Модель дегенерации овечьего поясничного межпозвонкового диска, использующая боковую ретроперитонеальную дробную дробь
Summary
Дегенерация межпозвоночных дисков является существенным фактором боли в спине и одной из основных причин инвалидности во всем мире. Существуют многочисленные животные модели дегенерации межпозвоночных дисков. Мы демонстрируем овечью модель дегенерации межпозвонкового диска, используя сверло, которое обеспечивает последовательное повреждение диска и воспроизводимый уровень дегенерации диска.
Abstract
Дегенерация межпозвоночных дисков является значительным фактором развития боли в спине и основной причиной инвалидности во всем мире. Разработаны многочисленные животные модели дегенерации межпозвоночных дисков. Идеальная модель животного должна тесно имитировать человеческий межпозвоночный диск в отношении морфологии, биомеханических свойств и отсутствия хордовых клеток. Модель овечьего поясничного межпозвонкового диска соответствует этим критериям. Мы представляем овечью модель дегенерации межпозвонкового диска, используя повреждение бурового долота с помощью латерального забрюшинного подхода. Латеральный подход значительно сокращает разрез и потенциальную заболеваемость, связанные с традиционным передним подходом к овечьему штифу. Использование бурового долота позволяет получить последовательную и воспроизводимую травму точных размеров, которая инициирует постоянную степень дегенерации межпозвонкового диска. Фокальная природа кольцевогоИ дефект студенистого ядра более точно имитируют клиническое состояние грыжи межпозвонкового диска. Овцы быстро восстанавливаются после этой процедуры и обычно передвигаются и едят в течение часа. Происходит дегенерация межпозвонкового диска, и овцы подвергаются вскрытию и последующему анализу в периоды от восьми недель. Мы полагаем, что модель повреждения травмы сверла при дегенерации межпозвонкового диска дает преимущества перед более традиционными кольцевыми травмами.
Introduction
Боль в пояснице является основной причиной инвалидности во всем мире 1 . Дегенерация поясничного межпозвонкового диска, связанная с дискогенной болью, считается существенным фактором боли в пояснице 2 . Существует растущая потребность в надежных моделях болезней межпозвонковых дисков на животных для расширения понимания дегенеративного процесса и изучения потенциальных методов лечения.
Существуют многочисленные животные модели дегенерации межпозвонковых дисков 3 . Модели животных, используемые при исследовании болезни дегенеративного диска, варьируют в размерах от мышей 4 до более крупных млекопитающих, таких как собаки 5 , овцы 6 и приматов, не относящихся к человеку 7 . Методы, используемые для индукции дегенерации межпозвонкового диска, могут быть в широком смысле классифицированы в категории механических ( например, компрессия межпозвоночных дисков N 8 или хирургическое повреждение 6 ), химическое ( например , химический нуклеолиз 5 ) или, реже, спонтанная дегенерация ( например , песочная крыса 9 ).
Учитывая сложность дегенерации межпозвонкового диска человека, идеальной модели животных не существует. Тем не менее, важные соображения в выборе подходящей модели животного для имитации этого состояния тесно выявлены 3 . Такие соображения включают в себя отсутствие хордовых клеток (примитивные клетки с возможной функцией клеток-предшественников 10 , отсутствующие в студенистом ядре взрослого человека, овец, коз и хондродистрофических собак, но присутствующие у большинства млекопитающих), сходства в размерах животных и межпозвоночных дисков по сравнению с людьми, Сопоставимые биомеханические силы с клиническим состоянием, механистические и этические соображения 3 .
