Name: a mouse model of lumbar spine instability
Uploaded: 2021-04-23T13:30:00
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Ces travaux ont été soutenus par la National Natural Science Foundation of China (81973607) et Essential Drug Research and Development (2019ZX09201004-003-032) du ministère chinois des Sciences et de la Technologie.

Les enquêtes décrites sont conformes aux Lignes directrices pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire des Instituts nationaux de la santé et ont été approuvées par le Comité de soins et d’utilisation des animaux de l’Université chinoise traditionnelle de Shanghai. Toutes les manipulations chirurgicales ont été exécutées sous anesthésie profonde et les animaux n’ont pas éprouver la douleur à n’importe quel stade pendant la procédure.
1. Préparation pré-o...

<ol>
	<li>Makino, 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=Lumbar+disc+degeneration+progression+in+young+women+in+their+20's:+a+prospective+ten-year+follow+up.">Lumbar disc degeneration progression in young women in their 20's: a prospective ten-year follow up.</a> Journal of Orthopaedic Science: Official Journal of the Japanese Orthopaedic Association. 22 (4), 635-640 (2017).</li><li>Lee, Y. C., Zotti, M. G. T., Osti, O. 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Z., 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=Ovine+lumbar+intervertebral+disc+degeneration+model+utilizing+a+lateral+retroperitoneal+drill+bit+injury.">Ovine lumbar intervertebral disc degeneration model utilizing a lateral retroperitoneal drill bit injury.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (123), e55753 (2017).</li><li>Zhang, Y., 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=Histological+features+of+the+degenerating+intervertebral+disc+in+a+goat+disc-injury+model.">Histological features of the degenerating intervertebral disc in a goat disc-injury model.</a> Spine. 36 (19), 1519-1527 (2011).</li><li>Bergknut, 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=The+dog+as+an+animal+model+for+intervertebral+disc+degeneration.">The dog as an animal model for intervertebral disc degeneration.</a> Spine. 37 (5), 351-358 (2012).</li><li>Kong, M. 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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Young+investigator+award+winner:+validation+of+the+mouse+and+rat+disc+as+mechanical+models+of+the+human+lumbar+disc.">Young investigator award winner: validation of the mouse and rat disc as mechanical models of the human lumbar disc.</a> Spine. 29 (7), 713-722 (2004).</li><li>Ohnishi, T., 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=In+vivo+mouse+intervertebral+disc+degeneration+model+based+on+a+new+histological+classification.">In vivo mouse intervertebral disc degeneration model based on a new histological classification.</a> Plos One. 11 (8), 0160486 (2016).</li><li>Vo, 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=Accelerated+aging+of+intervertebral+discs+in+a+mouse+model+of+progeria.">Accelerated aging of intervertebral discs in a mouse model of progeria.</a> Journal of Orthopaedic Research. 28 (12), 1600-1607 (2010).</li><li>Oichi, T., 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+mouse+intervertebral+disc+degeneration+model+by+surgically+induced+instability.">A mouse intervertebral disc degeneration model by surgically induced instability.</a> Spine. 43 (10), 557-564 (2018).</li><li>Ohnishi, T., Sudo, H., Tsujimoto, T., Iwasaki, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-related+spontaneous+lumbar+intervertebral+disc+degeneration+in+a+mouse+model.">Age-related spontaneous lumbar intervertebral disc degeneration in a mouse model.</a> Journal of Orthopaedic Research. 36 (1), 224-232 (2018).</li><li>Stern, W. 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Nous avons développé le modèle lombaire de souris d’instabilité de colonne vertébrale basé sur le modèle cervical de souris de spondylosis dans lequel les muscles paravertebral postérieur des vertèbres ont été détachés et les processus épineux avec les ligaments supraspinous et interspinous ont été réséqués25. Nous avons effectué une opération similaire sur la colonne lombaire, qui a des processus épineux plus importants. Le modèle de souris LSI a développé une IDD simil...

