Farelerde Yüz Sinir Aksotomi: Sakatlık Motonöron Yanıtı Eğitim için Bir Model
Summary
We present a surgical protocol detailing how to perform a cut or crush axotomy on the facial nerve in the mouse. The facial nerve axotomy can be employed to study the physiological response to nerve injury and test therapeutic techniques.
Abstract
Bu cerrahi protokolün amacı Stylomastoid foramende onun çıkışında yüz kasları innerve yüz siniri, ortaya çıkarmak ve ya kesme veya periferik sinir hasarı neden onu ezmek için. Bu ameliyatın avantajları böylece diğer sinir yaralanması modellere kıyasla nispeten hafif cerrahi sonuç sonuçlanan sadeliği, yüksek tekrarlanabilirlik ve sonraki yüz felci hayati fonksiyonları veya hareketlilik üzerindeki etkisinin olmamasıdır. Kranial sinir yaralanması modelini kullanarak önemli bir avantajı motor nöronlar motor nöron hücre gövdeleri çalışma basitleştirilmesi, pons yüz motorlu çekirdeğinde nispeten homojen nüfus ikamet olduğunu. Çünkü yüz sinir innervasyon simetrik yapısı ve yüz motorlu çekirdekleri arasındaki karışma eksikliği, çalışma unaxotomized tarafı eşleştirilmiş iç kontrol olarak hizmet veren tek taraflı yapılabilir. Analiz çeşitli eşek postoperatif yapılabilirBu makalenin kapsamı dışındadır ayrıntıları fizyolojik tepki, s. Örneğin, kas fonksiyonunun geri kazanılması; innervasyonun bir davranış markör olarak görev yapabilir veya motor nöronlar hücre yaşamını ölçmek için sayısal olarak belirlenebilir. Ayrıca, motor nöronlar doğru moleküler analiz için lazer mikrodiseksiyon kullanılarak yakalanabilir. Yüz siniri axotomy minimal invaziv ve iyi tolere edilir, çünkü bu genetik olarak tadil edilmiş farelerin çok çeşitli kullanılabilir. Ayrıca, bu ameliyat modeli periferik sinir yaralanması tedavilerinin etkinliğini analiz etmek için kullanılabilir. Yüz sinir hasarı sadece motor nöronlar araştırılması için bir araç sağlar, ancak merkezi ve çevresel glial mikro-bağışıklık sistemi ve hedef kas da yanıtlar. fasial sinir hasarı modeli sinir hasarı ve yenilenme eğitim için güçlü bir araç olarak hizmet yaygın olarak kabul gören periferik sinir yaralanması modelidir.
Introduction
Birçok periferik sinir yaralanması modelleri var, ama motor nöronlar çalışma için göze çarpan bir fasiyal sinir aksotomi modelidir. Ayrıca kranial sinir VII olarak bilinen fasial sinir, pons kaynaklanır ve yüz ifadesi 1,2 kasları innerve eder. Bu cerrahi protokolde, fasial sinir Stylomastoid foramende onun çıkışında maruz kalan ve kesilmiş veya ezilmiş ya edilir. Sinir hasarı şiddeti sırayla akson demetleri etrafına sarın bağ dokusu katmanları olan aksonlar, endoneurium, perinörium ve epinörium devamlılığı dayalı yaralanma ayıran Sunderland 3 sınıflandırmaları, aşağıdaki sınıflandırılabilir. Ezilme yaralanması (aksonotmezis) olarak, aksonlar kopmuş, ancak perinevre ve epinöriyuma korunur. Sağlam sinir kılıfı aksonlar 4,5 regrow, içinde bir kanal olarak hizmet vermektedir, çünkü yüz siniri ezmek Komple fonksiyonel iyileşme yaklaşık 11 gün içinde gerçekleşir. ÜzerindeÖte yandan, kesme yaralanması (nöromezis) içinde, aksonlar ve 3 bağ dokusu katmanları kopmuş olup, tüm distal sinir kas innervasyon geri regrow gerekir. Epinörium Cerrahi yeniden bağlanma genellikle sinirin yaralanması yaralanması olan insan hastalarda yapılır, ancak kurtarma sonuçları nadiren uygun bulunmaktadır. Daha fazla çalışma sinir hedefine regrow başarısız ve hangi tedaviler geliştirmek ve rejeneratif sürecini hızlandırmak için istihdam edilebilir anlamak için gereklidir.
