evaluation of injury contusion in mice for spinal injury analysis

מכשיר קונטוסציה לפגיעה בחוט השדרה למודלים מדויקים של עכברים

Spinal cord injury usually results in permanent spinal cord dysfunction below the injured segment. It is mostly caused by objects striking the spine and hyperextension of the spine, such as traffic accidents and falls1. Due to the limited availability of effective treatment options for spinal cord injury, elucidation of the pathogenesis of spinal cord injuries using animal models will be informative for the development of appropriate treatment approaches. The contusion model of spinal cord injury caused by impact on the spinal cord results in the development of animal models with similar pathologies to most clinical spinal cord injury cases2,3. Therefore, it is important to produce accurate, reproducible, and convenient animal models for spinal cord injury contusion.
Since Allen&#39;s invention of the first animal model of spinal cord injury in 1911, there have been major advances in the development of instruments for establishing spinal cord injury animal models4,5. Based on injury mechanisms, spinal cord injury models are classified as contusion, compression, distraction, dislocation, transection, or chemical6. Among them, the contusion models, which use external forces to displace and injure the spinal cord, are closest to the clinical etiology of most spinal cord injury patients. Therefore, the contusion model has been used by many investigators in spinal cord injury studies3,7. Various instruments are used to develop spinal cord injury contusion models. The New York University (NYU)-multicenter animal spinal cord injury studies (MASCIS) impactor produces spinal cord injury contusions by weight-drop device8. After several updated versions, the MASCIS impactor is widely used to develop spinal cord injury contusion animal models9. However, when the impact rod of MASCIS falls and hits the spinal cord, multiple injuries may occur, which affects the degree of injury in spinal cord injury models. Moreover, achieving mechanical precision to ensure the accuracy of the instrument and the repeatability of the manufacturing model is also challenging. The infinite horizon impactors cause contusions by controlling the force applied to the spinal cord rather than heavy drops10. It uses a computer connected to a sensor to directly measure the impact force between the impactor and the spinal cord. When the threshold is reached, the impactor is immediately retracted, thereby avoiding weight rebound and improving accuracy10,11. However, the use of this fine motor modality to inflict damage can result in inconsistent damage and functional deficits6. The Ohio State University (OSU) device compresses the dorsal surface of the spinal cord at a transient rate by an electromagnetic driver12,13. This device is similar to the infinite horizon impactors, as it uses short-distance compressions to cause spinal cord injuries. However, it has various limitations in that initial determination of the zero point will cause errors due to the presence of the cerebrospinal fluid6,14. In summary, there are many instruments that can be used to develop spinal cord injury contusion animal models, but they all have some limitations that lead to insufficient accuracy and reproducibility of animal models. Therefore, in order to more accurately, conveniently and reproducibly create mouse contusion models of spinal cord injury, an automated and intelligent spinal cord injury impactor is needed.
We present a novel spinal cord injury impactor, Guangzhou Jinan University smart spinal cord injury system (G smart SCI system; Figure 1), for producing spinal cord injury contusion models. The device uses a laser rangefinder as a positioning device, combined with an automated mobile platform to automate strikes according to set strike parameters, including strike speed, strike depth and dwell time. Automated operation reduces human factors and improves the accuracy as well as reproducibility of animal models.

מחבר זרקור: תובנה על חידושים במחקר פגיעות בחוט השדרה

משפיען אוטומטי למודל פגיעה מתמשכת בחוט השדרה בעכברים

My research scope includes the pathogenesis and the treatment methods of spinal cord injury. Our recent research has found that various biomaterials can promote the repair of spinal cord injury in mice through antioxidant stress. The development of biomaterial sensors, technologies, and the gene modification technology, as well as the optimization of spinal cord injury models are advancing our research field.Due to compress and incompletely understood mechanism of spinal cord injury, it is currently difficult to cure spinal cord injury using a single intervention. In the future, multiple intervention methods may be needed for research. We found that mental immediate compress can participate in the treatment and the repair of spinal cord injury in animals through antioxidant stress.

הערכת קונטוזיציית פגיעה בעכברים לצורך ניתוח פגיעות בעמוד השדרה

כדי להתחיל, חשב את ציוני סולם עכבר באסו עבור עכברים החל מהיום הראשון שלאחר הניתוח. ביום ה-30 לאחר הניתוח, יש לבצע את מבחני ההתנהגות הכוללים מבחני מסלול, שבר כף רגל ורוטרוד. עבור מבחן המסלול, הקלט את העכבר הולך מרחק של 45 ס"מ עם משך ריצה מרבי של שמונה שניות.כדי לבצע את בדיקת תקלת כף הרגל, הקלט את העכבר הולך 60 צעדים. עבור מבחן הרוטרוד, שימו לב לזמן שלוקח לעכבר ליפול מהרוטרוד המסתובב במהירות של 20 סיבובים לדקה. ביום ה -31 לאחר הניתוח, הסר בזהירות את חוט השדרה של העכבר המורדם.חתכו את החוט שהוצא חמישה מילימטרים מעל ומתחת לאתר הפציעה כדי להתכונן להטבעה של פרפין. הכינו חמישה קטעי פרפין מיקרומטריים ממרכז הפגיעה בחוט השדרה שנגרמה באמצעות מיקרוטום, ובצעו צביעת המטוקסילין ואוזין. ביצוע ניתוח סטטיסטי באמצעות תוכנה מסחרית.לאחר חודש, עכברים בקבוצת 0.5 מילימטר הראו ארבע עד שש תוצאות לאחר הניתוח והתאוששו באופן דומה לקבוצת הדמה. עכברים בקבוצות של 0.8 מילימטר ו-1.1 מילימטר קיבלו ציון אחד או שניים לאחר הניתוח. קבוצת ה-0.8 מילימטר התאוששה לארבע עד שש תוצאות לאחר חודש, בעוד קבוצת ה-1.1 מילימטר התאוששה בקושי.במבחן שבר כף הרגל לא נצפו הבדלים משמעותיים בשבר כף הרגל בגפיים האחוריות בין קבוצת ה-0.5 מילימטר לקבוצת הדמה. לעכברים בקבוצת ה-1.1 מילימטר היו 100% תקלת כף רגל. קבוצות ה-0.8 מילימטר וה-1.1 מילימטר הראו תוצאות שונות באופן משמעותי במבחן הרוטרוד.עם זאת, קבוצות הבושה וה-0.5 מילימטר היו דומות. כל הקבוצות הגיבו בדרכים שונות באופן משמעותי במבחן המסלול. כריתת עמוד השדרה הדגימה דרגות שונות של נזק בתמונות חוט השדרה, כמו גם בחלקים המוכתמים בהמטוקסילין ובאאוזין.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Evaluation of Injury Contusion in Mice For Spinal Injury Analysis

Automated Impactor for Contusive Spinal Cord Injury Model in Mice

Spinal cord injury (SCI) due to traumatic injuries such as car accidents and falls is associated with permanent spinal cord dysfunction. Creation of ...

Mice T10 Spinal Laminectomy and Contusion with the G Smart SCI System For Spinal Injury Analysis

עכברים T10 למינקטומיה וחבלה בעמוד השדרה עם מערכת G Smart SCI לניתוח פגיעות בעמוד השדרה