Name: a mouse model of lumbar spine instability
Uploaded: 2021-04-23T13:30:00
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Diese Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China (81973607) und Essential Drug Research and Development (2019ZX09201004-003-032) vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie Chinas unterstützt.

Die beschriebenen Untersuchungen entsprechen den Richtlinien für die Pflege und Verwendung von Labortieren der National Institutes of Health und wurden vom Shanghai University of Traditional Chinese Medicine Animal Care and Use Committee genehmigt. Alle chirurgischen Manipulationen wurden unter tiefer Anästhesie durchgeführt und die Tiere hatten während des Eingriffs zu keinem Zeitpunkt Schmerzen.
1. Vorbereitung vor der Operation
<ol><li>Instrumentensterilisation: Dampfsterilisieren sie...

<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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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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Wir entwickelten das Lumbar-Spine-Instabilitäts-Mausmodell auf Basis des halsförmigen Spondylose-Mausmodells, bei dem die hinteren paravertebralen Muskeln von den Wirbeln abgetrennt und die spinnösen Prozesse zusammen mit den supraspinösen und interspinösen Bändern25resektiert wurden. Wir führten eine ähnliche Operation an der Lendenwirbelsäule durch, die prominentere spinöse Prozesse hat. Das LSI-Mausmodell entwickelte eine ähnliche IDD in der Lendenwirbelsäule.
<p class="jove_con...

Bandscheibendegeneration (IDD) wird häufig bei alternden und sogar jungen Menschen durch viele Faktoren verursacht1. Die Operation für Patienten, die an IDD leiden, die Schmerzen im unteren Rückenbereich und Bewegungsstörungen verursachen, wird in der Regel zu einem späteren Zeitpunkt oder in schweren Fällen durchgeführt und birgt potenzielle Risiken wie Nicht-Union oder Infektion2. Ideale nicht-operative Behandlung erfordert ein umfassendes Verständnis des IDD-Mechanismus. Das IDD-Tiermodell dient als entscheidendes Werkzeug für Studien des IDD-Mechanismus und die Bewertung der IDD-Behandlung.
Größere Tiere wurden für IDD-Modelle wie Primaten, Schafe, Ziegen, Hunde und Kaninchen aufgrund ihrer Ähnlichkeit mit der menschlichen anatomischen Struktur in hohem Maße und der starken Funktionsfähigkeit in Bezug auf die Größe von Bandscheiben (IVDs)3,4,5,6,7,8gewählt. Diese Tiermodelle sind jedoch zeitaufwändig und kostenintensiv9. Maus IVD ist eine schlechte Darstellung des menschlichen IVD basierend auf geometrischen Messungen des Seitenverhältnisses, Desnukle pulposus zu Bandscheibenflächenverhältnis und normalisierter Höhe10. Trotz des Größenunterschieds weist das Mauslen-IVD-Segment mechanische Eigenschaften auf, die dem menschlichen IVD ähneln, wie Kompression s.11. Darüber hinaus hat Maus-IDD-Modell den Vorteil von niedrigen Kosten, relativ kurze IDD-Entwicklung, und mehr Optionen für genetisch veränderte Tiere und Antikörper in weiteren mechanistischen Studien verwendet12,13,14,15.
Experimentell-induzierte IDD-Modelle unterscheiden sich von den Induktoren und Anwendungen. Zum Beispiel ist kollagennaseinduzierte extrazelluläre Matrix (ECM) Degeneration für die ECM-Regenerationsforschunggeeignet 16. Genetisch veränderter Phänotyp eignet sich zur Untersuchung der Genfunktion im IDD-Prozess und in genetischen Therapien17. Annulus Faserschnitt und Rauchmodelle imitieren Trauma und nicht-Entzündung induziertE IDD12,18.
Spinale Instabilität (SI) führt zu einer instabilen Wirbelsäule, die sich nicht in einem optimalen Gleichgewichtszustand befindet. Es kann durch abnormale Bewegung eines Lendenbewegungssegments aufgrund der Schwäche des umgebenden unterstützenden Gewebes wie Bänder und Muskeln verursacht werden. Es wird auch häufig nach der Wirbelsäulenfusion19gesehen. SI gilt als Hauptursache für IDD. Daher wollen wir ein SI-Mäusemodell (fokussiert auf die Lendenwirbelsäule) entwickeln, das den menschlichen IDD-Prozess20,21imitiert.
Im Protokoll führten wir das Verfahren zur Etablierung der Lumbale Spinal Instability (LSI) Mausmodell durch die Resektion von Lenden drittel (L3) zu lumbar fünften (L5) spinnösen Prozessen zusammen mit den supraspinösen und interspinösen Bändern (Abbildung 1A,B). Das Tiermodell entwickelt IDD bereits nach einer Woche nach der Operation, wie Hypertrophie und Porosität in Endplatten (EPs) zeigen. IVD Volumen beginnt 2 Wochen nach der Operation durch 16 Wochen zusammen mit erhöhter IVD-Score zu verringern, die den Grad der IDD anzeigt. Wir glauben, dass das detaillierte und visualisierte Verfahren für Forscher nützlich ist, um das LSI-Mausmodell in ihrem Labor zu etablieren und bei Bedarf auf die IDD-Forschung anzuwenden.

