Способ моделирования травмы спинного мозга со стойким неврологическим дефицитом Российский патент 2021 года по МПК G09B23/28 A61B17/00 

Изобретение относится к экспериментальной медицине, к нейрохирургии в целом, более детально – к формированию (моделированию) травмы спинного мозга на лабораторных животных посредством нанесения травм, приводящих к стойкому неврологическому дефициту, который далее исследуется на предмет возможности разработки новых методов лечения и/или восстановительного лечения аналогичных повреждений у человека.

Способ обеспечивает условия моделирования, максимально воспроизводящие клиническую картину тяжелого травматического повреждения спинного мозга без гибели лабораторного животного, что необходимо для мониторинга и разработки способов восстановления центральной и периферической иннервации в посттравматическом периоде.

Модели повреждения спинного мозга оказались незаменимыми не только для исследования эффективности терапевтических вмешательств, но и для лучшего понимания механизмов наиболее эффективных методов восстановления травм нейронных путей в спинном мозге человека. Модели травм спинного мозга значительно эволюционировали за последнее столетие с тех пор, как Аллен разработал первую модель ушиба с падением веса в 1911 году [https://rus.acousticbiotech.com/spinal-cord-injury-models-review-509262].

Разрабатываемые модели повреждения спинного мозга на дату представления заявочных материалов нацелены на воссоздание травматического повреждения спинного мозга у экспериментальных животных, т.е. на нанесение возможно более точных травм спинного мозга у животных и исследований по наиболее точным и эффективным методам лечения у животным с последующим переносом этих методов лечения на лечение спинного мозга человека.

 Эти модели различаются в зависимости от используемого животного, места нанесения травмы и механизма травмы.

Заявленное техническое решение направлено как на максимальное сохранение количества лабораторных животных, так и на сокращение сроков моделирования как таковых, а также на сокращение использования материальных ресурсов для обеспечения возможности нахождения оптимальных методов нанесения травм спинного мозга со стойким неврологическим дефицитом, и их лечения для переноса выявленных наиболее эффективных методов на лечение спинного мозга человека.

Заявленный способ обеспечивает моделирование спинномозговой травмы со стойким неврологическим дефицитом в виде парезов без гибели животного.

Нанесение удара с определенной силой позволяет быстро формировать однородные группы лабораторных животных с максимально сходными очаговыми повреждениями вещества спинного мозга, что обеспечивает получение более достоверных результатов при разработке и оценке новых методов лечения тяжелой травмы спинного мозга у человека.

Далее в тексте заявителем приведены термины, которые необходимы для облегчения однозначного понимания сущности заявленных материалов и исключения противоречий и/или спорных трактовок при выполнении экспертизы по существу.

Неврологический синдром – это особая категория расстройств, при которых у пациента наблюдаются те или иные нарушения в работе центральной и периферической нервной системы. Самые известные из них – синдром хронической усталости, нейролептический паркинсонизм, отек мозга и различные психомоторные возбуждения.

Моторные нарушения (двигательные нарушения) – общее название двигательных расстройств, нарушений движений различной этиологии, которые могут проявляться ограничением объема и силы движений, нарушениями их темпа, характера, координации, наличием непроизвольных насильственных движений и др.

Апоптоз – регулируемый процесс программируемой клеточной гибели, в результате которого клетка распадается на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной.

Гемосидерофаг – фагоцит, поглощающий и накапливающий соединения, содержащие железо; в цитоплазме железосодержащие пигменты превращаются в гемосидерин.

Астроциты – тип нейроглиальной клетки звездчатой формы с многочисленными отростками.

Микроглиальные клетки (микроглия) – резидентные клетки макрофагицентральной нервной системы (ЦНС). Исторически микроглию классифицировали как подтип глиальных клеток центральной нервной системы. Микроглия играет важную роль в формировании мозга, особенно в формировании и поддержании контактов между нервными клетками – синапсов. Поскольку в норме центральная нервная система стерильна, роль микроглии в борьбе с инфекционными агентами незначительна (в случае инфекции или травмы моноциты рекрутируются в ЦНС из крови).

ТСМ – травма спинного мозга.

Известны способы формирования очагового повреждения спинного мозга у лабораторного животного.

Чаще всего в предварительных исследованиях используются крысы, поскольку они относительно недороги, легкодоступны и продемонстрировали функциональные, электрофизиологические и морфологические результаты, аналогичные результатам ТСМ у людей. Мыши особенно полезны для генетических исследований.

Хотя большинство исследований вызывало травмы на грудном уровне, недавние исследования также были сосредоточены на моделях травм на уровне поясничного отдела из-за их клинической значимости. Травмы спинного мозга у человека обычно возникают на шейном уровне, особенно после непроникающей травмы, такой как спортивная травма или автомобильная авария. Эти модели приводят к явным неврологическим нарушениям, чем травмы грудной клетки, и их следует рассматривать с точки зрения терапевтических подходов. Также были описаны модели травмы поясничного отдела позвоночника, хотя и реже.

В зависимости от механизма повреждения модели травмы можно разделить на контузию, компрессию, дистракцию, вывих, рассечение или химическую.

Модели ушибов, в которых временная сила применяется для смещения и повреждения спинного мозга, включают устройства сброса веса, электромагнитные устройства и устройства давления воздуха. Компрессионные модели характеризуются сжатием спинного мозга в течение длительного периода времени.

В моделях с отвлечением используются противоположные тяговые силы для растяжения спинного мозга, в то время как модели с дислокацией вызывают травму из-за бокового смещения позвонка. Пересечение подразумевает частичное или полное рассечение спинного мозга на определенном уровне. Наконец, химически опосредованные модели ТСМ исследуют конкретные аспекты вторичной последовательности повреждений.

Далее заявителем представлен выявленный уровень техники современных in vivo моделей травмы спинного мозга на животных и последние разработки в этой области.

Модели ушибов

Известные устройства для ушибов предназначены для нанесения кратковременного острого повреждения спинного мозга. В эту категорию входят устройства для сброса веса, электромагнитные ударные устройства и недавно описанное пневматическое устройство [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014). https://doi.org/10.1038/sc.2014.91].

После выполнения ламинэктомии на выбранном уровне позвоночник стабилизируется с помощью зажимной системы, а ударный элемент используется для нанесения травмы желаемой степени тяжести.

Импактор Нью-Йоркского университета (NYU) / Многоцентровое исследование травм спинного мозга у животных (MASCIS) [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014)]. [https://doi.org/10.1038/sc.2014.91].

