Name: a minimally invasive, fast spinal cord lateral hemisection technique for modeling open spinal cord injuries in rats
Uploaded: 2022-03-23T13:00:00
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Les auteurs remercient Gergely Ángyán pour l’œuvre originale. Ce travail de recherche a été financé par l’Université Semmelweis, Budapest, Hongrie. Cette étude a également été financée par le Programme opérationnel hongrois de développement des ressources humaines (EFOP-3.6.2-16-2017-00006). Un soutien supplémentaire a été reçu du Programme d’excellence thématique (2020-4.1.1.-TKP2020) du ministère hongrois de l’Innovation et de la Technologie, dans le cadre du programme thématique Thérapie de l’Université Semmelweis.

Toutes les procédures relatives aux animaux ont été effectuées conformément à la directive européenne (2010/63/UE) et ont été approuvées par le comité d’éthique animale de l’Office national hongrois de la sécurité de la chaîne alimentaire (PEI/001/2894-11/2014). Toutes les réglementations institutionnelles et gouvernementales applicables concernant l’utilisation éthique des animaux ont été respectées au cours de cette étude.
1. Préparation avant la chirurgie</...

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	<li>Failli, V., 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=Functional+neurological+recovery+after+spinal+cord+injury+is+impaired+in+patients+with+infections.">Functional neurological recovery after spinal cord injury is impaired in patients with infections.</a> Brain. 135, 3238-3250 (2012).</li><li>Guan, B., Chen, R., Zhong, M., Liu, N., Chen, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protective+effect+of+Oxymatrine+against+acute+spinal+cord+injury+in+rats+via+modulating+oxidative+stress,+inflammation+and+apoptosis.">Protective effect of Oxymatrine against acute spinal cord injury in rats via modulating oxidative stress, inflammation and apoptosis.</a> Metabolic Brain Disease. 35 (1), 149-157 (2020).</li><li>Kjell, J., Olson, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rat+models+of+spinal+cord+injury:+from+pathology+to+potential+therapies.">Rat models of spinal cord injury: from pathology to potential therapies.</a> Disease Models &amp; Mechanisms. 9 (10), 1125-1137 (2016).</li><li>Minakov, A. N., Chernov, A. S., Asutin, D. S., Konovalov, N. A., Telegin, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+models+of+spinal+cord+injury+in+laboratory+rats.">Experimental models of spinal cord injury in laboratory rats.</a> Acta Naturae. 10 (3), 4-10 (2018).</li><li>Borb&#233;ly, 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=Effect+of+rat+spinal+cord+injury+(hemisection)+on+the+ex+vivo+uptake+and+release+of+[3H]noradrenaline+from+a+slice+preparation.">Effect of rat spinal cord injury (hemisection) on the ex vivo uptake and release of [3H]noradrenaline from a slice preparation.</a> Brain Research Bulletin. 131, 150-155 (2017).</li><li>Brown, A. R., Martinez, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thoracic+spinal+cord+hemisection+surgery+and+open-field+locomotor+assessment+in+the+rat.">Thoracic spinal cord hemisection surgery and open-field locomotor assessment in the rat.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (148), e59738 (2019).</li><li>Taoka, Y., Okajima, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spinal+cord+injury+in+the+rat.">Spinal cord injury in the rat.</a> Progress in Neurobiology. 56 (3), 341-358 (1998).</li><li>Hou, S., Saltos, T. M., Iredia, I. W., Tom, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgical+techniques+influence+local+environment+of+injured+spinal+cord+and+cause+various+grafted+cell+survival+and+integration.">Surgical techniques influence local environment of injured spinal cord and cause various grafted cell survival and integration.</a> Journal of Neuroscience Methods. 293, 144-150 (2018).</li><li>Mattucci, S., 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=Development+of+a+traumatic+cervical+dislocation+spinal+cord+injury+model+with+residual+compression+in+the+rat.">Development of a traumatic cervical dislocation spinal cord injury model with residual compression in the rat.</a> Journal of Neuroscience Methods. 322, 58-70 (2019).</li><li>Ahmed, R. U., Alam, M., Zheng, Y. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+spinal+cord+injury+and+behavioral+tests+in+laboratory+rats.">Experimental spinal cord injury and behavioral tests in laboratory rats.</a> Heliyon. 5 (3), 01324 (2019).</li><li>Ashammakhi, 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=Regenerative+therapies+for+spinal+cord+injury.">Regenerative therapies for spinal cord injury.</a> Tissue Engineering. Part B, Reviews. 25 (6), 471-491 (2019).</li></ol>

Cette technique mini-invasive de lésion de la moelle épinière a été développée lors de l’étude de rats lésés de la moelle épinière, et l’équipe a été confrontée à des problèmes découlant de la chirurgie elle-même (éclats d’os de la laminectomie provoquant une compression et endommageant la moelle épinière, chirurgie prenant trop de temps, cicatrisation lente d’une grande plaie osseuse). En éliminant la laminectomie, la procédure est devenue beaucoup plus rapide (11 min contre 35 min), la ...

