軸索抑制と再生を研究するラットモデルにおける顔面神経外科

Summary

このプロトコルは、様々な傷害パターンの記述を含む、ラットモデルにおける顔面神経手術への再現可能なアプローチを記述する。

Abstract

このプロトコルは、ラット顔面神経損傷モデルにおける軸索再生および阻害を研究するための一貫した再現可能な方法を記述する。顔面神経は、頭蓋内セグメントから経時的な経過まで、その全長に沿って操作することができる。神経損傷には、神経クラッシュ、切除、神経ギャップの3つの主なタイプの再生特性の実験的研究に使用されます。可能な介入の範囲は、神経の外科的操作、神経活性試薬または細胞の送達、および中央または末期器官操作を含む広大である。神経再生を研究するためのこのモデルの利点は、単純さ、再現性、種間の一貫性、ラットの信頼性の高い生存率、およびマウスモデルに対する増加解剖学的サイズが含まれる。その制限は、マウスモデルに対するより限定的な遺伝子操作とラットの最上級の再生能力を含み、顔面神経科学者は回復のためのタイムポイントを慎重に評価し、結果をより高い動物およびヒト研究に翻訳するかどうかを決定しなければならない。顔面神経損傷のラットモデルは神経再生の解釈および比較のための機能的、電気生理学的および組織形態学的変数を可能にする。それによって、人間の患者における顔面神経損傷の壊滅的な結果の理解と治療を促進するための大きな可能性を誇る。

Introduction

頭頸部および頸部領域における頭蓋神経損傷は、先天性、感染性、特発性、外因性、外傷性、神経学的、腫瘍学的、または^全身病因に二次的であり得る。頭蓋神経VII、または顔面神経は、一般的に影響を受ける。顔面神経機能障害の発生率は^、毎年10万人当たり20〜30人に影響を及ぼすため、有意である。顔面神経の主な運動枝は、側頭、接合、頬、辺縁、頸部、頸部、および頚部である。関係する枝に応じて、その結果は、口腔の無能またはよだれを垂らしたり、角膜乾燥、下垂に続く視野閉塞、ジサルトリア、または顔面非対称性^22、33を含むことができる。長期罹患率には、異なる顔の筋肉群の自発的収縮を試みたシンキネシス、または1つの顔の筋肉群の不随意運動の現象が含まれる。口腔内シンキネシスは、顔面神経損傷の後遺症として異常な再生の最も一般的であり、機能的障害、恥ずかしさ、自尊心の低下、および生活の質の低下を引き起こす^3。個々の枝への傷害は選択的に妥協される機能を指示する。

顔面神経損傷の臨床治療は、よく標準化されておらず、結果を改善するためのさらなる研究が必要です.ステロイドは急性顔面神経腫脹を緩和することができます, 一方、ボトックスは、シンキネティック運動の温度に有用である;しかし、開業医の軍備の主要な再建オプションは、神経修復、置換、または再アニメーション^{33、4、5、64,5}を介した外科的介入^を6伴う。顔面神経損傷の種類に応じて、顔面神経外科医は多くの選択肢を利用し得る。単純な切除では、神経再吻合は有用であるのに対し、ケーブル移植片修復は神経欠損に適している。機能の回復のために、外科医は静的または動的な顔の再アニメーション手順のいずれかを選択することができる。顔面神経損傷とその後の修復の多くの場合、経験豊富な顔面神経外科医の手の中でも、最良の結果はまだ持続的な顔面非対称性と機能的妥協^7.

これらの最適でない結果は、顔面神経再生に関する広範な研究に拍車をかけた。関心の広いトピックは、神経修復技術の完成と革新、様々な神経再生因子の効果を決定し、およびシンキネシス^{8、9、10、119,}の長期的な結果と戦うのに役立つ特定⁸の神経阻害剤の可能性を評価する。^10,11in vitroモデルは、成長促進因子または阻害因子の特徴を評価するために使用することができますが、この主題に関する真の翻訳研究は、翻訳可能な動物モデルを介して行われるのが最善です。