<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

Die Bandscheibendegeneration (IDD) ist eine häufige pathologische Veränderung, die zu Schmerzen im unteren Rückenbereich führt. Für das Verständnis der pathologischen Prozesse und die Bewertung neuer Medikamente sind geeignete Tiermodelle erwünscht. Hier haben wir ein chirurgisch induziertes Lumbale-Spine-Instabilitätsmodell (LSI) eingeführt, das IDD ab 1 Woche nach der Operation entwickelt. Im Detail wurde die Maus unter Anästhesie durch tiefen Rückenhautschnitt,L3–L5 Spinnprozesse Exposition, Ablösung der paraspinösen Muskeln, Resektion von Prozessen und Bändern, und Hautverschluss operiert. Für die Beobachtung wurden L4–L5 IVDs ausgewählt. Das LSI-Modell entwickelt Lenden-IDD durch Porosität und Hypertrophie in Endplatten in einem frühen Stadium, Abnahme des Bandscheibenvolumens, Schrumpfung des Zellkerns pulposus im Zwischenstadium und Knochenverlust bei Lendenwirbeln (L5) in einem späteren Stadium. Das LSI-Mausmodell hat die Vorteile einer starken Bedienbarkeit, keine Anforderung an spezielle Ausrüstung, Reproduzierbarkeit, kostengünstig und relativ kurze Zeit der IDD-Entwicklung. Allerdings ist die LSI-Operation immer noch ein Trauma, das Entzündungen innerhalb der ersten Woche nach der Operation verursacht. Somit eignet sich dieses Tiermodell für die Untersuchung von Lenden-IDD.

Das LSI-Mausmodell wird in den Studien des IDD-Mechanismus, der IDD-Behandlung, der Endplatten-Degeneration (EP) wie Sklerose und der sensorischen Innervation in EP20,21,22,23angewendet. Die LSI-Maus entwickelt IDD- und EP-degenerative Veränderungen, wie identifiziert, durch verringertes IVD-Volumen und -Höhe, erhöhtes EP-Volumen und erhöhte IVD- und EP-Werte.
Di...

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A Mouse Model of Lumbar Spine Instability

Wir entwickelten ein Lumbar-Bandscheibendegeneration Maus-Modell durch Resektion von L3–L5 Spinnprozesse zusammen mit supra- und inter-spinous Bänder und Ablösung von paraspinous Muskeln.

