Kirurgiska Labyrinthectomy av råttan att studera det vestibulära systemet
Summary
Det här protokollet beskriver de kirurgiska labyrinthectomy av en råtta, som är en användbar metod för att studera det vestibulära systemet.
Abstract
För att studera det vestibulära systemet eller vestibulära kompensationsprocessen, har ett antal metoder utvecklats för att orsaka vestibulär skada, inklusive kirurgisk eller kemiska labyrinthectomy och vestibulära neurectomy. Kirurgiska labyrinthectomy är en relativt enkel, pålitlig och snabb metod. Här beskriver vi den kirurgiska tekniken för råtta labyrinthectomy. Ett postauricular snitt görs under narkos att exponera den yttre hörselgången och trumhinnan, varefter trumhinnan och hörselbenen avlägsnas utan stigbygeln. Den stigbygeln artär, som ligger mellan stigbygeln och den ovala fönstret, är en sårbar struktur och måste bevaras för att få en tydlig operationsområdet. Ett hål till fenestrate vestibulen är gjord med en 2,1-mm borr bur överlägsen stigbygeln. Sedan är 100% etanol injiceras genom detta hål och aspirerade flera gånger. Noggrann dissektion under ett mikroskop och noggrann blödning kontroll är viktiga att få tillförlitliga resultat. Symtom på vestibulärt bortfall, såsom nystagmus, huvud luta och ett rullande vinkar, ses omedelbart efter operationen. Rotarod eller rotation stol testet kan användas för att objektivt och kvantitativt beräkna vestibulära funktionen.
Introduction
Vestibulära organ är viktig för balans och ögat. En normal vestibulär funktion beror på symmetriska afferenta signaler från de vestibulära organen i två inre öronen. Vestibulära svikt eller förlust framkallar yrsel, nystagmus och postural obalans. Akuta skador återfår den vestibulära funktionen spontant inom några dagar, en process som kallas vestibulär kompensation1,2. Vestibulär kompensation av statiska underskott är en process av återhämtning relaterade till obalansen av spontan vilande aktivitet mellan de ipsilaterala och kontralaterala vestibulära kärnorna. Vestibulär kompensation av dynamiska underskott sker huvudsakligen via sensoriska och beteendemässiga substitutioner (med visuella eller somatosensoriska ingångar)3. Dessa processer är attraktiva för neuronal plasticitet studier4,5.
Ett antal metoder har utvecklats för att studera det vestibulära systemet och de mekanismer som ligger till grund neuronal plasticitet under vestibulär kompensation, till exempel kirurgiska och kemiska labyrinthectomy och vestibulära neurectomy5,6 ,7,8. Vestibulära neurectomy är ett visst sätt att inducera komplett vestibulärt bortfall, men det är ett svårt och invasiv förfarande och kan orsaka hjärnskador8,9. Denna metod kräver större kirurgisk skicklighet och tar längre tid än labyrinthectomy. Kemiska labyrinthectomy inklusive gentamycin, arsanilate och tetrakain, är lättare och kan ge tillförlitliga resultat10,11,12. Dock snäckan kan också skadas och vestibulärt bortfall kan utvecklas över tid11. Dessutom är effekterna av kemikalierna på hjärnan, som bör bevaras för noggrann utvärdering, oklart. Kirurgiska labyrinthectomy introducerades i djurstudier i 184215 och först rapporterades hos råtta i 193616. Denna teknik har sedan använts i många djurstudier5,17,18,19. Kirurgiska labyrinthectomy är en specifik, pålitliga och relativt enkel metod. 13 , 14 dessutom symtomen av vestibulära skador ses omedelbart efter operationen. Här beskriver vi vår operationsteknik för råtta labyrinthectomy.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denna teknik är en användbar metod för att skapa plötslig, permanent och komplett vestibulär funktion förlust. Detta skulle kunna användas att studera vestibulära patologier, såsom vestibulära neurit, akustisk tumör och Ménières sjukdom. Många studier har använt denna teknik för att studera neuronal plasticitet i vestibulära kärnor eller relaterade centrala processen5,17,18,19…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denna forskning stöddes av ett bidrag från Korea hälsa teknik R & D projekt genom den Korea hälsa industri utveckling Institute (KHIDI), finansierade av ministeriet för hälsa & välfärd, Sydkorea (bevilja nummer: HI15C2651).
