Bir Murin Modelinde Superior Servikal Ganglionektomi için Cerrahi Teknik
Summary
Bu protokol, superior servikal ganglionu tanımlayarak ve rezeke ederek adrenerjik innervasyonun ablasyonunun bir fare modelini tanımlamaktadır.
Abstract
Artan kanıtlar, sempatik sinir sisteminin kanserin ilerlemesinde önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Adrenerjik innervasyon tükürük bezi sekresyonunu, sirkadiyen ritmi, makula dejenerasyonunu, bağışıklık fonksiyonunu ve kalp fizyolojisini düzenler. Murin cerrahi sempatektomi, tekrarlanan farmakolojik müdahale ve ilişkili yan etkilere ihtiyaç duyulmadan tam, tek taraflı adrenerjik ablasyona izin vererek adrenerjik innervasyonun etkilerini incelemek için bir yöntemdir. Bununla birlikte, farelerde cerrahi sempatektomi, superior servikal ganglionun küçük boyutu nedeniyle teknik olarak zordur. Bu çalışma, sempatik sinir sistemini ablate etmek için superior servikal ganglionu güvenilir bir şekilde tanımlamak ve rezeke etmek için bir cerrahi tekniği tanımlamaktadır. Ganglionun başarılı bir şekilde tanımlanması ve çıkarılması, floresan sempatik gangliyonların transgenik bir fare kullanılarak görüntülenmesi, rezeksiyon sonrası Horner sendromunun tanımlanması, rezeke edilen gangliyonlarda adrenerjik belirteçlerin boyanması ve sempatektomiyi takiben hedef organlarda azalmış adrenerjik immünofloresansın gözlemlenmesiyle doğrulanır. Bu model, sempatik sinir sistemi tarafından düzenlenen diğer fizyolojik süreçlerin yanı sıra kanser ilerlemesinin gelecekteki çalışmalarını mümkün kılar.
Introduction
Çok sayıda çalışma, tümör mikroçevresindeki sinirlerin tümör ilerlemesini desteklemede aktif bir rol oynadığını bildirmiştir. Adrenerjik sempatik sinirlerin ablasyonunun prostat ve mide kanserinde in vivo 1,2,3’te tümör gelişimini ve yayılımını bozduğu gösterilirken, adrenerjik reseptörlerin farmakolojik blokajı baş ve boyun kanserinde tümör büyümesini inhibe eder4. Sempatik nöral tutulum pankreas, servikal ve bazal hücreli karsinom progresyonunda da tanımlanmıştır 5,6,7.
Sempatik sinir sistemi içinde, superior servikal ganglion (SCG), sempatik gövdenin başı innerve eden tek ganglionudur. SCG, tükürük salgısı ve sirkadiyen ritim gibi çeşitli fizyolojik fonksiyonları düzenler ve servikal lenf düğümlerini doğrudan innerve eder 8,9,10. SCG ayrıca makula dejenerasyonu11 ve aort diseksiyonu12’nin ilerlemesi gibi patolojik süreçlerde de rol oynamaktadır. Ek olarak, SCG’nin rezeksiyonunun iskemi reperfüzyonuna bağlı akut böbrek hasarını13 şiddetlendirdiği ve ayrıca sıçanlarda bağırsak mikrobiyotasını değiştirdiğibildirilmiştir 14.
SCG’nin bir fare modelinde tam ablasyonu, kanser ve otonom sinir sistemi araştırmalarını mümkün kılmak için değerli bir deneysel tekniği temsil edecektir. Birçok çalışmada farmakolojik adrenerjik reseptör blokajı adrenerjik ablasyon olarak kullanılırken 15,16,17,18,19,20, cerrahi rezeksiyon tam, tek taraflı adrenerjik ablasyona izin verirken, tekrarlanan farmakolojik müdahale ihtiyacını ve ilişkili yan etkileri önler 21,22,23.
