Utvärdering av motorisk återhämtning förblir riktmärket resultatet åtgärd i experimentella perifera nerv studier. Den isometriska stelkramp kraft mätning av tibialis främre muskeln i råtta är ett ovärderligt verktyg för att bedöma funktionella resultat efter återuppbyggnad av ischias nerv defekter. Metoderna och nyanserna beskrivs i den här artikeln.
Traumatiska nerv skador resulterar i betydande funktionella förlust och segmental nerv defekter kräver ofta användning av autolog interposition nerv ympkvistar. På grund av deras begränsade tillgänglighet och tillhörande donator sida sjuklighet, många studier inom området nerv regenerering fokuserar på alternativa tekniker för att överbrygga en segmental nerv gap. För att undersöka resultaten av kirurgiska eller farmakologiska experimentella behandlingsalternativ används råtta ischias nerv modell ofta som en bioassay. Det finns en mängd olika utfallsmätningar som används i råttmodeller för att bestämma omfattningen av nervregenerering. Den maximala utdatakraften hos målmuskeln är fortfarande det mest relevanta resultatet för klinisk översättning av experimentella terapier. Isometrisk kraftmätning av stelkramp muskelkontraktion har tidigare beskrivits som en reproducerbar och giltig teknik för att utvärdera motorisk återhämtning efter nervskada eller reparation i både råtta och kanin modeller. I den här videon kommer vi att ge en steg-för-steg-instruktion av detta ovärderliga förfarande för bedömning av funktionell återhämtning av tibialis främre muskeln i en råtta ischias nerv defekt modell med hjälp av optimerade parametrar. Vi kommer att beskriva de nödvändiga pre-kirurgiska preparat utöver kirurgiska tillvägagångssätt och dissekering av gemensamma peroneal nerv och tibialis främre muskel sena. Den isometriska tetaniska kraftmätningstekniken kommer att specificeras. Bestämning av optimal muskellängd och stimulanspulsfrekvens förklaras och mätning av maximal stelkramtisk muskelkontraktion påvisas.
Förlust av motorisk funktion efter traumatisk perifera nerv skada har en betydande inverkan på livskvalitet och socioekonomisk status hos patienter1,2,3. Prognosen för denna patientpopulation är fortfarande dålig på grund av minimala förbättringar i kirurgiska tekniker under åren4. Direkt end-to-end spänning-fria epineural reparation bildar guld standard kirurgiska återuppbyggnad. Men i fall med utökade nerv luckor interposition av en autolog nerv moderplantor har visat sig vara överlägsen5,6. Den tillhörande donator webbplats sjuklighet och begränsad tillgänglighet av autolog nerv ympkvistar har infört behovet av alternativa tekniker7,8.
Experimentella djurmodeller har använts för att belysa mekanismen för perifer nervregenerering och för att utvärdera resultaten av en mängd rekonstruktiva och farmakologiska behandlingsalternativ8,9. Råtta ischias nerv modell är den vanligaste djurmodell10. Deras lilla storlek gör dem lätta att hantera och hysa. På grund av deras superlativa neuroregenerativa potential kan den minskade tiden mellan intervention och utvärdering av resultat resultera i relativt lägre kostnader11,12. Andra fördelar med dess användning inkluderar morfologiska likheter med mänskliga nervfibrer och det höga antalet jämförande / historiska studier13. Även om det senare bör närma sig försiktigt, eftersom en mängd olika utfallsmått mellan studier gör det svårt att jämföra resultat14,15,16,17,18.
Utfallsåtgärder för att bedöma nervregenerering sträcker sig från elektrofysiologi till histomorfologi, men dessa metoder innebär ett samband men mäter inte nödvändigtvis direkt återkomsten av motoriskfunktion 14,15. Regenererande nervfibrer kanske inte gör lämpliga anslutningar som kan orsaka en överskattning av antalet funktionella anslutningar14,15,19,20. Den bästa och kliniskt mest relevanta mätningen för att påvisa korrekt återinsättning av slutorgan förblir bedömning av muskelfunktion21,22,23. Att skapa motoriska funktionsbedömningsverktyg för djurmodeller är dock utmanande. Medinaceli et al. beskrev först vandringsspåranalysen, som sedan dess har varit den vanligaste metoden för att utvärdera funktionell återhämtning i experimentella periferanervstudier 21,24,25,26,27,28. Vandringsspåranalysen kvantifierar det ischiasfunktionella indexet (SFI) baserat på mätningar av tassavtryck från gångråttor21,29. Stora begränsningar av vandringsspåranalysen, såsom tåkontrakturer, automutilation, utstryk av trycket och dålig korrelation med andra åtgärder för återinsättning, har krävt användning av andra parametrar för kvantifiering av funktionellåterhämtning 30,31.