Materials
| ASPIRATOR KB-012 | KOH BONG & CO., LTD. | KB-012 | Medical aspirator |
| Blade: #15 | Fine Science Tools | #10015-00 | Blades for #7 Scalpel Handles, #15 |
| Carbon Steel Burrs | Fine Science Tools | #19007-05 | shaft diameter: 2.3 mm, length: 44 mm, package of 10 burrs |
| Carl Zeiss Surgical GmbH | Carl Zeiss | #6627100863 | Surgical microscope |
| Dumont #3c | Fine Science Tools | #11231-20 | Standard tip 0.17 x 0.10 mm, 11 cm |
| Dumont #5SF | Fine Science Tools | #11252-00 | |
| Dumont #7B | Fine Science Tools | #11270-20 | Serrated 0.17 x 0.10 mm, 11 cm |
| Extra Fine Bonn: straight | Fine Science Tools | #14084-08 | Iris scissors, best suited for microdissection under high magnification |
| Fine Iris Scissors: straight | Fine Science Tools | #14094-11 | Made from martensitic stainless steel, combined with molybdenum and vanadium |
| Finger Loop Ear Punch | Fine Science Tools | #24212-01 | 1 mm. Provides stability and control for researchers using the numbering system |
| Hartman | Fine Science Tools | #13002-10 | Tip width: 1 cm, serrated, 10 cm |
| Short Scalpel Handle #7 Solid | Fine Science Tools | #10003-12 | #7 short, 12 cm |
| Small Vessel Cauterizer | Fine Science Tools | #18000-03 | Replacement tip, straight knife, keeps bleeding to a minimum and therefore provides a surgical field clear of clamps and hemostats |
| Strong 207S | SAESHIN | 207S | Powerful torque at low speed, available with speed or on/off foot controller |
| Suction Tubes | JEUNGDO B&P CO., LTD. | H-1927-8 | Frazier, 18 cm |
| VICRYL | ETHICON | W9570T | Synthetic absorbable sterile surgical suture |
| Weitlaner-Locktite | Fine Science Tools | #17012-13 | Maximum spread: 4.5 cm, 2 x 3 blunt teeth, 11 cm |
| Zoletil | Virbac, France | Tiletamine-zolazepam | |
| Rompun | Bayer | Xylazine | |
| Rimadyl | Pfizer | Carprofen | |
| Septra | Pfizer | Trimethoprim-sulfonamide |
References
- Curthoys, I. S., Halmagyi, G. M. Vestibular compensation: a review of the oculomotor, neural, and clinical consequences of unilateral vestibular loss. Journal of Vestibular Research. 5 (2), 67-107 (1995).
- Smith, P. F., Curthoys, I. S. Mechanisms of recovery following unilateral labyrinthectomy: a review. Brain Research. Brain Research Reviews. 14 (2), 155-180 (1989).
- Lacour, M., Helmchen, C., Vidal, P. P. Vestibular compensation: the neuro-otologist’s best friend. Journal of Neurology. 263, S54-S64 (2016).
- Darlington, C. L., Smith, P. F. Molecular mechanisms of recovery from vestibular damage in mammals: recent advances. Progress in Neurobiology. 62 (3), 313-325 (2000).
- Shinder, M. E., Ramanathan, M., Kaufman, G. D. Asymmetric gene expression in the brain during acute compensation to unilateral vestibular labyrinthectomy in the Mongolian gerbil. Journal of Vestibular Research. 16 (4-5), 147-169 (2006).