Jove_content "> Приматы, не принадлежащие человеку, удовлетворяют многим из вышеперечисленных критериев. Бабон и макака модели спонтанной дегенерации межпозвоночных дисков описаны 11 , 12 , 13. Оба вида проводят много времени в вертикальных или полупостоянных позах – явное преимущество Однако этические и практические соображения ( например, расходы, жилье, отсроченное начало спонтанной дегенерации) ограничивают их использование во многих учреждениях.Овечья кость – это устоявшаяся модель дегенерации межпозвонкового диска, с преимуществами, включая клеточное, биомеханическое и анатомическое сходство с позвоночником человека 10 , 14 , 15 . Несмотря на четвероногий рост овец, овечьего поясничного межпозвоночного диска подвергают аналогичным нагрузкам на человеческий дискS = "xref"> 14. Модель баранины также более широко принята с этической точки зрения, чем модели, не связанные с человеком. Были описаны различные методы, чтобы инициировать дегенеративный процесс, многие из которых требуют прямого доступа к межпозвонковому диску. Из-за окончания спинного мозга в области крестца и окостенения задней продольной связки овечьего поясничного отдела позвоночника задние подходы к межпозвоночному диску технически сложны и реже используются у овец 16 . Традиционные пути доступа к овечьего поясничного отдела позвоночника, т. Е. С помощью переднего или переднебокового подхода, требуют больших разрезов в брюшной полости, чреваты рисками грыжи и повреждения внутренних органов и нервно-сосудистых структур 16 . Использование относительно небольшого бокового разреза вдали от зависимых брюшных областей может снизить такие риски. 17 .
Мы представляем овцу moДель-дегенеративных заболеваний поясничного межпозвонкового диска с использованием травмы сверла, выполненной с использованием минимально инвазивного латерального подхода и вдохновленной работой Zhang et. 18 . Цель этого протокола состоит в том, чтобы позволить надежную модель повреждения поясничного диска, которая легко воспроизводится, приводит к постоянной травме и безопасна и хорошо переносится. Этот подход хорошо подходит для исследователей, стремящихся вызвать более мягкую степень дегенерации поясничного межпозвоночного диска, чем при традиционной хирургической аннулотомии (неопубликованные данные) для исследования дегенерации межпозвонкового диска или регенеративной терапии. Эти выводы будут описаны в следующей публикации.
Protocol
Representative Results
Discussion
Этот подход с минимально инвазивным боковым доступом эффективен и безопасен без каких-либо послеоперационных грыж, расщепления брюшной раны или инфекции, наблюдаемой в этой серии. Использование модели травмы межпозвоночных дисков для бурового долота с ограничителем глубины обеспеч?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Доктор Крис Дэли является получателем гранта Фонда Хирургии Ричарда Джепсона. Авторы хотели бы поблагодарить доктора Энн Гиббон, доктора Донг Чжан и сотрудников службы Monash Animal Services Университета Монаш за помощь в проведении операций на животных и уходе за ними.
Materials
| Medetomidine Hydrochloride (10 mL Injection) | Therapon/Zoetis | PFIDOM10 | Multiple suppliers: Zoetis/Ilium |
| Thiopentone | Troy | Triothiopentone | Multiple suppliers: Neon Laboratories, Jagsonphal Pharmaceuticals |
| Isoflurane (2-3 % in oxygen) | Baxter | AHN3636 | Multiple suppliers: Baxter/VetOne |
| Amoxicillin parenteral | GlaxoSmithKline | JO1CA04 | Multiple suppliers: GlaxoSmithKline/Merck |
| Bupivacaine (0.5% Injection 20 mL) | Pfizer | 005BUP001 | Multiple suppliers: Pfizer/AstraZeneca |
| PVD Iodine Solution | Jurox | 61330 | Multiple suppliers: Jurox/Orion |
| Chlorhexidine 5%w/v | Jurox | Chlorhex C 5L (SCRUB) | Multiple suppliers: Jurox/Pfizer |