SCG’nin cerrahi rezeksiyonu sıçanlardatanımlanmıştır 24 ve superior servikal ganglionektominin (SCGx) etkisini inceleyen çoğu rapor sıçan modelini kullanmıştır. Sıçan modeliyle karşılaştırıldığında, SCGx, SCG’nin küçük boyutu nedeniyle farelerde teknik olarak daha zordur. Bununla birlikte, farelerin kullanımı nispeten daha kolaydır, daha uygun maliyetlidir ve genetik manipülasyona daha uygundur. Garcia ve ark. farelerde SCGx’i ilk bildirenlerden biriydi ve insülin salınımınıetkilediği bulundu 25. Daha yakın zamanlarda, Ziegler ve ark. sıçanlar için açıklanan yayınlanmış tekniğe dayanarak farelerde SCGx’itanımladı 24,26. Bu ve diğer makaleler, ortak karotis arterin (CCA) ilk olarak tanımlandığı ve diseke edildiği ve daha sonra SCG’nin CCA 21,22,27,28’in çatallanmasından çıkarıldığı bir yöntemi açıklamaktadır. Bu makalede, farelerde CCA’nın diseksiyonunu önleyen ve böylece bu prosedürün en ciddi komplikasyonu olan CCA’nın yaralanmasından kaynaklanan kanamayı en aza indiren daha az invaziv ve daha güvenli bir teknik açıklanmaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu protokol, SCG girişinin cerrahi tek taraflı ablasyonu için bir fare modelini açıklar. Bu teknik, çeşitli ortamlarda adrenerjik innervasyonun etkilerini incelemeye izin verir. Ek olarak, rezeke edilen sempatik ganglion, in vitro deneyler için 3D matrigel kültüründe de büyütülebilir30.
SCGx ile ilgili çalışmalar çoğunlukla sıçanlarda gerçekleştirilmiştir, çünkü daha büyük anatomileri daha kolay anatomik görselleştirme ve diseksiy…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Q. W., NIH T32CA009685 tarafından desteklendi. R. J. W., NIH R01CA219534 tarafından desteklendi. Memorial Sloan Kettering Kanser Merkezi Çekirdek Tesisleri, NIH P30CA008748 tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Anti-Tyrosine Hydroxylase Antibody | EMD Millipore | AB152 | |
| Artificial Tears Lubricant Ophthalmic Ointment | Akorn | 59399-162-35 | |
| Curity 2 x 2 Inch Gauze Sponge 8 Ply, Sterile | Covidien | 1806 | |
| Derf Needle Holder | Thomas Scientific | 1177K00 | |
| Dissecting Microscope | |||
| Dumont #5/45 Forceps | Fine Science Tools | 11251-35 | |
| Dumont #7b Forceps | Fine Science Tools | 11270-20 | |
| ETHILON Nylon Suture | Ethicon | 698H | |
| Fine Scissors – ToughCut | Fine Science Tools | 14058-09 | |
| Hypoallergenic Surgical Tape | 3M Blenderm | 70200419342 | |
| Induction Chamber, 2 Liter | VetEquip | 941444 | |
| Isoflurane | Baxter | 1001936060 | |
| Nair | Church & Dwight Co., Inc | 40002957 | chemical hair removing agent |
| NORADRENALINE RESEARCH ELISA | Labor Diagnostika Nord (Rocky Mountain Diagnostics) | BA E-5200 | |
| NSG Mouse | Jackson Laboratory | JAX:005557 | |
| Povidone-Iodine Swabstick | PDI | S41350 | |
| Webcol Alcohol Preps | Covidien | 5110 |
References
- Magnon, C., et al. Autonomic nerve development contributes to prostate cancer progression. Science. 341 (6142), 1236361 (2013).
- Zhao, C. M., et al. Denervation suppresses gastric tumorigenesis. Science Translational Medicine. 6 (250), 115 (2014).
- Zahalka, A. H., et al. Adrenergic nerves activate an angio-metabolic switch in prostate cancer. Science. 358 (6361), 321-326 (2017).
- Amit, M., et al. Loss of p53 drives neuron reprogramming in head and neck cancer. Nature. 578 (7795), 449-454 (2020).
- Renz, B. W., et al. Cholinergic signaling via muscarinic receptors directly and indirectly suppresses pancreatic tumorigenesis and cancer stemness. Cancer Discovery. 8 (11), 1458-1473 (2018).
- Lucido, C. T., et al. Innervation of cervical carcinoma is mediated by cancer-derived exosomes. Gynecologic Oncology. 154 (1), 228-235 (2019).
- Peterson, S. C., et al. Basal cell carcinoma preferentially arises from stem cells within hair follicle and mechanosensory niches. Cell Stem Cell. 16 (4), 400-412 (2015).
- Maronde, E., Stehle, J. H. The mammalian pineal gland: Known facts, unknown facets. Trends in Endocrinology & Metabolism. 18 (4), 142-149 (2007).
- Yamazaki, S., et al. Ontogeny of circadian organization in the rat. Journal of Biological Rhythms. 24 (1), 55-63 (2009).