Les lésions de la moelle épinière (SCI) sont malheureusement des lésions fréquentes chez l’homme. Les lésions médullaires peuvent être compliquées de différentes manières, par exemple par des infections, et il est cliniquement important d’étudier ces lésions1. Parce qu’il n’existe pas de remède unique et définitif contre les lésions médullaires, les modèles animaux sont encore nécessaires pour approfondir la compréhension des chercheurs et faire progresser les traitements possibles 2,3. Bien que les blessures fermées soient le plus souvent modélisées (compression et contusion), il est cliniquement important de comprendre les lacérations, qui ne peuvent être modélisées que dans les blessures ouvertes4. Les modèles de plaie ouverte utilisant la transsection ou l’hémisection peuvent être utilisés pour démontrer une localisation plus précise d’une plaie par rapport aux modèles de blessure fermée, en raison de la nature de la blessure (contusion ou coupure chirurgicale). Les expériences sur les plaies ouvertes peuvent faire la lumière sur des lésions neuronales plus spécifiques de manière contrôlée, fiable et reproductible5. La section complète ou partielle de la moelle épinière est une technique de plaie ouverte largement utilisée et peut être examinée en détail dans l’article de Brown et Martinez6.
Lors de l’étude des lésions ouvertes de la moelle épinière chez le rat, plusieurs animaux ont présenté des problèmes découlant de la chirurgie : des éclats d’os provenant de la laminectomie se sont incrustés dans la moelle épinière et ont provoqué un gonflement ; la plus grande plaie osseuse a mis beaucoup de temps à guérir ; L’opération a pris trop de temps. Une autre technique chirurgicale a été mise au point pour éliminer ces problèmes. L’objectif était de développer une technique plus rapide et plus douce pour l’animal. Cette technique nouvellement développée est beaucoup plus rapide que les techniques traditionnelles de lésion médullaire. L’approche chirurgicale est peu invasive, ce qui permet d’obtenir une plaie osseuse plus petite tout en éliminant les problèmes découlant de la laminectomie.
Toutes les techniques d’enroulement ouvert impliquent l’ouverture de la dure-mère7. Plusieurs études récentes ont examiné différentes techniques nouvellement développées, visant à améliorer les méthodes précédentes 8,9. Même si l’ouverture de la dure-mère ne peut être exclue avec cette nouvelle technique, elle provoque une plaie plus petite sur la dure-mère tout en offrant une lésion fiable et contrôlée de la moelle épinière. En consultant la littérature sur les techniques de lésion de la moelle épinière, de nombreux auteurs ont essayé de minimiser la durée de la chirurgie en apportant des modifications mineures à la technique originale10. La laminectomie fait toujours partie de ces interventions chirurgicales, bien qu’elle prenne du temps et nécessite une plaie osseuse plus grande pour être faite6. Cette technique chirurgicale peut convenir aux chercheurs qui utilisent des modèles de lésions de la moelle épinière à plaie ouverte, en particulier la transsection complète ou l’hémisection latérale réalisée dans les espaces intervertébraux (Figure 1).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Augmentin (1,000 mg/200 mg powder)</td>
			<td>GlaxoSmithKline, UK</td>
			<td></td>
			<td>One-time dose of s.c. antibiotics prophylactically (10 mg of amoxicillin and 2 mg clavulanic acid; Augmentin 1,000 mg/200 mg powder). Every day following surgery, 10 mg of amoxicillin and 2 mg of clavulanic acid (Augmentin 1,000 mg/200 mg powder) per day per animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Betadine</td>
			<td>EGIS, Hungary</td>
			<td></td>
			<td>Disinfect the skin of the surgical area using a povidone-iodine solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calypsol (50 mg/mL)</td>
			<td>Richter Gedeon, Hungary</td>
			<td></td>
			<td>Anesthesia: combination of ketamine 80 mg/kg and xylazine 8 mg/kg intramuscularly</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CP XYLAZIN 2% (20 mg/mL)</td>
			<td>Produlab Pharma B.V., the Netherlands</td>
			<td></td>
			<td>Anesthesia: combination of ketamine 80 mg/kg and xylazine 8 mg/kg intramuscularly</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental bone forceps</td>
			<td>Dentech, Hungary</td>
			<td>BS 0127</td>
			<td>Remove the spinous processes of the 13th thoracic vertebra and the 1st lumbar vertebra using dental bone forceps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dental surgical micromotor</td>
			<td>W&#38;H, Austria</td>
			<td>MF-TECTORQUE</td>
			<td>Using a dental surgical micromotor, a laminectomy is performed at the L1 vertebra</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>optical microscope</td>
			<td>Zeiss, Germany</td>
			<td>OPMI19-FC</td>
			<td>Control the procedure by viewing an enlarged (16x magnification) microscopic image</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>physiological saline solution (0.9% NaCl)</td>
			<td>Fresenius Kabi, Germany</td>
			<td></td>
			<td>Keep the rat&#39;s eyes moist throughout the entire anesthesia using physiological saline solution drops (reapply as necessary)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>raspatorium</td>
			<td>Dentech, Hungary</td>
			<td>FK 1164</td>
			<td>Dissect the muscles attached to the vertebrae with the aid of a raspatorium, until all the spinal ligaments are visible.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>retractor</td>
			<td>Dentech, Hungary</td>
			<td>RT 1253</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>scalpel</td>
			<td>Dentech, Hungary</td>
			<td>BB 173</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>scalpel</td>
			<td>Dentech, Hungary</td>
			<td>BB 184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>scalpel blade 12</td>
			<td>B. Braun, Germany</td>
			<td>12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>scalpel blade 20</td>
			<td>B. Braun, Germany</td>
			<td>20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sterile cut gauze 10 x 10 cm</td>
			<td>Sterilux, Hartmann, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sutures (monofilament, synthetic; absorbable and nonabsorbable), size: 4-0</td>
			<td>B. Braun, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tweezer (13 cm)</td>
			<td>Dentech, Hungary</td>
			<td>BD 1555</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tweezer (delicate tissue forceps)</td>
			<td>Dentech, Hungary</td>
			<td>BD 1670</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a minimally invasive, fast spinal cord lateral hemisection technique for modeling open spinal cord injuries in rats