| Transdermal Fental Patch (75 μg/h) | Janssen-Cilag | S8-Dur7.5 | Multiple suppliers: Sandoz |
| Buprenorphine iv | Jurox | 504410 | Multiple suppliers: LGM Pharma |
| Atipamezole (Antisedan 0.06 mg/kg – 0.08 mg/kg) | Zoetis | PFIANT10 | Multiple suppliers: Ilium |
| Oster Golden A5 2-Speed Clippers | Oster | 078005-140-003 | Oster |
| 20 ml luer lock syringe | Terumo | 6SS+20L | Multiple suppliers: Medshop Australia/Terumo |
| 21 G IV needle | Terumo | SG3-1225 | Multiple suppliers:Medshop Australia/Terumo |
| #4 scalpel handle | Austvet | AD010/04 | Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments |
| #22 scalpel baldes | Austvet | ||
| Gillies tissue forceps | Austvet | AB430/15 | Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments |
| Metzenbaum curved dissecting scissors | Austvet | AC101/14 | Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments |
| Deaver retractor | Surgical Instruments | 23.75.03 | Multiple suppliers: Surgical Instrument/Austvet |
| Hohmann retractor | Austvet | KA173/35 | Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments |
| Mayo suture scissors | Austvet | AC911/14 | Multiple suppliers: Austvet/SurgicalInstruments |
| Needleholder 14 cm | EliteMedical | 18-1030 | Multiple suppliers: EliteMedical/Austvet |
| CMT 3.5 mm Brad-Point Drill | Carbatec | 516-035-51 | Multiple suppliers: Southeast Tool/Carbatec |
| Drill Bit Stop 4 mm | Drill Warehouse | 20121600 | Multiple suppliers: Amazon |
| Bosch 10.8 V Cordless Angle Drill | Get Tools Direct | GWB10.8V-LIBB | Multiple suppliers:Bunnings/Get Tools Direct |
| Autoclavable veterinary drill bag | AustVet | DRA043-AV | AustVet |
| 2-0 absorbable synthetic braided sutures | Ethicon | VCP335H | Ethicon |
| 3-0 absorbable synthetic braided sutures | Ethicon | VCP232H | Ethicon |
| Siemens 3 Tesla Skyra Widebore MRI | Siemens | N/A | Siemens |
| 9.4 Tesla Agilent (Varian) MRI | Agilent Technologies | N/A | Agilent Technologies |
| Atomscope HF 200 A Radiogaph | Radlink | 330003A | Multiple Suppliers: Radlink/DLC Australia |
| Veterinary Pulse Oximiter | DLC | 192500A | Multiple suppliers: DLC Australi Pty Ltd/AustVet |
References
- Hoy, D., March, L., et al. The global burden of low back pain: estimates from the Global Burden of Disease 2010 study. Ann Rheum Dis. 73 (6), 968-974 (2014).
- Luoma, K., Riihimäki, H., Luukkonen, R., Raininko, R., Viikari-Juntura, E., Lammine, A. Low back pain in relation to lumbar disc degeneration. Spine. 25 (4), 487-492 (2000).
- Daly, C., Ghosh, P., Jenkin, G., Oehme, D., Goldschlager, T. A Review of Animal Models of Intervertebral Disc Degeneration: Pathophysiology, Regeneration, and Translation to the Clinic. BioMed Res Int. 2016 (3), 5952165 (2016).
- Sahlman, J., Inkinen, R., et al. Premature vertebral endplate ossification and mild disc degeneration in mice after inactivation of one allele belonging to the Col2a1 gene for Type II collagen. Spine. 26 (23), 2558-2565 (2001).
- Melrose, J., Taylor, T., Ghosh, P., Holbert, C. Intervertebral disc reconstitution after chemonucleolysis with chymopapain is dependent on dosage: An experimental study in beagle dogs. Spine. 21 (1), (1996).
- Oehme, D., Goldschlager, T., Shimon, S., Wu, J. Radiological, Morphological, Histological and Biochemical Changes of Lumbar Discs in an Animal Model of Disc Degeneration Suitable for Evaluating the potential regenerative capacity of novel biological agents. J Tiss Sci Eng. , (2015).
- Platenberg, R. C., Hubbard, G. B., Ehler, W. J., Hixson, C. J. Spontaneous disc degeneration in the baboon model: magnetic resonance imaging and histopathologic correlation. J Med Primatol. 30 (5), 268-272 (2001).