La dégénérescence du disque intervertébral (IDD) est généralement observée chez le vieillissement et même chez les jeunes causée par de nombreuxfacteurs 1. La chirurgie pour les patients qui souffrent de DDI, causant des lingots et des mouvements altérés, est habituellement effectuée à un stade ultérieur ou dans des cas graves et a des risques potentiels tels que la non-union ou l’infection2. Un traitement non opératoire idéal exige une compréhension complète du mécanisme de la DDI. Le modèle animal idd sert d’outil crucial pour les études du mécanisme idd et l’évaluation du traitement de la DDI.
De plus grands animaux ont été choisis pour des modèles d’IDD tels que des primates, des moutons, des chèvres, des chiens, et des lapins en raison de leur similitude avec la structure anatomique humaine dans une large mesure et de la forte opérabilité en termes de taille des disques intervertébraux (IVDs)3,4,5,6,7,8. Cependant, ces modèles animaux sont longs et coûteux9. Mouse IVD est une mauvaise représentation de l’IVD humain basée sur des mesures géométriques du rapport d’aspect, du rapport de pulposus de noyau au rapport de zone de disque, et de la hauteurnormalisée 10. Malgré la différence de taille, le segment ivd lombaire de souris présente des propriétés mécaniques semblables à la DIV humaine comme la compression et la rigidité de torsion11. En outre, le modèle idd de souris a l’avantage du développement à faible coût, relativement court d’IDD, et plus d’options pour les animaux génétiquement modifiés et les anticorps utilisés dans d’autres études mécanistes12,13,14,15.
Les modèles d’IDD induits par l’expérimentation varient des inducteurs et des applications. Par exemple, la dégénérescence extracellulaire induite par la collagène (ECM) est appropriée pour la recherche sur la régénération ecm16. Le phénotype génétiquement modifié est approprié pour étudier la fonction génétique dans le processus d’IDD et dans les thérapies génétiques17. Les modèles annulaires d’incision fibreuse et de fumée imitent le trauma et la non-inflammation induite IDD12,18.
L’instabilité spinale (SI) conduit à une colonne vertébrale instable qui n’est pas dans un état optimal d’équilibre. Il peut être causé par un mouvement anormal d’un segment de mouvement lombaire en raison de la faiblesse du tissu de soutien environnant comme les ligaments et les muscles. Il est également communément vu après opération de fusion spinale19. Si est considéré comme la principale cause de la DDI. Par conséquent, nous visons à développer un modèle de souris SI (axé sur la colonne lombaire) qui imite le processus iddhumain 20,21.
Dans le protocole, nous avons introduit la procédure d’établissement de l’instabilité lombaire spinale (LSI) modèle de souris par la résection du tiers lombaire (L3) à lombaire cinquième (L5) processus épineux avec les ligaments supraspinous et interspinous (Figure 1A,B). Le modèle animal développe la DDI dès 1 semaine après la chirurgie, comme le montrent l’hypertrophie et la porosité dans les plaques d’extrémité (EP). Le volume ivd commence à diminuer 2 semaines après chirurgie par 16 semaines avec le score accru de IVD, qui indique le degré d’IDD. Nous croyons que la procédure détaillée et visualisée est utile pour les chercheurs d’établir le modèle de souris LSI dans leur laboratoire et de s’appliquer à la recherche idd au besoin.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Chlortetracycline Hydrochloride Eye Ointment</td>
			<td>Shanghai General Pharmaceutical Co., Ltd.</td>
			<td>H31021931</td>
			<td>Prevent eye dry, Prevent wound infection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57BL/6J male mice</td>
			<td>Tian-jiang Pharmaceuticals Company (Jiangsu, CN)</td>
			<td>SCXK2018-0004</td>
			<td>Animal model</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable medical towel</td>
			<td>Henan Huayu Medical Devices Co., Ltd.</td>
			<td>20160090</td>
			<td>Platform for surgical operation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inhalant anesthesia equipment</td>
			<td>MIDMARK</td>
			<td>Matrx 3000</td>
			<td>Anesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Shenzhen RWD Life Technology Co., Ltd.</td>
			<td>1903715</td>
			<td>Anesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lidocaine hydrochloride</td>
			<td>Shandong Hualu Pharmaceutical Co., Ltd.</td>
			<td>H37022839</td>
			<td>Pain relief</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medical suture needle</td>
			<td>Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd.</td>
			<td>20S0401J</td>
			<td>Suture skin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ophthalmic forceps</td>
			<td>Shanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Surgical Instruments Factory</td>
			<td>JD1050</td>
			<td>Clip the skin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ophthalmic scissors(10cm)</td>
			<td>Shanghai Medical Devices (Group) Co., Ltd. Surgical Instruments Factory</td>
			<td>Y00030</td>
			<td>Skin incision</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>silk braided</td>
			<td>Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd.</td>
			<td>11V0820</td>
			<td>Suture skin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small animal trimmer</td>
			<td>Shanghai Feike Electric Co., Ltd.</td>
			<td>FC5910</td>
			<td>Hair removal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile surgical blades(12#)</td>
			<td>Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd.</td>
			<td>35T0707</td>
			<td>Muscle incision</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Veet hair removal cream</td>
			<td>RECKITT BENCKISER (India) Ltd</td>
			<td>NA</td>
			<td>Hair removal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Venus shears</td>
			<td>Mingren medical equipment</td>
			<td>Length:12.5cm</td>
			<td>Clip the muscle and spinous process</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a mouse model of lumbar spine instability