Импактор NYU был впервые разработан и описан Грунером в 1992 году. Процедура травмы включает выполнение ламинэктомии на заданном уровне и стабилизацию спинного мозга с помощью зажимов. Прут удельного веса, обычно 10 г, падает с определенной высоты над поверхностью пуповины, чтобы вызвать ТСМ определенной степени тяжести. Ключевые параметры, такие как высота, время, скорость при ударе и сжатие корда, записываются в цифровом виде, что позволяет анализировать эксперименты и отбрасывать их, если они выходят за пределы желаемого диапазона.

Импактор NYU был принят для использования в MASCIS и переименован в MASCIS II. В известном исследовании рекомендована стандартизация условий, которые включали использование Long Evans крыс, которые являются 77 ± 1 дней, пентобарбитал дозой 45 и 60 мг кг ^-1 для женщин и мужчин, соответственно, и нанесение травмы 60 ± 1 мин после того, как индукция анестезии. Однако по практическим соображениям строгое соблюдение этих рекомендаций является сложной задачей.

Были представлены две новые версии ударного элемента MASCIS. MASCIS II оснащен электромагнитным кнопочным механизмом сброса груза. Однако MASCIS II не взаимодействует с компьютером, поэтому цифровая запись параметров невозможна. MASCIS III, представленный в 2012 году, сочетает в себе аспекты двух предыдущих версий устройства, включая цифровую запись данных и электромагнитное снятие веса. Улучшенная система фиксации позвонков MASCIS III также помогает минимизировать движения.

Импактор MASCIS был первоначально описан на крысах, но был модифицирован для использования на мышах и мартышках. Хотя большая часть литературы посвящена травмам на грудном уровне, импактор MASCIS использовался для получения травм шейного отдела позвоночника на модели крыс. Недавно были описаны методы снижения веса свиньи и собаки, основанные на тех же принципах, что и устройства MASCIS.

Импактор MASCIS широко используется и вызывает подтвержденные и воспроизводимые ушибы на моделях крыс. Однако изменчивость из-за отскока стержня ударного элемента по спинному мозгу после первоначального «отскока веса» от падения, приводящего к множественным ударам, вызывала беспокойство. Кроме того, длительность воздействия точно не контролируется. Как и в случае со всеми механическими моделями, сложно точно контролировать биомеханику для получения согласованной и воспроизводимой SCI.

Ударный элемент с бесконечным горизонтом (IH) [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014)]. [https://doi.org/10.1038/sc.2014.91].

Ударный элемент IH использует управляемое по силе воздействие вместо высоты падения веса или смещения ткани для нанесения травмы. Шаговый двигатель взаимодействует с внешним компьютером для применения контролируемого удара. После ламинэктомии в желаемом месте повреждения металлический импактор вызывает повреждение, а прикрепленный датчик непосредственно измеряет силу между импактором и тканью спинного мозга. Это сводит к минимуму погрешность, вызванную перемещением образца. При достижении заданного порогового значения силы наконечник автоматически и немедленно вынимается, и отображается точное значение передаваемого усилия. Таким образом, явление отскока веса не встречается.

Впервые были описаны три различных степени тяжести травм (100, 150 и 200 кДин) у крыс, причиняющих травму на уровне Т10. Импактор IH также использовался для генерации ТСМ в шейном отделе позвоночника, и устройство можно модифицировать для использования с более мелкими грызунами, такими как мыши, просто заменив ударный наконечник на меньший.

Наблюдаемое ограничение – это вариативность в том, чтобы надежно удерживать позвоночник с помощью зажимов, поставляемых с устройством IH, и некоторые исследователи разработали специальные зажимные системы, чтобы преодолеть это. Хотя тонкие движения теоретически не должны влиять на механику повреждения ударного элемента, управляемого силой, непоследовательные повреждения паренхимы и функциональные нарушения все же возникают.

Ударный элемент Университета штата Огайо (OSU) [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014)]. [https://doi.org/10.1038/sc.2014.91].

Первоначально разработанный в 1987 году на модели крысы, импактор OSU был усовершенствован в 1992 году для улучшения воспроизводимости травм. Процедура включает ламинэктомию на заданном уровне и стабилизацию позвоночника с помощью пережатия. Подобно ударному элементу IH, устройство OSU использует электромагнитный ударный элемент с компьютерной обратной связью. При срабатывании триггера зонд контактирует и смещает шнур на 30 мкм, обеспечивая воспроизводимую отправную точку. Затем инструмент сжимает шнур на заданное расстояние, обычно от 0,8 до 1,1 мм, в течение заданного времени, от ~ 4 до 5 мс. Устройство OSU позволяет избежать множественных ударов, поскольку импаундер активно отводится.

Импактор OSU измеряет силу, передаваемую на спинной мозг, и смещение спинного мозга, что позволяет исключить неоптимальные травмы. Устройство было модифицировано в 2000 году для изучения SCI на модели мыши. Как и в случае устройств MASCIS и IH, импактор OSU в последнее время использовался для повреждения шейного отдела позвоночника крысы. Ограничением устройства является то, что иногда сложно определить нулевое расстояние для ударного элемента, поскольку спинной мозг и спинномозговая жидкость слегка смещаются при первоначальной нагрузке.

Ударник для пневматического пистолета [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014)]. [https://doi.org/10.1038/sc.2014.91].

Ударник для пневматического пистолета – это новое контузионное устройство, которое было разработано в 2012 году как модель крысы. Он производит SCI, используя точно направленный поток воздуха под высоким давлением. Позвонок T10 стабилизируется путем прикрепления зажимов к соседним позвонкам. Затем с помощью стоматологического сверла проделывают отверстие диаметром 2 мм в дуге целевого позвонка, через которое вводят инъектор и устанавливают так, чтобы он касался твердой мозговой оболочки, но не давил на нее. Затем доставляется воздушный «выстрел». В ходе пилотного исследования были созданы три экспериментальные группы, использующие выстрелы по 0,1 спри трех различных давлениях, но устройство также допускает диапазон времени воздействия (до 15 минут).

Результаты SCI были проанализированы с использованием магнитно-резонансной томографии, гистологии и множественных поведенческих оценок. По большей части, классифицированная травма была произведена успешно. Тем не менее, одно заметное исключение было в оценке опорно-двигательного аппарата: различия между умеренной и тяжелой травмой группами травм и контролем и легкими группами травмы не было статистически значимыми. Отсутствие точной количественной оценки травм потребует дальнейшей проверки надежности и воспроизводимости модели.

Модели сжатия

Модели сжатия отличаются от моделей ушибов тем, что они включают длительное сжатие спинного мозга. Некоторые из этих моделей на самом деле являются моделями контузии-сжатия, которые включают острый удар с последующим постоянным сжатием разрывных переломов.

Сжатие клипа [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014)]. [https://doi.org/10.1038/sc.2014.91].