Fasial sinir aksotomi modeli kullanılarak sinir yaralanması okuyan birçok avantajı vardır. İlk olarak, fasial sinir aksotomi prosedürü, hızlı, kolay ve son derece tekrarlanabilir; ve yüz kaslarının felci hayati fonksiyonları etkilemez ve iyi hayvan tarafından tolere edilir. Bu motor nöronlar th nispeten homojen nüfus ikamet çünkü basitleştirilmiş motonöron hücre gövdeleri okuyan bir kranial sinir hasarı modeli olduğundan,pons e fasiyal motor çekirdeği. Yedi subnuclei kasların belirli bir grup innerve her özel olarak orada nüfus, yüz motorlu çekirdeğinin içinde subnuclear desen dayalı farklılık yok, bu yüzden axotomy yanıt olarak subnuclear farklılıklar sonuçları 2,6,7 etkileyebilir.
Fasial sinir yaralanması modelinde önemli bir yararı sinir innervasyon son derece simetrik ve yüz motorlu çekirdekleri 8 arasında çapraz olduğundan unaxotomized tarafı eşleştirilmiş iç kontrol olarak hizmet verebilir olmasıdır. Bu cerrahi yöntemi kullanmanın bir diğer avantajı, doğrudan merkezi sinir sistemine travma ya da kan-beyin engeli 9. bozulması eksikliğidir. Aşırı kanama ve enfeksiyon gibi komplikasyonlar bu prosedür ile nadirdir.
Analiz, çeşitli sinir yaralanmasına bağlı fizyolojik tepkisini tayin etmek için gerçekleştirilebilir. göz kırpma refleksinin ve visker etkinlik geri kazanımı davranışsal olarak kullanılabilirFonksiyonel iyileşme 10,11 ölçüsü. Burun kılı aktivite video kayıt şu anda yüz sinir innervasyon 12,13 kurtarma tespit için en güçlü yöntemdir. Ötenazi sonra, beyin sapı histolojik analiz yüz motorlu çekirdeğin içinde motonöron hücre gövdeleri üzerinde yapılabilir. fasiyal motor çekirdeği yaralanmasına 2,6 yanıtları diferansiyel inceleme için izin, yedi subnuclei, belirli yüz kasları her özel bölünmüştür. Yüz motor nöronlar hücre yaşamını ölçmek için sayılabilir ya da immünohistokimya, biyolojik göstergeleri ve özel hücre popülasyonlarının 14 tanımlamak için kullanılabilir. fasiyal motor çekirdeği doğru sinir hasarı 15,16 hücresel yanıtın moleküler analiz için lazer yakalama kullanılarak microdissected edilebilir. Fasial sinir aksotomisi etkileri motor korteks 17,18 analiz edilebilir. Ayrıca, sinir Wallerian dejenerasyon çalışma çıkarılmasına olanak 19 ya daakson rejenerasyonu 20, ve kaslar kas kavşakları 21 çalışma çıkarılabilir. fasial sinir aksotomi da kas 21, ve bağışıklık sistemini yanıtı 23, ilişikteki santral ve periferik glial hücreleri 22 çalışma hedef için kullanılabilir. Çok fasial sinir aksotomi modeli 24 okuyan başarılı olmasına rağmen sinir hasarı hastaları için önemli bir sorundur ve güncel tedaviler iyi sonuçlar üretmek için başarısız çünkü, periferik sinir hasarı daha fazla çalışma gereklidir. Bu model sinir yaralanması fizyolojik yanıtı inceleyerek ve sinir rejenerasyonu tedavilerin etkinliğini analiz etmek için güçlü bir araçtır.
Protocol
Representative Results
Discussion
The critical step for this protocol is positioning the mouse properly before surgery is begun. If the mouse is not lying flat on its side, the ear is not taped at the correct angle, or the incision is made in an incorrect location, then finding the facial nerve becomes much more difficult. When this technique is mastered, surgeries will take only minutes per mouse.
Either sutures, glue, or wound clips can be used to close the wound. Wound clips are preferred because of the small size of incis…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work is funded by NIH RO1 NS 40433 (K.J.J.).