研究者は、羊などの大型動物と小動物モデル(マウス^12,13など)の両方を利用しているので、どの動物モデルを利用するかの決定は困難であり^得13る。大型動物モデルは理想的な解剖学的可視化を提供するが、その使用は、容易または容易に利用できない特殊な機器や人員を必要とします。さらに、効果を実証するための研究を行うことは、非常にコストが高く、潜在的に多くの科学センターの実現可能な範囲内にありません。したがって、小動物モデルが最も頻繁に利用される。マウスモデルは、顔面神経手術に関連する結果の数を評価するために利用することができます;しかし、神経の限られた長さは、大きなギャップ傷害¹⁴のような特定のパターンをモデル化する科学者の能力を制限することができます。

したがって、ラットマウスプロトタイプは、科学者が革新的な外科的処置を行うか、阻害または成長促進因子を利用し、幅広い結果パラメータにわたる効果を評価できる役馬モデルとして出現した。ラット顔面神経解剖学は、再現可能な方法で予測可能かつ容易に接近する。マウスモデルと比較して、その大きなスケールは、外科的欠陥の広い範囲のモデリングを可能にし、5 mmのギャップ^15、16,16に至るまで。これにより、因子の局所配置、因子の神経内注入、およびアイソグラフトまたはブリッジ^,,17、18、19、20、21、22、23を含む、欠陥部位での複雑な介入の適用をさらに可能にする。^{17,182320,21,22,19}

ラットの従順な解剖学、および効果的な神経再生のためのその傾向の教義的性質は、傷害²⁴の前述の外科的パターンに応答して多くの結果尺度の収集を可能にする。^26,ラットモデルを介して、顔面神経科学者は、免疫組織化学、ビブリサルパッドの動きを追跡し、眼閉鎖を評価することによって機能的な結果を介して傷害、神経および筋肉組織学的結果に対する電気生理学的反応を評価することができ、蛍光顕微鏡または共焦点顕微鏡による微小および巨微小的な変化、とりわけ11、22、23、25、27、^{11,22,23,25,2927、27、 29。,,}したがって、以下のプロトコルは、ラット顔面神経および誘発され得る傷害パターンに対する外科的アプローチを概説する。

Protocol

すべての介入は、国立衛生研究所(NIH)のガイドラインに厳密に従って行われました。実験議定書は、実施前にミシガン大学の制度的動物ケア・使用委員会(IACUC)によって承認された。10週齢の成虫雌のスプレイグ・ドーリーラットを利用した。 1. 手術日の前 手術日の前に、殺菌された手術器具、鎮痛薬、麻酔薬、酸素の適切な在庫を確保してください。完全なリス?…

Representative Results

最初の外科的処置に続いて、結果の測定の2つの主要なタイプがある:生きている動物の連続測定および動物を犠牲にする必要がある測定。連続測定の例としては、化合物筋肉作用電位測定30などの電気生理学的アッセイ、レーザーアシストまたはビデオ撮影手段9を介した顔面筋運動の評価、あるいは蛍光トランスジェニック動物<sup …

Discussion

このラット顔面神経損傷モデルは、外科的アクセス性、分岐パターン、および^,生理学的意義^,27、29、33、34、35、36^27,29,33による神経栄養因子の評価のための最も汎用性の高いシステムとして登場した。^35,3634ビデオデモとトランスジェニック動物?…

Materials

1.8% isoflurane	VetOne	13985-030-40
11-0 nylon microsutures	AROSuture	TK-117038
4-0 monocryl suture	VWR	75982-084
Buprenorphine SR	ZooPharm	MIF 900-006
Carprofen	Sigma-Aldrich	MFCD00079028
Chlorhexidine	VWR	IC19135805
Jeweler forceps	VWR	21909-458
Micro Weitlaner retractor	VWR	82030-146
Micro-scissors	VWR	100492-348
Mini tenotomy scissors	VWR	89023-522
Number 15 scalpel blade	VWR	102097-834
Operating microscope	Leica
Petrolatum eye gel	Pharmaderm	B002LUWBEK
Sterile water	VWR	89125-834
Tissue adhesive	Vetbond, 3M	NC9259532
Water conductor pad	Aqua Relief System	ARS2000B