La dégénérescence intervertébral du disque (IDD) est un changement pathologique commun conduisant à des lalgies. Des modèles animaux appropriés sont souhaités pour comprendre les processus pathologiques et évaluer de nouveaux médicaments. Ici, nous avons introduit un modèle de souris d’instabilité lombaire de la colonne vertébrale (LSI) induit chirurgicalement qui développe idd à partir de 1 semaine après l’opération. Dans le détail, la souris sous anesthésie a été opérée par incision de la peau du bas du dos, L3-L5 processus épineux d’exposition, détachement des muscles paraspinous, résection des processus et des ligaments, et la fermeture de la peau. L4-L5 IVDs ont été choisis pour l’observation. Le modèle LSI développe l’IDD lombaire par porosité et hypertrophie dans les plaques d’extrémité à un stade précoce, diminution du volume du disque intervertébral, rétrécissement du noyau pulposus à un stade intermédiaire, et perte osseuse dans les vertèbres lombaires (L5) à un stade ultérieur. Le modèle de souris LSI a les avantages d’une forte opérabilité, aucune exigence d’équipement spécial, reproductibilité, peu coûteux, et relativement courte période de développement IDD. Cependant, l’opération de LSI est toujours un trauma qui cause l’inflammation dans la première semaine après opération. Ainsi, ce modèle animal convient à l’étude de l’IDD lombaire.

Le modèle de souris LSI est appliqué dans les études sur le mécanisme IDD, le traitement de la DDI, la dégénérescence des plaques d’extrémité (EP) comme la sclérose, et l’innervation sensorielle dans EP20,21,22,23. La souris LSI développe des changements dégénératifs d’IDD et d’EP, tels qu’identifiés, par la diminution du volume et de la hauteur ivd, l’augmentation du...

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A Mouse Model of Lumbar Spine Instability

Nous avons développé un modèle lombaire de souris de dégénérescence intervertébrale de disque par résection des processus spinous de L3-L5 avec les ligaments supra- et inter-spinous et le détachement des muscles paraspinous.

Un modèle de souris de l’instabilité lombaire de colonne vertébrale

Intervertebral disc degeneration (IDD) is a common pathological change leading to low back pain. Appropriate animal models are desired for understanding ...

