マウスにおける顔面神経軸索切断：傷害に運動ニューロン応答を研究するためのモデル
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
この外科プロトコルの目標は、茎乳突孔からの出口で、顔の筋肉組織を神経支配顔面神経を、露出させ、どちら末梢神経損傷を誘導するためにそれをカットまたは押しつぶすことです。この手術の利点は、このように、他の神経損傷モデルに比べて、比較的穏やかな手術結果をもたらし、その単純さ、再現性、およびその後の顔面神経麻痺から生体機能や移動度に対する効果の欠如である。脳神経損傷モデルを使用することの主な利点は、運動ニューロンは、運動ニューロン細胞体の研究を単純化する、橋顔面運動核における比較的均一な集団内に存在することである。なぜなら顔面神経の神経支配と顔面運動核の間のクロストークの欠如の対称的な性質のため、操作が対に内部対照としてunaxotomized側を一方的に行うことができる。様々な分析を評価するために術後に行うことができますこの記事の範囲を超えてその詳細は生理的反応、だ。例えば、筋機能の回復は、神経再生のための行動のマーカーとして役立つことができる、または運動ニューロンは、細胞の生存を測定するために定量化することができる。さらに、運動ニューロンを正確に分子解析のためのレーザーマイクロダイセクションを使用してキャプチャすることができる。顔面神経の軸索切断が最小侵襲性および忍容性が良好であるため、遺伝的に改変されたマウスの多種多様に利用することができる。また、この手術モデルは、末梢神経損傷の治療の有効性を分析するために使用することができる。顔面神経損傷は、運動ニューロンだけでなく、中枢および末梢神経膠微小環境の応答は、免疫系だけでなく、調査のための手段を提供し、筋肉組織を標的とする。顔面神経損傷モデルは、神経損傷および再生を研究するための強力なツールとなって広く受け入れられている末梢神経損傷モデルである。
Introduction
多くの末梢神経損傷モデルが存在するが、運動ニューロンの研究のために際立っている1は、顔面神経軸索切断モデルです。また脳神経VIIとして知られている顔面神経は、橋に由来し、顔の表情1,2の筋肉を神経支配。この外科プロトコルでは、顔面神経は茎乳突孔からの出口で露出し、切断又は破砕のいずれかです。神経損傷の重症度を順次軸索の束を包む結合組織層である軸索、神経内膜、神経周膜、及び神経上膜の完全性に基づいて、けがを差別サンダーランド3分類、以下に分類することができる。挫滅損傷（軸索断裂）では、軸索が切断されているが、神経周膜と神経上膜は保持されます。無傷の神経鞘は軸索が4,5を再成長、その中の導管となるため、顔面神経挫滅からの完全な機能回復には約11日で発生する。上の一方では、カット損傷（神経断裂）に、軸索およびすべて3結合組織層が切断されており、全体の遠位神経は筋肉組織の神経支配を回復するために再成長しなければならない。神経上膜を外科的に再接続は、しばしば神経切断損傷を有するヒト患者において行われているが、回復の成果はめったに最適である。さらなる研究は、神経がその標的に再成長に失敗し、どの治療法が改善し、再生プロセスを加速するために使用することができるかを理解する必要がある。
顔面神経の軸索切断モデルを使用して神経損傷を研究する多くの利点がある。まず、顔面神経の軸索切断手順は、迅速、簡単、かつ再現性が高い。と顔の筋肉の結果として麻痺は重要な機能に影響を与えないとも動物によって許容されている。これは運動ニューロンが目の中で比較的均質な集団に存在するので、簡略化されて運動ニューロン細胞体を研究脳神経損傷モデルは、あるため、橋の電子顔面運動核。 7亜核が筋肉の特定のグループを支配するために、それぞれ固有のがあるので人口は、顔面運動核内の核内のパターンに基づいて異なるんので、軸索切断に応じて、核内の違いが結果の2,6,7に影響を与える可能性がある。
顔面神経損傷モデルの主な利点は、神経の神経支配は非常に対称的であり、顔面運動核8との間にクロストークがないのでunaxotomized側ペアリング内部対照として役立つことができることである。この外科的方法を使用することの別の利点は、直接CNSへの外傷または血液脳関門9の破壊がないことである。そのような過度の出血や感染症などの合併症は、この手順に稀である。
様々な分析は、神経損傷に対する生理学的応答を評価するために行うことができる。まばたき反射およびウィスカー活性の回復は、行動として使用することができ機能回復の10,11の尺度。鼻毛活動の録画は現在、顔面神経の神経支配12,13の回復を検出するための最も強力な方法である。安楽死の後、脳幹の組織学的分析は、顔面運動核内の運動ニューロン細胞体で行うことができる。顔面運動核の損傷2,6に対する応答の差検査を可能にする、特定の顔面筋にそれぞれ特定の七亜核に細分される。顔面運動ニューロンは、細胞の生存を定量化するためにカウントすることができ、または免疫組織化学は、バイオマーカーおよび特定の細胞集団14を識別するために使用することができる。顔面運動核を正確神 経損傷15,16に対する細胞応答の分子解析のためのレーザーキャプチャーマイクロダイセクションを使用してすることができる。顔面神経の軸索切断の影響は、運動皮質17,18に分析することができる。また、神経はウォラー変性19またはを研究するために解剖することができます軸索再生20、および筋肉が神経筋接合部21を研究するために除去することができる。顔面神経の軸索切断はまた、22添付の中枢および末梢神経膠細胞を研究筋肉21、及び免疫系の応答23を標的とするために使用することができる。多くの顔面神経軸索切断モデル24を研究してなされたものであるが、神経損傷は、患者にとって重大な問題であり、現在の治療は、最適な結果を生み出すことができないので、末梢神経損傷のさらなる研究が必要である。このモデルは、神経損傷に対する生理的応答を調べ、神経再生治療の有効性を分析するための強力なツールである。
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…
Disclosures
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 |
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