Ein Mausmodell der Lumbar Spine Instability

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

Dies ist eine Operation, um das Mausmodell zu induzieren bietet eine Alternative für Lumbeinige Bandscheibendegeneration im Zusammenhang mit Studien. Dieser robuste LSI-Modus erfordert keine spezielle Ausrüstung. Es ist reproduzierbar und kann verwendet werden, um die Bandscheibendegeneration in relativ kurzer Zeit zu induzieren.Die Kontrolle der Schnitttiefen und der Blutung und die Durchführung für die Resektion jedes interspinösen Prozesses sind zwei Hauptkosten für die Implantation unseres Erfolgs für Experimente. Nachdem Sie eine fehlende Reaktion auf Pedalreflex bestätigt haben, legen Sie eine acht Wochen alte, männliche, c57 schwarze Sechsmaus auf ein chirurgisches Pad in der Rückenlage und tragen Salbe auf die Augen des Tieres auf. Verwenden Sie einen kleinen Tiertrimmer, um den chirurgischen Bereich von der unteren Brustregion bis zur Spitze der sakralen Region zu rasieren und das rasierte Fell mit Gewebetüchern zu entfernen.Tragen Sie Enthaarungscreme auf den rasierten Bereich mit Gaze auf, um die Creme nach nicht mehr als drei Minuten zu entfernen und die exponierte Haut mit zwei Millilitern 0,9 steriler Saline zu spülen. Legen Sie dann ein maßgeschneidertes chirurgisches zylindrisches Pad unter den Bauch, um die Lendenwirbelsäule zu erhöhen. Um die Wirbel L3 und L5 freizulegen, berühren Sie mit dem Zeigefinger die subkutanen spinösen Prozesse der Lendenwirbel und Palpaten, um die Prozesse mit denen der Brustwirbel und sakralen Wirbel zu vergleichen, um die Lendenregion zu identifizieren.Spülen Sie die Haut mit 75% Alkohol, und verwenden Sie ein Sezieren Mikroskop verwenden ein Skalpell, um einen drei bis vier Zentimeter großen Mittellinienhautschnitt über den Lendenbereich von der mittleren Brustregion bis zur Hüfte zu machen. Identifizieren Sie die Lendenwirbelsäule durch die V-Form der hinteren Faszie eingefügt, in die Spitze, so dass die spinlösen Prozesse und verwenden Sie das Skalpell, um flache hintere paraspinous Muskeleinschnitte entlang der spinösen Prozesse von L3 bis L5 seitlich auf beiden Seiten der Wirbelsäule zu machen. Verwenden Sie dann zwei Paare von ophthalmologischen Zangen, um die Muskelschichten zu trennen, um die L3 L5 Spinnprozesse und supraspinöse Bänder auszusetzen.Um einzelne Spinnprozesse zu trennen, verwenden Venenschiere, um interspinöse Bänder abzuschneiden und die Spinnprozesse L3 auf L5 und interspinöse Bänder zu resektieren. Verwenden Sie dann sterile Nummer fünf Seidengeflochtene Nähte, um den Hautschnitt zu schließen, ohne die paravertebralen Muskeln wieder anzubringen und Chlortetracyclin-Hydrochloridsalbe auf die chirurgische Stelle aufzutragen. Die histomorphometrische 3D-Analyse ermöglicht die Messung von Bandscheiben, während die 3D-Strukturanalyse eine Quantifizierung des gesamten Gewebevolumens ermöglicht.Das Bandscheibenvolumen erhöht sich eine Woche nach der Operation signifikant, bevor es zwei bis 16 Wochen nach dem Eingriff abnimmt, der mit einer Abnahme der im gleichen Zeitraum gemessenen Bandscheibenhöhe im Einklang steht. Erhöhte Hohlräume innerhalb der Schädelendplatten werden auch bei LSI-Mäusen beobachtet, wie durch einen erhöhten Prozentsatz der trabekulären Trennwerte größer oder gleich 0,089 und eine signifikante Zunahme der Endplattenvolumina nach der Operation quantifiziert. Modellendplatten weisen einen ähnlichen Phänotyp auf, was darauf hinweist, dass LSI zu Endplattenhypertrophie und einer Erhöhung der Hohlraumzahl führt.L5-Wirbelvolumen nehmen nach der Operation leicht zu, wobei statistische Unterschiede nach 16 Wochen beobachtet werden. Eine signifikante Abnahme des Knochen- und Gesamtvolumenverhältnisses ist auch 16 Wochen nach der Operation vorhanden, was darauf hindeutet, dass LSI zu einem späteren Zeitpunkt einen Wirbelknochenverlust verursacht. Eine Reduktion der intrazellulären Vakuolen von Zellkernpulposuszellen wird auch bei LSI-Tieren mit einer erhöhten Anzahl von Osteoklasten beschleunigt, die in LSI-Endplatten beobachtet werden.Dieses Modell kann durch Anbringen unterschiedlicher Wirbelanzahl, z. B. nur der fünften Lendenwirbel, oder von der ersten Lenden- bis zur fünften Lendenwirbelsäule geändert werden.