Использование модифицированного зажима для аневризмы для создания ТСМ было впервые описано у крыс в 1978 году. Процедура включает выполнение ламинэктомии на желаемом уровне позвоночника. Зажим закрывается с определенным усилием вокруг спинного мозга, вызывая острую травму, а затем оставляется для сжатия спинного мозга в течение определенного времени, обычно не менее 1 минуты, чтобы вызвать травму. Доступны зажимы с широким диапазоном силы закрывания, создающие различные силы закрывания и, следовательно, тяжести травм у животного. Cила в 50 и 35 г используется для получения тяжелой и средней травмы соответственно. Продолжительность применения клипсы также может варьироваться, чтобы получить травмы разной степени тяжести.

После ламинэктомии на желаемом уровне позвоночника зажим закрывается с определенной силой вокруг спинного мозга, вызывая острую травму. Сила смыкания зажима и продолжительность наложения могут варьироваться для получения травм разной степени тяжести.

После ламинэктомии пара щипцов сжимается вокруг спинного мозга до определенной ширины с использованием спейсера в течение определенного времени, чтобы вызвать повреждение спинного мозга. Ширина и продолжительность компрессии могут быть изменены, чтобы вызвать желаемую тяжесть травмы. Сжатие баллона включает введение катетера с маленьким надувным баллоном, прикрепленным к его концу, который проходит через ламинэктомию или ламинотомию каудальнее места повреждения. Травму можно классифицировать, варьируя объем надувания, продолжительность сжатия или и то, и другое.

Принципиальная схема техники перевязки спинного мозга. Изогнутая игла вводится через межпозвонковое отверстие и эпидуральное пространство, чтобы охватить спинной мозг спереди, а затем игла вводится через контралатеральное межпозвонковое отверстие и обратно в кожу, чтобы наложить шовный материал на спинной мозг. Один конец нити прикрепляют к стенке экспериментального устройства, а другой прикрепляют к подвешенной массе с помощью простого шкива. Когда груз опускается, начинается сжатие, которое может продолжаться в течение длительного периода времени.

Показано, что у крыс он вызывает дифференцированные повреждения грудного отдела позвоночника с точки зрения как функциональных, так и гистологических результатов. Кроме того, модель использовалась в шейном и поясничном отделах позвоночника крысы, а также была адаптирована для использования на мышах. В модели на мышах был использован зажим аневризмы меньшего размера для получения повреждения грудного отдела позвоночника, степень которого варьировалась в зависимости от поведенческих и гистологических результатов. Недавно было показано, что использование модифицированного сосудистого зажима на мышах является эффективным. Пружинный зажим также использовался для повреждения грудного отдела позвоночника свиней.

Преимущества компрессии клипсой заключаются в том, что она обеспечивает относительно недорогую модель компрессии-ушиба, которая вызывает травму спинного мозга различной степени тяжести и может быть адаптирована для использования во всех областях позвоночника. Хотя простота допускает адаптацию, единственные получаемые параметры травмы - это откалиброванное усилие закрытия зажима и продолжительность сжатия. Таким образом, скорость зажима при контакте со шнуром, действительная прилагаемая сила и степень сжатия корда не учитываются.

Технику сжатия клипсой можно также использовать для перекрытия кровоснабжения определенного сегмента пуповины на определенный период времени, чтобы вызвать ТСМ ишемии / реперфузии. Клинически модель приближается к ятрогенной травме спинного мозга, которая может возникнуть во время операций, подобных операциям на грудной аорте. Модель также может быть создана с использованием техники надувания баллона и прямого лигирования сосуда.

Сжатие калиброванными щипцами [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014)]. [https://doi.org/10.1038/sc.2014.91].

Сжатие щипцами было разработано, чтобы обойти некоторые биомеханические проблемы, связанные с моделями ушиба, чтобы получить надежную модель. Использование калиброванных щипцов для доставки SCI было впервые описано в 1991 году на морской свинке. После ламинэктомии на уровне T13 пара щипцов сжимается вокруг спинного мозга до определенной ширины с использованием спейсера в течение определенного времени. Аналогичный метод использовался у крыс, в том числе в нижнем отделе грудного отдела позвоночника, и травмы различной степени тяжести были нанесены с использованием разной ширины сжатия. Этот метод был адаптирован для использования на мышах, и было показано, что он способен вызывать дифференцированный ТСМ.

Хотя техника щипцов является простой и недорогой моделью травмы спинного мозга, в ней отсутствует компонент острого удара, которым обладают парадигмы сжатия и ушиба клипсой. Таким образом, сжатие щипцами не моделирует важный аспект наиболее распространенных механизмов травмы спинного мозга у человека, что делает его гораздо менее распространенным, чем другие модели травм.

Баллонное сжатие [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014). https://doi.org/10.1038/sc.2014.91].

Впервые этот метод был описан в 1953 году на собаках. Как правило, баллонная компрессия включает введение катетера с маленьким надувным баллоном, прикрепленным к его концу, в эпидуральное или субдуральное пространство. Затем баллон заполняется физиологическим раствором или воздухом до фиксированного объема, который сжимает спинной мозг. Воздушный шар сдувается через определенное время. Подготовка может включать ламинэктомию на желаемом участке поражения или просто ламинотомию на участке каудальнее этого участка. Травму можно классифицировать, варьируя объем надувания, продолжительность сжатия или и то, и другое.

Хотя модели крыс широко использовались, процедура была усовершенствована на собаках, кроликах и приматах. Преимущества модели в том, что она относительно недорогая и требует минимальной хирургической подготовки. Однако, как и в модели сжатия щипцами, в баллонном сжатии обычно отсутствует острый компонент ТСМ. Быстрое надувание баллона может добавить некоторый уровень травмы этого типа; однако без контроля скорости или приложенной силы было бы трудно стандартизировать начальный удар. Модель сжатия баллона используется реже, чем модели сжатия или сжатия зажимом.

Обвязка спинного мозга [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014). https://doi.org/10.1038/sc.2014.91].

Обвязка спинного мозга – это новый метод травмы спинного мозга, в котором используется механическое устройство, которое разработчики назвали SC-STRAPPER. Процедура включает введение изогнутой хирургической иглы с прикрепленным швом к одной стороне животного. Затем нить наматывают вокруг определенного уровня спинного мозга в эпидуральном пространстве и проводят обратно через кожу на другой стороне крысы. Один конец нити прикрепляют к стенке экспериментального устройства, а другой прикрепляют к подвешенной массе с помощью простого шкива. Когда массе позволяют упасть, начинается сжатие, которое продолжается в течение 1 мин. Исследователи использовали три разные массы для нанесения крысам легких, умеренных и тяжелых повреждений. Результаты показали, что травмы классифицируются как по функциональным, так и по гистологическим показателям.