I tidigare studier på Lewis råttor32 och Nya Zeelandkaniner 33, validerade vi den isometriska tetaniska kraften (ITF) mätning för tibialis främre (TA) muskeln och visade dess effektivitet i utvärderingen av muskelåterhämtning efter olika typer av nerv reparation34,35,36,37,38,39. TA-muskeln är väl lämpad på grund av dess relativt stora storlek, innervation av den peroneala grenen av ischiasnerven och väl belyser biokemiska egenskaper40,41,42,43. När muskellängd (förbelastningskraft) och elektriska parametrar optimeras ger ITF en variabilitet från sida till sida på 4,4% respektive 7,5% hos råttor32 respektivekaniner 33.
Denna artikel ger ett detaljerat protokoll av ITF mätning i råtta ischias nerv modell, inklusive en grundlig beskrivning av den nödvändiga pre-surgical planering, kirurgiska tillvägagångssätt och dissekering av den gemensamma peroneal nerv och distala TA muskel sena. Med hjälp av förutbestämda värden för stimulansintensiteten och varaktigheten kommer den optimala muskellängden och stimulanspulsfrekvensen att definieras. Med dessa fyra parametrar kan ITF därefter mätas konsekvent och noggrant.
Detta protokoll beskriver en tidigare validerad metod för att förvärva exakta maximala ITF mätningar av TA muskeln i råtta modell32. Återhämtning av maximal styrka efter experimentella nerv återuppbyggnad behandlingar är av primärt intresse i den kliniska inställningen eftersom det bevisar att nerven inte bara regenereras, men också gjorde fungerande anslutningar med målmuskeln. ITF kan användas i en liten nervgap modell, såsom råtta ischias nerv modell32, o…
The authors have nothing to disclose.
Forskning som rapporterades i denna publikation stöddes av National Institute of Neurological Disorders and Stroke of the National Institutes of Health under Award Number RO1 NS 102360. Innehållet är enbart författarnas ansvar och representerar inte nödvändigtvis de nationella hälsoinstitutens officiella åsikter.
0.9% Sodium Chloride | Baxter Healthcare Corporation, Deerfield, IL, USA | G130203 | |
1 mm Kirshner wires | Pfizer Howmedica, Rutherford, NJ | N/A | |
Adson Tissue Forceps | ASSI, Westbury, NY, USA | MTK-6801226 | |
Bipolar electrode cables | Grass Instrument, Quincy, MA | N/A | |
Bipolar stimulator device | Grass SD9, Grass Instrument, Quincy, MA | N/A | |
Cotton-tip Applicators | Cardinal Health, Waukegan, IL, USA | C15055-006 | |
Curved Mosquito forceps | ASSI, Westbury, NY, USA | MTK-1201112 | |
Force Transducer MDB-2.5 | Transducer Techniques, Temecula, CA | N/A | |
Gauze Sponges 4×4 | Covidien, Mansfield, MA, USA | 2733 | |
Ground cable | Grass Instrument, Quincy, MA | N/A | |
Isoflurane chamber | N/A | N/A | Custom-made |
Ketamine | Ketalar, Par Pharmaceutical, Chestnut, NJ | 42023-115-10 | |
LabView Software | National Instruments, Austin, TX | ||
Loop | N/A | N/A | Custom-made |
Microsurgical curved forceps | ASSI, Westbury, NY, USA | JFA-5B | |
Microsurgical scissors | ASSI, Westbury, NY, USA | SAS-15R-8-18 | |
Microsurgical straight forceps | ASSI, Westbury, NY, USA | JF-3 | |
Retractor | ASSI, Westbury, NY, USA | AG-124426 | |
Scalpel Blade No. 15 | Bard-Parker, Aspen Surgical, Caledonia, MI, USA | 371115 | |
Slim Body Skin Stapler | Covidien, Mansfield, MA, USA | 8886803512 | |
Subminiature electrode | Harvard Apparatus, Holliston, MA | N/A | |
Surgical Nerve Stimulator | Checkpoint Surgical LCC, Cleveland, OH, USA | 9094 | |
Terrell Isoflurane | Piramal Critical Care Inc., Bethlehem, PA, USA | H961J19A | |
Testing platform | N/A | N/A | Custom-made |
Tetontomy Scissors | ASSI, Westbury, NY, USA | ASIM-187 | |
Traceable Big-Digit Timer/Stopwatch | Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | S407992 | |
USB-6009 multifunctional I/O data acquisition (DAQ) device | National Instruments, Austin, TX | 779026-01 | |
Vacuum Base Holder | Noga Engineering & Technology Ltd., Shlomi, Isreal | N/A | Attached clamp is custom-made |
Weight (10 g) | Denver Instruments, Denver, CO, USA | 820010.4 | |
Weight (20 g) | Denver Instruments, Denver, CO, USA | 820020.4 | |
Weight (50 g) | Denver Instruments, Denver, CO, USA | 820050.4 | |
Xylazine | Xylamed, Bimeda MTC Animal Health, Cambridge, Canada | 1XYL002 |