹⁶. Модели IVDD у кроликов обычно создаются путем индуцирования травмы с использованием двух различных хирургических подходов - трансабдоминального доступа¹⁷и забрюшинного доступа¹⁸. Забрюшинный подход с пункцией иглой в целевые МВД широко используется, но этот подход может вызвать множество осложнений, таких как авульсия сегментарных артерий и повреждение нервных корешков^18,19. В данной статье мы сообщаем о модели IVDD у кроликов, индуцированной пункцией иглой IVD с помощью трансабдоминального подхода, с целью обеспечения простого и воспроизводимого метода установления IVDD у кроликов.

протокол

Протокол эксперимента был одобрен Комитетом по уходу за животными и их использованию больницы общего профиля Синтай Северо-Китайской медицинской группы здравоохранения (номер одобрения: ZCKT-2021-0009). В этом исследовании использовались здоровые скелетно-зрелые новозеландские белые кролики (самка, 1 год, 3-5 кг).

1. Предоперационная подготовка

1. Голодайте кроликов и лишайте их воды в течение 6-8 ч до общего наркоза.
2. Взвесьте кролика.
3. Промокните ухо 70% этанолом с помощью марлевой губки.
4. Нанесите на уши местный обезболивающий крем.
5. Надавите на основание уха, чтобы расширить краевую вену уха.
6. Усыпляют кроликов с помощью мидазолама (1-2 мг/кг) путем введения в краевую ушную вену²⁰.
7. Вводите ингаляционную анестезию с помощью маски. Установите скорость кислорода на 1 л/мин и концентрацию изофлурана на 4%-5%, чтобы вызвать анестезию.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы оценить глубину анестезии, вытяните заднюю лапу животного прямо и сильно зажмите ногу большим и указательным пальцами. Животных не следует оперировать до тех пор, пока рефлекс отмены не ослабнет²¹.
8. Поддерживайте концентрацию изофлурана на уровне 2,5%-3,5% (в зависимости от веса кролика).