Il s’agit d’une chirurgie pour induire le modèle de souris offre une alternative pour les études lombaires de dégénérescence du disque intervertébral. Ce mode LSI robuste ne nécessite aucun équipement spécial. Il est reproductible et il peut être utilisé pour induire la dégénérescence du disque intervertébral dans un laps de temps relativement court.Contrôler les profondeurs d’incision et l’hémorragie et effectuer la résection de chaque processus interspinous sont deux dépenses clés pour l’implantation de notre succès pour l’expérience. Après avoir confirmé un manque de réponse au réflexe de pédale, placez une souris noire de six souris de huit semaines anesthésiée, mâle, C57 sur un bloc chirurgical en position supine et appliquez de l’onguent sur les yeux de l’animal. Utilisez une petite tondeuse à animaux pour raser la zone chirurgicale de la région thoracique inférieure jusqu’au sommet de la région sacrée et enlever la fourrure rasée avec des lingettes tissulaires.Appliquer la crème depilatory sur la zone rasée à l’aide de gaze pour enlever la crème après pas plus de trois minutes et rincer la peau exposée avec deux millilitres de 0,9 saline stérile. Placez ensuite un tampon cylindrique chirurgical sur mesure sous l’abdomen pour soulever la colonne lombaire. Pour exposer les vertèbres L3 et L5 utiliser l’index pour toucher les processus épineux sous-cutanés des vertèbres lombaires et palpent pour comparer les processus avec ceux des vertèbres thoraciques et des vertèbres sacrées pour identifier la région lombaire.Rincez la peau avec 75% d’alcool, et à l’aide d’un microscope disséquant utiliser un scalpel pour faire une incision de la peau de trois à quatre centimètres à mi-ligne sur la région lombaire de la région thoracique moyenne à la hanche. Identifiez la colonne lombaire par la forme en V du fascia postérieur inséré, dans la pointe de sorte que les processus épineux et utiliser le scalpel pour faire des incisions musculaires paraspinous postérieures peu profondes le long des processus épineux de L3 à L5 latéralement des deux côtés de la colonne vertébrale. Ensuite, utilisez deux paires de forceps ophtalmiques pour séparer les couches musculaires pour exposer les processus épineux L3 à L5 et les ligaments supraspinous.Pour séparer les processus épineux individuels utiliser des ruptures veineux pour couper les ligaments interspinous et de réséquer les processus épineux L3 à L5 et ligaments interspinous. Ensuite, utilisez stérile numéro cinq sutures tressées de soie pour fermer l’incision de la peau sans rattacher les muscles paravertébraux et appliquer l’onguent chlortétracycline hydrochlorure sur le site chirurgical. L’analyse histomorphométrique 3D permet la mesure intervertébrarale du disque, tandis que l’analyse structurale 3D permet la quantification du volume total des tissus.Le volume du disque intervertébral augmente significativement une semaine après la chirurgie avant de diminuer de deux à 16 semaines après la procédure, ce qui correspond à une diminution de la hauteur du disque intervertébral mesurée au cours de la même période. Des cavités accrues dans les plaques d’extrémité crânienne sont également observées chez les souris LSI comme quantifiées par un pourcentage accru de valeurs de séparation trabecular supérieures ou égales à 0,089 et une augmentation significative des volumes de plaques finale après la chirurgie. Les plaques d’extrémité de modèle montrent un phénotype semblable, indiquant que LSI mène à l’hypertrophie de plaque d’extrémité et à une augmentation du nombre de cavité.Les volumes de vertèbres L5 augmentent légèrement après la chirurgie avec des différences statistiques observées à 16 semaines. Une diminution significative du rapport de volume d’os au volume total de tissu est également présente 16 semaines après chirurgie, indiquant que LSI cause la perte vertébrale d’os à un stade ultérieur. Une réduction des vacuoles intracellulaires des cellules pulposus de noyau est également accélérée chez les animaux de LSI avec un nombre accru d’ostéoclastes observés dans les plaques d’extrémité de LSI.Ce modèle peut être modifié en attachant différents nombres de vertèbres, comme la cinquième lombaire seulement, ou du premier lombaire au cinquième lombaire.

Research

JoVE Journal

Biology

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