- Dutheil, S., Brezun, J. M., Leonard, J., Lacour, M., Tighilet, B. Neurogenesis and astrogenesis contribution to recovery of vestibular functions in the adult cat following unilateral vestibular neurectomy: cellular and behavioral evidence. Neurosciences. 164 (4), 1444-1456 (2009).
- Gunther, L., et al. N-acetyl-L-leucine accelerates vestibular compensation after unilateral labyrinthectomy by action in the cerebellum and thalamus. PLoS One. 10 (3), e0122015 (2015).
- Pericat, D., Farina, A., Agavnian-Couquiaud, E., Chabbert, C., Tighilet, B. Complete and irreversible unilateral vestibular loss: a novel rat model of vestibular pathology. Journal of Neuroscience Methods. 283, 83-91 (2017).
- Cass, S. P., Goshgarian, H. G. Vestibular compensation after labyrinthectomy and vestibular neurectomy in cats. Otolaryngology-Head and Neck Surgery. 104 (1), 14-19 (1991).
- Vignaux, G., et al. Evaluation of the chemical model of vestibular lesions induced by arsanilate in rats. Toxicology and Applied Pharmacology. 258 (1), 61-71 (2012).
- Berryhill, W. E., Graham, M. D. Chemical and physical labyrinthectomy for Meniere’s disease. Otolaryngologic Clinics of North America. 35 (3), 675-682 (2002).
- Morgenstern, C., Mori, N., Arnold, W. Experimental studies on the effect of labyrinth anesthesia. Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 237 (3), 255-261 (1983).
- Nadasy, G. L., Raffai, G., Feher, E., Schaming, G., Monos, E. A simple standard technique for labyrinthectomy in the rat: a methodical communication with a detailed description of the surgical process. Physiology International. 103 (3), 354-360 (2016).
- Hitier, M., Besnard, S., Vignaux, G., Denise, P., Moreau, S. The ventrolateral surgical approach to labyrinthectomy in rats: anatomical description and clinical consequences. Surgical and Radiologic Anatomy. 32 (9), 835-842 (2010).
- Flourens, M. J. . Recherches experimentales sur les propriétés et les fonctions du système nerveux dans les animaux vertébrés. , (1824).
- T’Ang, Y., Wu, C. F. The effects of unilateral labyrinthectomy in the albino rat. Chinese Journal of Physiology. 10, 571-598 (1936).
- Chang, M. Y., et al. MicroRNAs 218a-5p, 219a-5p, and 221-3p regulate vestibular compensation. Scientific Reports. 7 (1), 8701 (2017).
- Bergquist, F., Ludwig, M., Dutia, M. B. Role of the commissural inhibitory system in vestibular compensation in the rat. The Journal of Physiology. 586 (18), 4441-4452 (2008).
- Cameron, S. A., Dutia, M. B. Cellular basis of vestibular compensation: changes in intrinsic excitability of MVN neurones. NeuroReport. 8 (11), 2595-2599 (1997).
- Park, M. K., Lee, B. D., Lee, J. D., Jung, H. H., Chae, S. W. Gene profiles during vestibular compensation in rats after unilateral labyrinthectomy. Annals of Otology, Rhinology & Laryngology. 121 (11), 761-769 (2012).
- Yamamoto, H., Tominaga, M., Sone, M., Nakashima, T. Contribution of stapedial artery to blood flow in the cochlea and its surrounding bone. Hearing Research. 186 (1-2), 69-74 (2003).
- Potegal, M., Abraham, L., Gilman, S., Copack, P. Technique for vestibular neurotomy in the rat. Physiology & Behavior. 14 (2), 217-221 (1975).
- Tung, V. W., Burton, T. J., Dababneh, E., Quail, S. L., Camp, A. J. Behavioral assessment of the aging mouse vestibular system. Journal of Visualized Experiments. (89), e51605 (2014).
- de Jeu, M., De Zeeuw, C. I. Video-oculography in mice. Journal of Visualized Experiments. 65 (65), e3971 (2012).