2. Интраоперационные процедуры

1. Перед началом хирургической процедуры проведите автоклавирование хирургических инструментов (зажим для сосудов/щипцов, тканевые ножницы, ножницы для швов, рукоятка скальпеля, лезвие скальпеля #22, двустороннее ручное ретрактор, стерильная марля, рассасывающийся шов 3-0, нерассасывающийся плетеный шовный материал 4-0, иглодержатель, арахисовая марля [марля в форме шара ручной работы], шприц объемом 5 мл, шприц 1 мл, игла 16 G, игла 26 G, стопор глубиной 5 мм) перед началом хирургической процедуры.
2. Простерилизуйте операционный стол 75% спиртом.
3. С помощью электрической бритвы и пасты для депиляции выбрейте область, определенную от нижнего ребра до уровня гребня подвздошной кости на брюшной стороне кролика.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Не повреждайте соски.
4. Расположите кролика на операционном столе на спине и закрепите конечности.
5. Возьмите линию гребня подвздошной кости с обеих сторон за середину и проведите линию на 2 см выше и ниже в качестве ориентиров для места хирургического разреза. Отметьте эти ориентиры стерильной ручкой.
6. Дважды продезинфицируйте кожу раствором повидон-йода. Наденьте стерильную фенестрированную квадратную простыню на операционное место и большую квадратную простыню, чтобы накрыть операционный стол. Поддерживайте строгую асептическую среду на протяжении всей процедуры.
7. Введите 2 мл 2% лидокаина подкожно перед хирургическим разрезом для облегчения послеоперационной боли.
8. Сделайте разрез вдоль ориентиров с помощью лезвия скальпеля #22 и тупо отделите фасцию, мышцу и брюшную стенку с помощью изогнутых щипцов и тканевых ножниц.
9. Вводите в брюшную полость до тех пор, пока не будет виден мочевой пузырь. С помощью двустороннего ручного втягивающего устройства осторожно потяните мочевой пузырь и другие органы кишечной полости влево. Затем найдите разветвление подвздошной вены и примите его за точку отметки для диска L5-6 под ней.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Будьте внимательны, чтобы не повредить органы брюшной полости, особенно кишечник.
10. Пальцем коснитесь пульсирующей на правой стороне позвоночника брюшной аорты и потяните кровеносные сосуды и органы влево.
11. После манипуляций с выступающим диском (L5-6) разрежьте заднюю брюшину, а затем с помощью арахисовой марли тупо рассеките предпозвоночную мышечную ткань.
12. Чтобы подтвердить правильный уровень целевого диска и направление иглы, с помощью иглы 26 G проколите позвонки рядом с целевым диском и проверьте это под руководством С-дуги.
13. После определения местоположения целевого диска поместите кончик иглы 16 G параллельно верхней и нижней торцевым пластинам хряща. Затем с помощью кончика иглы проколите центр IVD на глубину до 5 мм (с помощью пробки), удерживая в течение 30 с.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Сделайте рентген поясничного отдела спереди и латерально, чтобы проверить, находится ли положение кончика иглы в центре IVD и параллельно ли направление кончика иглы верхней и нижней торцевым пластинам соответственно.
14. Повторите ту же процедуру для следующего диска L6-7.
15. Используйте теплый физиологический раствор для орошения брюшной полости и проверьте кровотечение перед закрытием разреза.
16. Выполните многослойное закрытие. Используйте синтетические рассасывающиеся шовные материалы 3-0 для непрерывного закрытия фасциального слоя. Сшивайте кожу на всю толщину с помощью 4-0 нерассасывающихся плетеных нитей.
17. Выключите вапорайзер и прекратите действие анестезии. Держите кролика под постоянным наблюдением в метаболической клетке до тех пор, пока он не сможет нормально двигаться.

3. Послеоперационное ведение

1. Цефтриаксона натрия (25 мг/кг) вводят внутримышечно сразу после операции.
2. Позвольте животным свободно двигаться и кормиться. Продолжайте наблюдать за признаками любых неврологических осложнений, таких как паралич ног, проблемы с мочеиспусканием и дефекацией или осложнения со стороны пищеварительной системы.

Результаты

Трансабдоминальный подход был валидирован в нашем предыдущем исследовании для создания моделей кроликов IVDD²². Рентгенография и магнитно-резонансная томография (МРТ) были выполнены на 4-й^{, 12-й} и^16-й неделях после операции. Рентгенограммы п?...

Обсуждение

Важнейшими шагами в этом протоколе являются защита органов брюшной полости, идентификация целевых дисков, а также положение и направление иглы. L5-6 IVD находится чуть ниже бифуркации подвздошной вены, а L6-7 IVD определяется на основании положения, параллельного подвздошн...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
#22 scalpel blade	Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.	AA6468	None
16-G needle, 26-G needle	Zhejiang Kangkang MEDICAL-DEVICES Co., Ltd.	305111	None
3-0 absorbable suture	Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.	V500431	None
4-0 non-absorbable braided suture	Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.	R413	None
5 mL syringe, 1 mL syringe	Zhejiang Kangkang MEDICAL-DEVICES Co., Ltd.	301942	None
Double-ended handheld retractor	Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.	60002066	None
Midazolam	Yichang Humanwell Pharmaceutical Co., Ltd.	M-908CAS	None
Needle holder	Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.	HC00505336	None
Peanut gauze	In-house	None	Hand-made ball-shaped gauze
Rabbit	Tonghui ulture Limited Liability Company	SCXK2016--002	None
Scalpel handle	Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.	AM5100678	None
Stopper	In-house	None	Depth of 5 mm
Tissue scissors	Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.	HC00505422	None
Vaporizer	Apollo Management L.P.	BW-AM503	None
Vessel clamp/forceps	Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.	AM5102194	None