- Huang, J., et al. S100+ cells: A new neuro-immune cross-talkers in lymph organs. Scientific Reports. 3 (1), 1114 (2013).
- Dieguez, H. H., et al. Melatonin protects the retina from experimental nonexudative age-related macular degeneration in mice. Journal of Pineal Research. 68 (4), 12643 (2020).
- Liu, H., et al. Bilateral superior cervical ganglionectomy attenuates the progression of β-aminopropionitrile-induced aortic dissection in rats. Life Sciences. 193, 200-206 (2018).
- Zhang, W., et al. The role of the superior cervical sympathetic ganglion in ischemia reperfusion-induced acute kidney injury in rats. Frontiers in Medicine. 9, 792000 (2022).
- Zhang, W., et al. Superior cervical ganglionectomy alters gut microbiota in rats. American Journal of Translational Research. 14 (3), 2037-2050 (2022).
- Wang, X., et al. β-Adrenergic signaling induces Notch-mediated salivary gland progenitor cell control. Stem Cell Reports. 16 (11), 2813-2824 (2021).
- Boyd, A., Aragon, I. V., Abou Saleh, L., Southers, D., Richter, W. The cAMP-phosphodiesterase 4 (PDE4) controls β-adrenoceptor- and CFTR-dependent saliva secretion in mice. Biochemical Journal. 478 (10), 1891-1906 (2021).
- Smith, B., Butler, M. The effects of long-term propranolol on the salivary glands and intestinal serosa of the mouse. The Journal of Pathology. 124 (4), 185-187 (1978).
- Sucharov, C. C., et al. β-Adrenergic receptor antagonism in mice: A model for pediatric heart disease. Journal of Applied Physiology. 115 (7), 979-987 (2013).
- Ding, C., Walcott, B., Keyser, K. T. The alpha1- and beta1-adrenergic modulation of lacrimal gland function in the mouse. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 48 (4), 1504-1510 (2007).
- Grisanti, L. A., et al. Prior β-blocker treatment decreases leukocyte responsiveness to injury. JCI Insight. 5 (9), 99485 (2019).
- Alito, A. E., et al. Autonomic nervous system regulation of murine immune responses as assessed by local surgical sympathetic and parasympathetic denervation. Acta Physiologica, Pharmacologica et Therapeutica Latinoamericana. 37 (3), 305-319 (1987).
- Yun, H., Lathrop, K. L., Hendricks, R. L. A central role for sympathetic nerves in herpes stromal keratitis in mice. Ophthalmology & Visual Science. 57 (4), 1749-1756 (2016).
- Haug, S. R., Heyeraas, K. J. Effects of sympathectomy on experimentally induced pulpal inflammation and periapical lesions in rats. 신경과학. 120 (3), 827-836 (2003).
- Savastano, L. E., et al. A standardized surgical technique for rat superior cervical ganglionectomy. Journal of Neuroscience Methods. 192 (1), 22-33 (2010).
- Garcia, J. B., Romeo, H. E., Basabe, J. C., Cardinali, D. P. Effect of superior cervical ganglionectomy on insulin release by murine pancreas slices. Journal of the Autonomic Nervous System. 22 (2), 159-165 (1988).
- Ziegler, K. A., et al. Local sympathetic denervation attenuates myocardial inflammation and improves cardiac function after myocardial infarction in mice. Cardiovascular Research. 114 (2), 291-299 (2017).
- Getsy, P. M., Coffee, G. A., Hsieh, Y. H., Lewis, S. J. The superior cervical ganglia modulate ventilatory responses to hypoxia independently of preganglionic drive from the cervical sympathetic chain. Journal of Applied Physiology. 131 (2), 836-857 (2021).
- Dieguez, H. H., et al. Superior cervical gangliectomy induces non-exudative age-related macular degeneration in mice. Disease Models & Mechanisms. 11 (2), 031641 (2018).
- Zhang, B., et al. Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells. Nature. 577 (7792), 676-681 (2020).
- Pirzgalska, R. M., et al. Sympathetic neuron-associated macrophages contribute to obesity by importing and metabolizing norepinephrine. Nature Medicine. 23 (11), 1309-1318 (2017).
- Kajimura, D., Paone, R., Mann, J. J., Karsenty, G. Foxo1 regulates Dbh expression and the activity of the sympathetic nervous system in vivo. Molecular Metabolism. 3 (7), 770-777 (2014).