Преимущество этого метода состоит в том, что это сравнительно неинвазивный метод, который не требует ламинэктомии и не вызывает кровотечения, а также обеспечивает 100% выживаемость. Устройство также обеспечивает сжатие со всех сторон пуповины, а не только в дорсовентральном или латеральном направлении, и способно создавать дифференцированную картину повреждений.

Тем не менее, последовательная воспроизводимость травмы в точном месте и в размахе еще предстоит доказать. Хотя силу сжатия можно оценить на основе веса груза, другие параметры, связанные с травмой, невозможно ни измерить, ни контролировать.

Модели отвлечения

Модели отвлечения спинного мозга включают контролируемое растягивание спинного мозга с целью имитации сил натяжения, испытываемых спинным мозгом при травме спинного мозга. Травмы этого типа были исследованы у кошек, собак, обезьян и свиней. Однако сложное и воспроизводимое моделирование этого процесса было разработано совсем недавно и является областью активных исследований.

Дистрактор Харрингтона [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014)]. [https://doi.org/10.1038/sc.2014.91].

В 2004 г. Dabney et al. подробно описали использование этого устройства для воздействия на грудную клетку у крыс. Процедура включает ламинэктомию в предполагаемом месте травмы с последующим размещением модифицированных крючков Харрингтона под пластинками позвонков на одном уровне каудально и на одном уровне рострально по отношению к цели повреждения. Эти крючки связаны с шаговым двигателем с компьютерным управлением, который используется для управления длиной, скоростью и продолжительностью отвлечения. Длина дистракции 3, 5 и 7 мм вызвала легкую, среднюю и тяжелую ТСМ при разрыве фасеточно-капсульной связки. Однако основным ограничением этой модели была высокая вариабельность в пределах каждой степени травмы. Кроме того, скорость отвлечение была ограничена 1 см с^-1. Это может быть слишком медленным, чтобы имитировать человеческие травмы.  Таким образом, хотя дистрактор Харрингтона продемонстрировал многообещающие возможности использования отвлекающих моделей SCI, он не был подтвержден.

Мультимеханическое устройство Университета Британской Колумбии (UBC) [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014)]. [https://doi.org/10.1038/sc.2014.91].

Это новое устройство для травм, которое было разработано на крысах, очень универсально – он может вызвать ушиб, дистракцию и вывих. Устройство способно обеспечивать обратную связь о смещении шнура или силе, передаваемой после травмы. Использует UBC устройство зажимы, что клиновая под поперечными отростками против боковых масс позвонков с твердой поддержки, позволяя исследователям ускорить компоненты устройства до высоких скоростей (до 1 мс^-1) без позвоночного проскальзывания во время травмы.

Через 7 дней после травмы образуется сгусток, который к 14-му дню заменяется рубцовой тканью. Затем через 28 и 56 дней формируется полость.

Помимо зажима, техника ушиба устройства UBC аналогична той, которая применяется в импакторах OSU и IH. Для отвлечения C3 и C4 совместно зажимают и стабилизируют, в то время как другой зажим, удерживающий C5 и C6, ускоряется каудально, удерживается неподвижно в течение 1 с при максимальном смещении и возвращается в исходное положение. Наконец, при вывихе используется идентичное зажимное устройство, но зажим, удерживающий C5 и C6, ускоряется дорсально, а не каудально, чтобы вызвать ТСМ. Исследователи смогли вызвать ТСМ средней и тяжелой степени тяжести, манипулируя смещением как независимой переменной.

Устройство UBC способно вызвать высокоскоростную дистракционную травму позвоночника и травму, имитирующую смещение позвонка. Однако дальнейшие исследования по валидации, включая исследования опорно-двигательного аппарата необходимы.

Дистрактор Техасского университета в Арлингтоне (UTA) [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014)]. [https://doi.org/10.1038/sc.2014.91]

Дистрактор UTA направлен на то, чтобы вызвать двунаправленную дистракционную травму SCI по сравнению с однонаправленной травмой, вызванной устройством UBC. В дистракторе UTA использовались специальные зажимы, которые надежно прикреплялись к телу позвонка. Эти зажимы прикреплены к линейным приводам, которые одновременно каудорострально отвлекают два позвонка (T9 и T11). Это относительно неинвазивный метод, так как ламинэктомия не выполняется, а компьютерное программное обеспечение может регистрировать силу, приложенную к спинному мозгу во время травмы.

Травма легкой, средней и тяжелой степени тяжести оценивалась на основе дистракции на 3, 5 и 7 мм соответственно. Они использовали электрофизиологические, поведенческие и гистологические результаты для измерения степени травмы. Ограничением устройства была высокая вариабельность и непостоянство поведенческой оценки. АТО дистрактор также наносит SCI при гораздо более низкой скорости (1 мм х ^-1), чем устройство UBC , которые могут повлиять на степень, в которой он имитирует травмы человека. Это устройство не является коммерчески доступным, и в настоящее время изобретателями разрабатывается более новая, более совершенная версия UTA.

Модель дислокации [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014)]. [https://doi.org/10.1038/sc.2014.91]

Fiford et al. разработали устройство SCI на крысах, в котором использовался механизм смещения позвонка, чтобы воспроизвести смещение колонны, обычно наблюдаемое при травматической травме SCI у человека. Устройство состоит из двух горизонтальных балок, к которым можно было прикрепить боковые поверхности тел смежных позвонков с помощью регулируемых скользящих зажимов. Один луч жестко закреплен, а другой луч используется для вытеснения в боковом направлении нижнего позвонка прикреплена на определенное расстояние (1-20 мм) и скорости (50-150 мм х ^-1 ) в течение периода времени от 1 сек. Исследователи показали, что большее смещение гистологически привело к большей степени повреждения.

Choo et al. описал аналогичную процедуру для создания модели переднего вывиха, когда позвонок вывихнут дорсально[Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014)]. [https://doi.org/10.1038/sc.2014.91]. Модель пытается максимально точно воспроизвести передние переломно-вывиховые повреждения, которые встречаются чаще, чем более поздние вывихи. Преимущество модели в том, что хирургическое вмешательство спинного мозга не требуется, а позвоночник не поврежден. Однако поведенческие исследования для характеристики модели не проводились, и воспроизводимость этой модели еще не доказана.

Модели рассечения

Модели полного и частичного пересечения широко используются, особенно в тканевой инженерии, для исследования регенерации нейронов после повреждения. Они полезны для оценки регенерации аксонов и последующего функционального восстановления. Однако эти модели менее идеальны для исследования сложной патофизиологии, связанной с ТСМ, поскольку в клинических условиях перерезки спинного мозга не являются обычным явлением.

Полное рассечение [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014)]. [https://doi.org/10.1038/sc.2014.91].