- Iatridis, J. C., Mente, P. L., Stokes, I. A. F., Aronsson, D. D., Alini, M. Compression-Induced Changes in Intervertebral Disc Properties in a Rat Tail Model. Spine. 24 (10), 996 (1999).
- Silberberg, R., Aufdermaur, M., Adler, J. H. Degeneration of the intervertebral disks and spondylosis in aging sand rats. Arch Pathol Lab Med. 103 (5), 231-235 (1979).
- Alini, M., Eisenstein, S. M., et al. Are animal models useful for studying human disc disorders/degeneration. Eur Spine J. 17 (1), 2-19 (2007).
- Lauerman, W. C., Platenberg, R. C., Cain, J. E., Deeney, V. F. Age-related disk degeneration: preliminary report of a naturally occurring baboon model. J Spinal Disord. 5 (2), 170-174 (1992).
- Platenberg, R. C., Hubbard, G. B., Ehler, W. J., Hixson, C. J. Spontaneous disc degeneration in the baboon model: magnetic resonance imaging and histopathologic correlation. J Med Primatol. 30 (5), 268-272 (2001).
- Nuckley, D. J., Kramer, P. A., Del Rosario, ., Fabro, A., Baran, N., S, R. P., Ching, Intervertebral disc degeneration in a naturally occurring primate model: radiographic and biomechanical evidence. J Orthop Res. 26 (9), 1283-1288 (2008).
- Wilke, H. J., Kettler, A., Claes, L. E. Are sheep spines a valid biomechanical model for human spines. Spine. 22 (20), 2365-2374 (1997).
- Sheng, S. -. R., Wang, X. -. Y., Xu, H. -. Z., Zhu, G. -. Q., Zhou, Y. -. F. Anatomy of large animal spines and its comparison to the human spine: a systematic review. Eur Spine J. 19 (1), 46-56 (2010).
- Oehme, D., Goldschlager, T., et al. Lateral surgical approach to lumbar intervertebral discs in an ovine model. Scientific World J. 2012 (8), 873726 (2012).
- Youssef, J. A., McAfee, P. C., et al. Minimally invasive surgery: lateral approach interbody fusion: results and review. Spine. 35 (Suppl 26), S302-S311 (2010).
- Zhang, Y., Drapeau, S., An, H. S., Markova, D., Lenart, B. A., Anderson, D. G. Histological features of the degenerating intervertebral disc in a goat disc-injury model. Spine. 36 (19), 1519-1527 (2011).
- White, K., Taylor, P. Anaesthesia in sheep. In Practice. 22 (3), 126-135 (2000).
- Kandziora, F., Pflugmacher, R., et al. Comparison between sheep and human cervical spines: an anatomic, radiographic, bone mineral density, and biomechanical study. Spine. 26 (9), 1028-1037 (2001).
- Oehme, D., Ghosh, P., et al. Mesenchymal progenitor cells combined with pentosan polysulfate mediating disc regeneration at the time of microdiscectomy: a preliminary study in an ovine model. J Neurosurg Spine. 20 (6), 657-669 (2014).
- Hunter, C. J., Matyas, J. R., Duncan, N. A. Cytomorphology of notochordal and chondrocytic cells from the nucleus pulposus: a species comparison. J Anat. 205 (5), 357-362 (2004).
- Hoogendoorn, R. J., Helder, M. N., Smit, T. H., Wuisman, P. Notochordal cells in mature caprine intervertebral discs. Eur Cells Mater. 10 (Suppl 3), (2005).
- Pohlmeyer, K. . Zur vergleichenden Anatomie von Damtier, Schaf und Ziege: Osteologie und postnatale Osteogenese. , (1985).
- Pfirrmann, C. W., Metzdorf, A., Zanetti, M., Hodler, J., Boos, N. Magnetic resonance classification of lumbar intervertebral disc degeneration. Spine. 26 (17), 1873-1878 (2001).