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Stereo Microscope | Leica | M60 | |
| Labeling tape | Fisher Scientific | 15-952 | |
| Vannas-Tübingen Spring Scissors – Straight/Sharp/8.5cm/5mm cutting edge | Fine Science Tools | 15003-08 | Sterilize before use |
| Dumont #5/45 Forceps – Standard tips/Angled 45°/Dumoxel/11cm | Fine Science Tools | 11251-35 | Sterilize before use |
| Michel Suture Clips – 7.5mm x 1.75 mm | Fine Science Tools | 12040-01 | Described as "wound clip" in protocol, sterilize before use |
| Hagenbarth Cross Action Wound Clip Applier 5" | George Tiemann & Co | 160-910 | Used to apply wound clip, sterilize before use |
| Michel Suture Clip Applicator & Remover – For 7.5 mm Clips | Fine Science Tools | 12029-12 | Used to remove wound clip |
| 0.9% Sodium Chloride Injection, USP | Hospira | 0409-4888-10 | |
| Betadine, 16 oz, with dispenser | Fisher Scientific | 19-027132 | |
| 70% Ethanol | |||
| Glass Bead Sterilizer |
Riferimenti
- Kaufman, M., Bard, J. . The Anatomical Basis of Mouse Development. , (1999).
- Ashwell, K. The adult mouse facial nerve nucleus: morphology and musculotopic organization. Journal of Anatomy. 135, 531-538 (1982).
- Sunderland, S. A classification of peripheral nerve injuries producing loss of function. Brain : A Journal Of Neurology. 74, 491-516 (1951).
- Beahrs, T., Tanzer, L., Sanders, V. M., Jones, K. J. Functional recovery and facial motoneuron survival are influenced by immunodeficiency in crush-axotomized mice. Experimental Neurology. 221, 225-230 (2010).
- Mesnard, N. A., Haulcomb, M. M., Tanzer, L., Sanders, V., Jones, K. J. Delayed functional recovery in presymptomatic mSOD1G93A mice following facial nerve crush axotomy. Journal of Neurodegeneration & Regeneration. 4, 21-25 (2013).
- Komiyama, M., Shibata, H., Suzuki, T. Somatotopic representation of facial muscles within the facial nucleus of the mouse. A study using the retrograde horseradish peroxidase and cell degeneration techniques. Brain Behav Evol. 24, 144-151 (1984).
- Canh, M. Y., Serpe, C. J., Sanders, V., Jones, K. J. CD4(+) T cell-mediated facial motoneuron survival after injury: Distribution pattern of cell death and rescue throughout the extent of the facial motor nucleus. Journal of Neuroimmunology. 181, 93-99 (2006).
- Isokawa-Akesson, M., Komisaruk, B. Difference in projections to the lateral and medial facial nucleus: anatomically separate pathways for rhythmical vibrissa movement in rats. Exp Brain Res. 65, 385-398 (1987).
- Streit, W., Kreutzberg, G. Response of endogenous glial cells to motor neuron degeneration induced by toxic ricin. The Journal of Comparative Neurology. 268, 248-263 (1988).
- Serpe, C. J., Tetzlaff, J. E., Coers, S., Sanders, V., Jones, K. J. Functional recovery after facial nerve crush is delayed in severe combined immunodeficient mice. Brain, Behavior, And Immunity. 16, 808-812 (2002).
- Lal, D., et al. Electrical stimulation facilitates rat facial nerve recovery from a crush injury. Otolaryngology–Head And Neck Surgery. Official Journal Of American Academy Of Otolaryngology-Head And Neck Surgery. 139, 68-73 (2008).
- Tomov, T., et al. An Example of Neural Plasticity Evoked by Putative Behavioral Demand and Early Use of Vibrissal Hairs after Facial Nerve Transection. Experimental Neurology. 178, 207-218 (2002).
- Skouras, E., Angelov, D. N. Experimental studies on post-transectional facial nerve regrowth and functional recovery of paralyzed muscles of the face in rats and mice. Anatomy (International Journal of Experimental and Clinical Anatomy). 4, 1-27 (2010).
- Xin, J., et al. IL-10 within the CNS is necessary for CD4+ T cells to mediate neuroprotection). Brain, Behavior, And Immunity. 25, 820-829 (2011).
- Mesnard, N. A., Sanders, V. M., Jones, K. J. Differential gene expression in the axotomized facial motor nucleus of presymptomatic SOD1 mice. The Journal of Comparative Neurology. 519, 3488-3506 (2011).