Модель полного рассечения подразумевает полное разделение каудального и рострального сегментов и имеет преимущество в своей легкой воспроизводимости. После разрыва спинного мозга следует сложный патофизиологический каскад, который ингибирует потенциальный рост аксонов и формирует рубцовую ткань. Также важно отметить, что есть доказательства в поддержку естественных двигательных способностей у животных с полностью перерезанным спинным мозгом из-за врожденных схем спинного мозга. Таким образом, чтобы гарантировать, что естественное или основанное на вмешательстве восстановление действительно определяется рассечением, пуповину следует повторно пересечь, чтобы увидеть потерю восстановленной функции. Модели рассечения, которые относительно легко выполнить, были исследованы на множестве животных, включая крыс, мышей, кошек, собак и приматов.

Частичное рассечение [Cheriyan, T., Ryan, D., Weinreb, J. et al. Spinal cord injury models: a review. Spinal Cord 52, 588–595 (2014)]. [https://doi.org/10.1038/sc.2014.91].

Частичное рассечение, одностороннее рассечение и гемисекция спинного мозга - все это относится к процессу избирательного поражения спинного мозга. Эти модели симулируют травму, которая с большей вероятностью будет замечена клинически, чем полное рассечение, и позволяют сравнить поврежденные и здоровые волокна у одного и того же животного. Например, гемисекция может быть использована для изучения функции двигательной и восстановления в различных трактах спинного мозга или сравнить дефицит в функции при сравнении противопоказания и ипсилатеральных поражений. Этот метод также недавно был использован для исследования трансплантации нерва, потенциально многообещающего хирургического метода лечения травмы спинного мозга. Кроме того, учитывая, что гемисекция приводит к менее серьезным травмам, чем полное рассечение, послеоперационный уход за животными проще. Однако сложнее нанести последовательное повреждение с помощью модели частичного рассечения, и может быть трудно определить, полностью ли поврежден целевой тракт. Эту проблему можно решить с помощью ретроградной маркировки или, в последнее время, соматосенсорных вызванных потенциалов.

Химические модели.

Было разработано множество моделей, в которых используются химические вещества для имитации конкретного аспекта каскада вторичных повреждений, который следует за травматической травмой спинного мозга. Эти модели полезны для исследования молекулярных механизмов, вовлеченных в SCI, и влияния различных методов лечения на определенные пути. Однако химические модели менее полезны, чем другие модели, с точки зрения общего приближения к SCI. Другие ограничения связаны с доставкой и воспроизводимостью точного местоположения, протяженности и характеристики нанесенного повреждения.

Модели фотохимически индуцированной ишемии включают инъекцию или прямое нанесение нетоксичного светочувствительного красителя, такого как бенгальский розовый и эйтрозин, с последующим облучением области, которая будет повреждена, в течение определенного периода времени. Модели ТСМ аппроксимировать эксайтотоксичности вторичный путь может быть получен путем введения глутамат, аспартат, N - метил - D -аспартата или каината (агонист рецептора глутамата) на желаемом уровне спинного мозга с использованием методики Микродиализ. Введение реагентов, таких как супероксид, гидроксильный радикал и пероксинитрат, был использован для образования активных форм кислорода (например, свободных радикалов), которые в конечном итоге вызывают окислительное повреждение липидов и белков, тем самым повреждая нейроны. Воспалительная ТСМ может быть вызвана инъекцией зимозана, дрожжевых частиц, которые активируют макрофаги и тем самым вызывают нейровоспаление. Также было показано, что инъекция фосфолипазы A₂ вызывает воспаление и повреждение клеточной ткани, которые характерны для травматической ТСМ.

Химические модели демиелинизации полезны для оценки методов лечения, направленных на усиление ремиелинизации. Эти модели включают инъекцию бромистого этидия, лизолетицина, вируса гепатита мышей или коктейль из миелин-специфических антител и комплемента. В качестве альтернативы в рацион животного можно также включить купризон. Во всех случаях ремиелинизация происходит спонтанно, но с разной скоростью в зависимости от лечения. Сирингомиелия, которая характеризуется образованием полости, заполненной жидкостью, встречается почти в 20% случаев SCI. Химическая техника для воссоздания этого состояния была разработана на крысах и включает инъекцию суспензии каолина или хисквалевой кислоты в различные участки спинного мозга, включая паренхиму и центральное серое вещество.

Основываясь на выше представленной информации, возможно сделать логические выводы о том, что учитывая сложность ТСМ человека, ни одна из известных моделей не охватывает все аспекты травмы.

Каждая модель направлена на создание последовательной, легко воспроизводимой и дифференцированной травмы, которая максимально точно отражает патологию травмы спинного мозга у человека.

За последние 20 лет в этой области был достигнут значительный прогресс в улучшении и уточнении существующих моделей и разработке новых парадигм.

Корреляция между выживаемостью аксонов и поддержанием двигательной функции после травмы зависит от модели травмы, вида и метода оценки поведения. Хотя новые модели ТСМ нацелены на лучшее приближение ТСМ человека в различных аспектах, эти модели требуют дальнейшего улучшения и проверки. Оптимальный выбор модели для данного исследования зависит от целей исследования, конкретных параметров и ресурсов исследования.

Недостатком всех вышеперечисленных моделей является то, что при большинстве из них наносимая травма спинного мозга была очень тяжелой для животных и сопровождалась высокой их летальностью.

Данные модели являлись трудновоспроизводимыми и не могли полноценно отразить клинико-морфологические сдвиги при той или иной патологии у человека.

Далее заявителем представлена информация по выявленному уровню техники из патентных источников информации.

Из исследованного уровня техники выявлено изобретение по патенту RU 2461071 «Способ моделирования травмы спинного мозга». Сущностью является способ моделирования травмы спинного мозга у лабораторных кроликов, включающий анестезию, отличающийся тем, что после наступления седации производят крепление животного на штативе за верхнегрудной отдел позвоночника с помощью пояса, к нижнегрудному отделу позвоночника крепят пояс с грузом массой 2,25-3 кг и проводят тракцию путем опускания груза в течение 30 с.

Известный способ обеспечивает создание модели тракционной миелопатии, т.е. изолированной травмы спинного мозга без повреждения позвоночного столба, адекватно отражающей неврологический дефицит, в частности, в детском возрасте, для которого характерен данный клинический вариант спинальной травмы.

Недостатком известного способа является отсутствие возможности сравнения различных возрастных групп и перенос результатов на человека. При нанесении травмы спинного мозга путем тракции происходит разрыв твердой мозговой оболочки, а также нарушается целостность позвоночного столба.

Таким образом, по мнению заявителя, характер наносимой травмы отличается от традиционной ТСМ у человека, что не обеспечивает возможность принятия адекватного метода лечения и/или корректной профилактики ТСМ.