Research

JoVE Journal

Biology

In vivo Imaging and Therapeutic Treatments in an Orthotopic Mouse Model of Ovarian Cancer

In vivo Imaging and Therapeutic Treatments in an Orthotopic Mouse Model of Ovarian Cancer

In-vivo-Imaging und therapeutische Behandlungen in einem orthotopen Mausmodell des Eierstockkrebs

Human cancer and response to therapy is better represented in orthotopic animal models.  This paper describes the development of an orthotopic mouse model ...

Forschung

Biologie

Studying Age-dependent Genomic Instability using the S. cerevisiae Chronological Lifespan Model

Studying Age-dependent Genomic Instability using the S. cerevisiae Chronological Lifespan Model

Studieren Altersabhängige genomische Instabilität mit der S. cerevisiae Chronologisch Lebensdauer Modell

Studies using the Saccharomyces cerevisiae aging model have uncovered life span regulatory pathways that are partially conserved in higher eukaryotes1-2. ...

Generation of Mice Derived from Induced Pluripotent Stem Cells

Generation der Mäuse aus induzierten pluripotenten Stammzellen

The production of induced pluripotent stem cells (iPSCs) from somatic cells provides a means to create valuable tools for basic research and may also ...

Validation of a Mouse Model to Disrupt LINC Complexes in a Cell-specific Manner

Validierung eines Maus-Modell zu LINC Komplexe Disrupt in einem zellspezifisch

Nuclear migration and anchorage within developing and adult tissues relies heavily upon large macromolecular protein assemblies called LInkers of the ...

Trans-inner Cell Mass Injection of Embryonic Stem Cells Leads to Higher Chimerism Rates

Trans-innere Zelle Masse Injektion von embryonalen Stammzellen führt zu höheren Chimerism Raten

In an effort to increase efficiency in the creation of genetically modified mice via ES Cell methodologies, we present an adaptation to the current ...

A Mouse Model of Intestinal Partial Obstruction

Ein Maus-Modell der teilweisen Darmverschluss

Intestinal obstructions, that impede or block peristaltic movement, can be caused by abdominal adhesions and most gastrointestinal (GI) diseases including ...

Noninvasive Monitoring of Lesion Size in a Heterologous Mouse Model of Endometriosis

Nicht-invasive Überwachung der Größe der Läsion in einer heterologen Mausmodell der Endometriose

Here, we describe a protocol for the implementation of a heterologous mouse model in which progression of endometriosis can be assessed in real time ...

Mass Spectrometry Analysis to Identify Ubiquitylation of EYFP-tagged CENP-A (EYFP-CENP-A)

Mass Spectrometry Analysis to Identify Ubiquitylation of EYFP-tagged CENP-A EYFP-CENP-A

Massenspektrometrieanalyse zur Identifizierung der Ubiquitylierung von EIFP-A mit EYFP-Tags (EYFP-CENP-A)

Studying the structure and the dynamics of kinetochores and centromeres is important in understanding chromosomal instability (CIN) and cancer ...

Skeletal Phenotype Analysis of a Conditional Stat3 Deletion Mouse Model

Skeletal Phenotype Analysis of a Conditional Stat3 Deletion Mouse Model

Skelett-Phänotyp-Analyse eines bedingten Stat3-Löschmausmodells

Transgenic mouse models are powerful for understanding the critical genes controlling osteoclast differentiation and activity, and for studying mechanisms ...

A Mouse Model of Ankle-Subtalar Complex Joint Instability

Ein Mausmodell der Gelenkinstabilität des Knöchel-Subtalar-Komplexes

Ankle sprains are perhaps the most common sports injuries in daily life, often resulting in instability of the ankle-subtalar complex joint (ASCJ), and ...