- Mesnard, N. A., Alexander, T. D., Sanders, V. M., Jones, K. J. Use of laser microdissection in the investigation of facial motoneuron and neuropil molecular phenotypes after peripheral axotomy. Experimental Neurology. 225, 94-103 (2010).
- Franchi, G. Changes in motor representation related to facial nerve damage and regeneration in adult rats. Experimental Brain Research. 135, 53-65 (2000).
- Munera, A., Cuestas, D. M., Troncoso, J. Peripheral facial nerve lesions induce changes in the firing properties of primary motor cortex layer 5 pyramidal cells. Neuroscienze. 223, 140-151 (2012).
- Liu, L., et al. Hereditary absence of complement C5 in adult mice influences Wallerian degeneration, but not retrograde responses, following injury to peripheral nerve. Journal of the Peripheral Nervous System. 4, 123-133 (1999).
- Ferri, C., Moore, F., Bisby, M. Effects of facial nerve injury on mouse motoneurons lacking the p75 low-affinity neurotrophin receptor. Journal of Neurobiology. 34, 1-9 (1997).
- Zhou, R. Y., Xu, J., Chi, F. L., Chen, L. H., Li, S. T. Differences in sensitivity to rocuronium among orbicularis oris muscles innervated by normal or damaged facial nerves and gastrocnemius muscle innervated by somatic nerve in rats: combined morphological and functional analyses. The Laryngoscope. 122, 1831-1837 (2012).
- Jinno, S., Yamada, J. Using comparative anatomy in the axotomy model to identify distinct roles for microglia and astrocytes in synaptic stripping. Neuron Glia Biology. 7, 55-66 (2011).
- Jones, K. J., Serpe, C. J., Byram, S. C., Deboy, C. A., Sanders, V. M. Role of the immune system in the maintenance of mouse facial motoneuron viability after nerve injury. Brain, Behavior, And Immunity. 19, 12-19 (2005).
- Moran, L. B., Graeber, M. B. The facial nerve axotomy model. Brain research. Brain research. 44, 154-178 (2004).
- Council, N. R. . Guide for the Care and Use of Laboratory Animals: Eighth Edition. , (2011).
- Serpe, C. J., Kohm, A. P., Huppenbauer, C. B., Sanders, V., Jones, K. J. Exacerbation of Facial Motoneuron Loss after facial nerve transection in severe combined immunodeficient (scid) mice. Neuroscienze. 19, (1999).
- Mesnard-Hoaglin, N. A., et al. SOD1(G93A) transgenic mouse CD4(+) T cells mediate neuroprotection after facial nerve axotomy when removed from a suppressive peripheral microenvironment. Brain, Behavior, And Immunity. 40, 55-60 (2014).
- Wang, H., et al. Establishment and assessment of the perinatal mouse facial nerve axotomy model via a subauricular incision approach. Experimental Biology And Medicine. 237, 1249-1255 (2012).
- Sharma, N., Moeller, C. W., Marzo, S. J., Jones, K. J., Foecking, E. M. Combinatorial treatments enhance recovery following facial nerve crush. The Laryngoscope. 120, 1523-1530 (2010).
- Lieberman, D. M., Jan, T. A., Ahmad, S. O., Most, S. P. Effects of corticosteroids on functional recovery and neuron survival after facial nerve injury in mice. Archives of Facial Plastic Surgery. 13, 117-124 (2011).
- Serpe, C. J., Coers, S., Sanders, V. M., Jones, K. J. CD4+ T, but not CD8+ or B, lymphocytes mediate facial motoneuron survival after facial nerve transection. Brain, Behavior, And Immunity. 17, 393-402 (2003).
- Haulcomb, M. M., et al. Axotomy-induced target disconnection promotes an additional death mechanism involved in motoneuron degeneration in ALS transgenic mice. The Journal of Comparative Neurology. , (2014).
- Bauder, A. R., Ferguson, T. A. Reproducible mouse sciatic nerve crush and subsequent assessment of regeneration by whole mount muscle analysis. Journal of Visualized Experiments : JoVE. (60), (2012).
- Richner, M., Bjerrum, O. J., Nykjaer, A., Vaegter, C. B. The spared nerve injury (SNI) model of induced mechanical allodynia in mice. Journal of Visualized Experiments : JoVE. (54), (2011).