Наиболее близким по техническому исполнению, количеству общих признаков и заявленному техническому результату, выбранным заявителем в качестве прототипа, является изобретение по патенту RU 2704103 «Способ моделирования спинномозговой травмы», сущностью является способ моделирования спинномозговой травмы кролика, включающий проведение анестезии и травмирование спинного мозга, отличающийся тем, что травмирование спинного мозга осуществляют путем выполнения прямого доступа к спинному мозгу, для чего рассекаюткожу продольно над позвоночником на 2-3 позвонка выше и ниже планируемого уровня повреждения над соответствующими остистыми отростками, подкожную фасцию рассекают по ходу кожного разреза, с двух сторон острым путем скелетируют остистые отростки и дужки соответствующих позвонков, удаляют костный фрагмент остистого отростка позвонка предполагаемого уровня травмы и открывают доступ к задней поверхности дурального мешка с подлежащим спинным мозгом на заданном уровне, затем через интактную твердую мозговую оболочку в области удаленного остистого отростка однократно наносят повреждение металлическим ударником с насадкой, диаметр которой соответствует размеру спинного мозга, с энергией удара 0,07-0,08 Дж.

Известный способ обеспечивает возможность создания контузионного очага коры спинного мозга животного, позволяющего вызвать стойкий неврологический дефицит, что дает возможность проследить воздействие и оценить эффективность терапии, направленной на восстановление функций спинного мозга после травмы.

Способ по прототипу более детально осуществляется следующим образом.

1 – Выполняют анестезию.

2 – После наступления анестезии рассекают кожу продольно над позвоночником на 2-3 позвонка выше и ниже планируемого уровня повреждения над соответствующими остистыми отростками, подкожную фасцию рассекают по ходу кожного разреза.

3 – С двух сторон острым путем скелетируют остистые отростки и дужки соответствующих позвонков.

4 – Удаляют костный фрагмент остистого отростка позвонка предполагаемого уровня травмы и открывают доступа к задней поверхности дурального мешка с подлежащим спинным мозгом на заданном уровне.

5 – Затем по интактной твердой мозговой оболочке в области удаленного остистого отростка однократно наносят удар металлическим ударником с насадкой, диаметр которой соответствует поперечному размеру спинного мозга.

6 – Экспериментальные исследования на кроликах показали, что ударное воздействие с энергией более 0,09 Дж приводит к гибели животного либо при нанесении травмы, либо в течение 7-8 часов после нее. При энергии ударного воздействия менее 0,06 Дж наблюдался только частичный двигательный неврологический дефицит, не дающий возможности изучать течение тяжелой спинномозговой травмы. Поэтому удар наносят с энергией удара 0,07-0,08 Дж.

7 – Мягкие ткани ушивают послойно.

У всех экспериментальных животных сразу после нанесения травмы возникал стандартизированный неврологический дефицит в виде нижнего грубого пареза до параплегии, нарушения чувствительности, функции тазовых органов по типу задержки.

Недостатками прототипа по сравнению с заявленным техническим решением является:

1 – отсутствие возрастной периодизации экспериментальных животных, что важно для сравнения реакции на ЧМТ различных возрастных групп;

2 – определены очень узкие рамки по весу экспериментальных животных в 3200 грамм, что соответствует более старческому возрасту;

3 – отсутствует возможность регулирования тяжести наносимого повреждения спинного мозга;

4 – вследствие предыдущего пункта, у всех экспериментальных животных наблюдаются неврологические нарушения в виденижнего грубого пареза до параплегии;

5 – отсутствует возможность воссоздания неполной атрофии нижних конечностей.

Целью заявленного технического решения является разработка способа моделирования травмы спинного мозга, обеспечивающего стойкий неврологический дефицит в виде грубых или средних по тяжести парезов одной или обеих конечностей без гибели животного.

Техническим результатом заявленного технического решения является устранение недостатков прототипа, а именно:

1 – возрастная периодизация экспериментальных крыс, в основу которой взяты анатомо-физиологические особенности животных, предложенные В.И. Махинько, В.Н.Никитиным (1975), что позволяет сравнивать реакцию на ЧМТ различных возрастных групп;

2 – расширение весовых рамок экспериментальных животных, в зависимости от возраста, что расширяет диапазон применения заявленного способа;

3 – возможность регулирования тяжести наносимого повреждения спинного мозга в зависимости от высоты с которой опускается груз;

4 – обеспечение стойкого неврологического дефицита в виде грубых или средних по тяжести парезов одной или обеих конечностей;

5 – возможность воссоздания неполной атрофии нижних конечностей.

Заявленный способ обеспечивает условия моделирования, максимально воспроизводящие клиническую картину тяжелого очагового повреждения спинного мозга без гибели лабораторного животного, что необходимо для мониторинга и разработки способов восстановления функций спинного мозга в посттравматическом периоде.

Сущностью заявленного технического решения является способ моделирования травмы спинного мозга со стойким неврологическим дефицитом, заключающийся в том, что берут крысу, выполняют анестезию, укладывают в положении на животе, конечности фиксируют на столе, хирургическую стадию наркоза определяют по отсутствию у животного роговичного рефлекса, рассекают кожу продольно над позвоночником на 1-2 позвонка выше и ниже планируемого уровня повреждения над соответствующими остистыми отростками, подкожную фасцию рассекают по ходу кожного разреза, далее с двух сторон острым путем скелетируют остистые отростки и дужки соответствующих позвонков, далее удаляют костный фрагмент остистого отростка позвонка предполагаемого уровня травмы и открывают доступ к задней поверхности дурального мешка с подлежащим спинным мозгом на заданном уровне, твердую мозговую оболочку оставляют неповрежденной, характеризующийся тем, что берут груз, представляющий собой стальной цилиндр весом 114,6 г, и сбрасывают с высоты 20 см по направляющей полиэтиленовой трубке, тем самым нанося удар по области спинного мозга, при котором оказывается воздействие, равное 0,224 Н/см², после нанесения травмы кожу животных плотно ушивают хирургической нитью, шов обрабатывают антисептическим раствором, проводят терапию раствором гентамицина внутримышечно.

Далее заявителем приведено описание заявленного технического решения.

Поставленная цель и заявленный технический результат в целом достигается за счет того, что для моделирования травмы спинного мозга осуществляют однократное ударное воздействие на интактную твердую мозговую оболочку с энергией удара 0,224 Н/см².

Решение поставленной задачи позволяет сформировать стойкий неврологический дефицит в виде грубых парезов конечностей без гибели лабораторного животного и исключить самопроизвольное восстановление функций в течение 4-6 недель, что дает возможность проследить воздействие и оценить эффективность терапии, в том числе клеточной, направленной на восстановление функций спинного мозга при травме.