Les techniques de lésion de la moelle épinière ouverte modélisant des lésions de type lacération sont longues et invasives car elles impliquent une laminectomie. Cette nouvelle technique élimine la laminectomie en enlevant deux apophyses épineuses et en soulevant, puis en inclinant l’arc vertébral caudal. La zone chirurgicale s’ouvre sans qu’il soit nécessaire de recourir à une laminectomie. L’hémisection latérale est ensuite réalisée avec un contrôle visible direct au microscope. Le traumatisme est minimisé, ne nécessitant qu’une petite blessure osseuse. 
Cette technique présente plusieurs avantages : elle est plus rapide et, par conséquent, moins contraignante pour l’animal, et la plaie osseuse est plus petite. Parce que la laminectomie est éliminée, il y a moins de risques de blessures indésirables à la moelle épinière et il n’y a pas d’éclats d’os qui peuvent causer des problèmes (les éclats d’os incrustés dans la moelle épinière peuvent causer un gonflement et des dommages secondaires). Le canal vertébral reste intact. La principale limitation est que l’hémisection ne peut être réalisée que dans les espaces intervertébraux. 
Les résultats montrent que cette technique peut être réalisée beaucoup plus rapidement que l’approche chirurgicale traditionnelle, utilisant la laminectomie (11 min contre 35 min). Cette technique peut être utile pour les chercheurs qui travaillent avec des modèles animaux de lésions ouvertes de la moelle épinière, car elle est largement adaptable et ne nécessite pas d’instruments spécialisés supplémentaires.

Après l’hémisection, les rats présentent une paralysie du membre postérieur ipsilatéral (preuve in vivo d’une hémisection réussie). Une évaluation approfondie de l’échantillon ne peut être effectuée qu’après l’ablation de la moelle épinière (voir la figure 2, où la moelle épinière enlevée peut être vue à la fois des côtés ventral et dorsal).
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ft...