В заявленном техническом решении воздействуют на двигательные зоны коры спинного мозга крысы, что вызывает двигательный дефицит. При энергии ударного воздействия на эту область в диапазоне 0,224 Н/см² не происходит разрыв твердой мозговой оболочки и повреждение мозгового вещества на глубину до 2 мм в зоне коркового представительства двигательных функций конечностей.

Возникающее в данных корковых представительствах тяжелое очаговое повреждение приводит к разрушению нейронов коры спинного мозга, формированию грубого глиального рубца и к развитию стойкого и длительного неврологического дефицита. При нанесении травмы спинного мозга по заявляемой методике смертность составила не более 10 %. При нанесении травмы тем же грузом, но с высоты 10 см оказывается воздействие, равное 0,112 Н/см², что вызывает монопарез одной из нижних конечностей.

Более детально заявленный способ моделирования травмы спинного мозга со стойким неврологическим дефицитом осуществляют следующим образом.

– Берут крысу под эфирным наркозом, укладывают в положении на животе, конечности фиксируют на столе, хирургическую стадию наркоза определяют по отсутствию у животного роговичного рефлекса.

– Рассекают кожу продольно над позвоночником на 1-2 позвонка выше и ниже планируемого уровня повреждения над соответствующими остистыми отростками, подкожную фасцию рассекают по ходу кожного разреза.

– С двух сторон острым путем скелетируют остистые отростки и дужки соответствующих позвонков.

– Удаляют костный фрагмент остистого отростка позвонка предполагаемого уровня травмы и открывают доступа к задней поверхности дурального мешка с подлежащим спинным мозгом на заданном уровне, при этом твердую мозговую оболочку оставляют неповрежденной.

– Далее груз, представляющий собой стальной цилиндр весом 114,6 г, сбрасывают с высоты 20 см по направляющей полиэтиленовой трубке, тем самым нанося удар по области спинного мозга, при этом оказывается воздействие, равное 0,224 Н/см².

- При нанесении травмы тем же грузом, но с высоты 10 см оказывается воздействие, равное 0,112 Н/см², что вызывает монопарез одной из нижних конечностей.

– После нанесения травмы кожу животных плотно ушивают хирургической нитью, шов обрабатывают антисептическим раствором, проводят терапию раствором гентамицина внутримышечно.

Диапазон энергии удара был выявлен в результате экспериментальных исследований на крысах. Экспериментально было установлено, что нанесение удара в данном диапазоне энергии ударного воздействия вызывает формирование тяжелого очагового очагового повреждения спинного мозга на глубине 2 мм, что приводит к развитию грубого и стойкого неврологического дефицита в виде грубого гемипареза и плегии нижних конечностей, однако не приводит к летальному исходу по сравнению с выявленными из исследованного уровня техники аналогами. Сформировавшийся двигательный неврологический дефицит самопроизвольно купируется в течение 12-15 недель.

При этом следует принять во внимание то, что ударное воздействие с энергией более 0,224 Н/см² приводит к гибели животного либо при нанесении травмы, либо в течение 12 часов после нее, а при энергии ударного воздействия менее 0,224 Н/см² выраженного двигательного неврологического дефицита практически не наблюдается.

Данный факт даёт основания полагать, что заявленное техническое решение устраняет недостатки известного технического решения по прототипу. При этом следует обратить внимание на то, что в ряде случаях развивается легкий геми- или монопарез, который разрешается в течение 5-7 суток, что не является препятствием к дальнейшим исследованиям.

Далее заявителем приведены примеры конкретного осуществления заявленного технического решения.

Пример 1. Моделирование травмы спинного мозга со стойким неврологическим дефицитом с рассечением кожи над позвоночником на 1 позвонок выше и ниже планируемого уровня повреждения.

Травма спинного мозгапри проведении экспериментов, моделировалась на 53 беспородных крысах в возрасте от 21-180 дней.

Животные были разделены на контрольную и экспериментальную группы. Экспериментальная группа была разделена на три возрастные подгруппы.

Первая подгруппа – неполовозрелые животные, от 21 до 51-дневного возраста.

Вторая подгруппа – зрелые животные, от 70 до 100-дневного возраста.

Третья подгруппа – предстарческие животные, от 180 до 210-дневного возраста.

Контрольная группа – интактные (нетравмированные) животные.

Моделирование травмы спинного мозга осуществляют под эфирным наркозом в положении животного на животе с фиксированными конечностями. Хирургическую стадию наркоза определяют по отсутствию у животного роговичного рефлекса. Рассекают кожу продольно над позвоночником на 1 позвонок выше и ниже планируемого уровня повреждения над соответствующими остистыми отростками, подкожную фасцию рассекают по ходу кожного разреза. С двух сторон острым путем скелетируют остистые отростки и дужки соответствующих позвонков. Удаляют костный фрагмент остистого отростка остистого отростка позвонка предполагаемого уровня травмы и открывают доступ к задней поверхности дурального мешка с подлежащим спинным мозгом на заданном уровне, твердую мозговую оболочку оставляют неповрежденной, далее груз, представляющий собой стальной цилиндр весом 114,6 г, сбрасывают с высоты 20 см по направляющей полиэтиленовой трубке, тем самым нанося удар по области спинного мозга, при этом оказывается воздействие, равное 0,224 Н/см². При нанесении травмы спинного мозга по заявляемой методике смертность составила не более 10%. При нанесении травмы тем же грузом, но с высоты 10 см оказывается воздействие, равное 0,112 Н/см², что вызывает монопарез одной из нижних конечностей.

Травма наносилась однократно. После нанесения травмы разрыва твердой мозговой оболочки не возникало, под ней имелось видимое тяжелое очаговое повреждение мозга с прогрессирующим его отеком и небольшим кровотечением.

После нанесения травмы кожу животных плотно ушивают хирургической нитью, например, 0,2 мм, шов обрабатывают антисептическим раствором. Проводят терапию раствором гентамицина внутримышечно.

В результате выполнения экспериментов, у всех экспериментальных животных сразу после нанесения травмы возникал неврологический дефицит в виде грубого гемипареза и плегии нижних конечностей.

Пример 2. Моделирование травмы спинного мозга со стойким неврологическим дефицитом с рассечением кожи над позвоночником на 2 позвонка выше и ниже планируемого уровня повреждения.

Проводят последовательность действий аналогично Примеру 1, отличающийся тем, что рассекают кожу продольно над позвоночником на 2 позвонка выше и ниже планируемого уровня повреждения над соответствующими остистыми отростками, подкожную фасцию рассекают по ходу кожного разреза.

В результате выполнения экспериментов, у всех экспериментальных животных сразу после нанесения травмы возникал неврологический дефицит в виде грубого гемипареза и плегии нижних конечностей.

Пример 3. Выполнение гистологических исследований.

Для подтверждения заявленного технического результата были выполнены гистологические исследования в описанном далее порядке.