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A Minimally Invasive, Fast Spinal Cord Lateral Hemisection Technique for Modeling Open Spinal Cord Injuries in Rats

Nous décrivons ici une nouvelle technique rapide de modélisation des lésions ouvertes de la moelle épinière chez le rat qui élimine la laminectomie. L’hémisection latérale est réalisée lors d’une visualisation au microscope. La technique est polyvalente et peut également être utilisée dans les régions cervicales, thoraciques et lombaires de la moelle épinière d’autres animaux.

Une technique d’hémisection latérale rapide et mini-invasive de la moelle épinière pour modéliser les lésions ouvertes de la moelle épinière chez le rat

Open spinal cord injury techniques modeling laceration-like injuries are time-consuming and invasive because they involve laminectomy. This new technique ...

Ce protocole est important parce que les lésions de la moelle épinière sont encore répandues aujourd’hui, et des recherches sont nécessaires pour approfondir la compréhension de ces blessures et développer des thérapies possibles. Cette technique est plus précise et reproductible que les blessures par compression et contusion et moins invasive que les blessures avec laminectomie complète. Il pourrait donc s’agir d’une meilleure option pour une simulation de lésion de la moelle épinière que les procédures décrites précédemment.Pour commencer, utilisez une lame de scalpel 20 pour ouvrir la zone chirurgicale en plaçant une incision de deux à 2,5 centimètres de long à travers toutes les couches de la peau le long de la colonne vertébrale. Positionnez cette incision parallèlement à la colonne vertébrale en utilisant la vertèbre L1 comme point médian, en l’étendant d’environ un centimètre dans le sens crânien et dans le sens du dorlotage le long de la colonne vertébrale. Mobilisez les côtés de la plaie en coupant le tissu conjonctif entourant les muscles.Placez ensuite deux incisions parallèles le long de la colonne vertébrale, pénétrant dans le périoste. Placez les incisions juste à côté des apophyses vertébrales des deux côtés, couvrant la distance entre les vertèbres thoraciques 13 et L1. Disséquez les muscles attachés aux vertèbres avec le huit d’un respirateur jusqu’à ce que tous les ligaments spinaux soient visibles.Placez un écarteur. Retirez ensuite les apophyses vertébrales de la 13e vertèbre thoracique et de la première vertèbre lombaire À l’aide d’une pince osseuse dentaire pour visualiser l’ensemble de la zone chirurgicale. Utilisez de la gaze stérile pour contrôler les saignements tout au long de la procédure si nécessaire.Soulevez avec précaution le reste des apophyses vertébrales L1, en élevant l’arcade vertébrale L1. Retirez le ligamentum flavum pour accéder à la moelle épinière. Soulevez davantage les apophyses spinales du dorlot, permettant l’accès à la dure-mère spinale sectionnée.Faites basculer les apophyses de la colonne vertébrale dans la direction crânienne pour visualiser la pie-mère. Regardez à travers la pie-mère pour la veine médiane postérieure, mettant en valeur la ligne médiane de la colonne vertébrale. En utilisant la veine comme bissectrice directionnelle, placez une incision à l’aide d’un scalpel microchirurgical tout en épargnant la veine.Placez l’incision sous la veine dans le plan transversal à travers le diamètre postérieur antérieur de la moelle épinière. Effectuez l’hémisection en éloignant latéralement la lame de la ligne médiane. Placez l’incision pour éviter de couper l’artère spinale antérieure.Assurez-vous qu’une pression excessive n’est pas appliquée sur le corps vertébral lors de la coupe de la moelle épinière afin d’épargner l’artère spinale antérieure sur la face ventrale de la moelle épinière. Ne fermez pas la dure-mère directement pendant la fermeture de la plaie. Suturez fermement les muscles et les apophyses vertébrales, en fermant indirectement la petite plaie de la dure-mère.Fermez la couche de tissu conjonctif dorsal avec des sutures. Cette nouvelle méthode mini-invasive de lésion de la moelle épinière est réalisée beaucoup plus rapidement que l’approche chirurgicale traditionnelle utilisant la laminectomie et ne nécessite pas d’instruments spécialisés supplémentaires. La coloration à l’hématoxyline et à l’éosine a été utilisée pour visualiser le site de la lésion.D’autres coupes peuvent être effectuées le long de la moelle épinière en imitant des lésions neuronales spécifiques. La régénération peut également être étudiée puisque des électrodes ou des cellules souches peuvent être placées à l’aide de cette méthode. La plupart des techniques utilisant des modèles de lésions de la moelle épinière à plaie ouverte mettant en œuvre une hémisection ou une transaction peuvent être simplifiées et accélérées à l’aide de cette technique.

Research

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Neuroscience

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