Для микроскопического исследования брали участки мозгового вещества из корково-подкорковой области на стороне поражения.

После декапитации быстро вскрывали позвоночный столб, удаляли спинной мозг, который промывали в физиологическом растворе и помещали в 5-10% нейтральный забуференный раствор формалина при рH 7,2-7,4.

Приготовленные при помощи микротома фронтальные срезы спинного мозга площадью 0,5-1 см², взятые на уровне брегмы, сначала подвергали действию спиртов с возрастающей концентрацией (70°, 80°, 90°, 96°, 100°), после чего их заливали в парафин в соответствии с требованиями по стандартной методики для световой микроскопии. Из приготовленных блоков готовили в дальнейшем срезы толщиной 5-7 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином.

Наличие качественных морфологических изменений в тканях спинного мозга оценивали при помощи светового микроскопа, например, «Zeiss» (Германия).

Для прицельного ультратомирования и углубленной оценки изучаемых процессов в ткани мозга из эпоксидных блоков изготавливали полутонкие срезы толщиной до 1 мкм, которые окрашивали гематоксилин-эозином и толуидиновым синим и просматривали в светооптическом микроскопе, например, фирмы “Оптон” (Германия).

Идентификацию наблюдаемых в ткани мозга процессов проводили путем морфометрической обработки полутонких срезов (гистологическое исследование).

На 30 сутки после травмы у крыс определяется:

– полнокровие сосудов мягкой мозговой оболочки, прилегающей к области травмы;

– снаружи ткань спинного мозга покрыта слоем гемосидерофагов;

– в ткани коры спинного мозга поверхностно определяется бесклеточная зона, которая простирается до наружного пирамидного слоя.

– глубже располагается зона, распространяющаяся на оставшиеся слои коры спинного мозга, которая содержит реактивные астроциты и микроглиальные клетки и мелкие полости, выстланные однослойным эпителием (микрокисты).

Таким образом, из описанного выше можно сделать логический вывод, о том, что заявителем достигнуты поставленные цели и заявленный технический результат, а именно:

1 – проведена возрастная периодизация экспериментальных крыс, в основу которой взяты анатомо-физиологические особенности животных, предложенные В.И. Махинько, В.Н. Никитиным (1975), что позволяет сравнивать реакцию на ТСМ различных возрастных групп;

2 – расширены весовые рамки экспериментальных животных, в зависимости от возраста, что расширяет диапазон применения заявленного способа;

3 – показана возможность регулирования тяжести наносимого повреждения спинного мозга в зависимости от высоты, с которой опускается груз;

4 – снижена смертность при нанесении травмы спинного мозга по заявленному способу – смертность составляет не более 10 %;

5 – показано более медленное самопроизвольное восстановление функций мозга после нанесения ТСМ по заявленному способу - через 12-15 недель, что позволяет в полной мере изучить механизмы восстановления.

Кроме того, при реализации заявленного технического решения возможно существенное снижение экономических затрат на обеспечение достаточных ресурсов лабораторных животных. Заявленное техническое решение направлено как на максимальное сохранение количества лабораторных животных, так и на сокращение сроков моделирования как таковых, а также на сокращение использования материальных ресурсов для обеспечения возможности нахождения оптимальных методов нанесения травм спинного мозга со стойким неврологическим дефицитом.

Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна», предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленная совокупность признаков не выявлена из исследованного уровня техники.

Заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, так как применение заявленного технического решения позволяет быстро формировать однородные группы указанных лабораторных животных с максимально сходными очаговыми повреждениями вещества спинного мозга, что обеспечивает получение более достоверных результатов при разработке и оценке новых методов лечения тяжелой травмы спинного мозга у человека.

Заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. проведенные экспериментальные работы показали возможность достижения всех поставленных целей.

Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к нейрохирургии. Крысу укладывают в положении на животе. Рассекают кожу продольно над позвоночником на 1-2 позвонка выше и ниже планируемого уровня. Удаляют костный фрагмент остистого отростка позвонка предполагаемого уровня травмы и открывают доступ к задней поверхности дурального мешка с подлежащим спинным мозгом на заданном уровне. Твердую мозговую оболочку оставляют неповрежденной. Наносят удар на область спинного мозга, сбрасывая груз, представляющий собой стальной цилиндр весом 114,6 г, с высоты 20 см по направляющей полиэтиленовой трубке, оказывая воздействие, равное 0,224 Н/см², формируя гемипарез, или наносят удар на область спинного мозга, сбрасывая груз, представляющий собой стальной цилиндр весом 114,6 г, с высоты 10 см по направляющей полиэтиленовой трубке, оказывая воздействие, равное 0,112 Н/см², формируя монопарез. После нанесения травмы кожу животных ушивают. Шов обрабатывают антисептическим раствором, проводят терапию раствором гентамицина внутримышечно. Способ обеспечивает условия моделирования, максимально воспроизводящие клиническую картину тяжелого очагового повреждения спинного мозга без гибели лабораторного животного, что необходимо для мониторинга и разработки способов восстановления функций спинного мозга в посттравматическом периоде, обеспечивает возможность регулирования тяжести наносимого повреждения спинного мозга в зависимости от высоты падения груза, расширяет весовые рамки экспериментальных животных, в зависимости от возраста. 3 пр.

Способ моделирования травмы спинного мозга со стойким неврологическим дефицитом, заключающийся в том, что берут крысу, выполняют анестезию, укладывают в положении на животе, конечности фиксируют на столе, хирургическую стадию наркоза определяют по отсутствию у животного роговичного рефлекса, рассекают кожу продольно над позвоночником на 1-2 позвонка выше и ниже планируемого уровня повреждения над соответствующими остистыми отростками, подкожную фасцию рассекают по ходу кожного разреза, далее с двух сторон острым путем скелетируют остистые отростки и дужки соответствующих позвонков, далее удаляют костный фрагмент остистого отростка позвонка предполагаемого уровня травмы и открывают доступ к задней поверхности дурального мешка с подлежащим спинным мозгом на заданном уровне, твердую мозговую оболочку оставляют неповрежденной, отличающийся тем, что наносят удар на область спинного мозга, сбрасывая груз, представляющий собой стальной цилиндр весом 114,6 г, с высоты 20 см по направляющей полиэтиленовой трубке, оказывая воздействие, равное 0,224 Н/см², формируя гемипарез, или наносят удар на область спинного мозга, сбрасывая груз, представляющий собой стальной цилиндр весом 114,6 г, с высоты 10 см по направляющей полиэтиленовой трубке, оказывая воздействие, равное 0,112 Н/см², формируя монопарез, после нанесения травмы кожу животных ушивают хирургической нитью, шов обрабатывают антисептическим раствором, проводят терапию раствором гентамицина внутримышечно.