Facial Nerve Kirurgi i rat model til undersøgelse axonal hæmning og regenerering

Summary

Denne protokol beskriver en reproducerbar tilgang til facial nerve kirurgi i rotte model, herunder beskrivelser af forskellige uikuible mønstre af skade.

Abstract

Denne protokol beskriver konsekvente og reproducerbare metoder til at studere axonal regenerering og hæmning i en rotte facial nerve skade model. Ansigtsnerven kan manipuleres langs hele sin længde, fra dens intrakranielle segment til sin ekstratemporal kursus. Der er tre primære typer af nerveskade, der anvendes til den eksperimentelle undersøgelse af regenerative egenskaber: nerve knuse, transection, og nerve hul. Rækken af mulige indgreb er enorme, herunder kirurgisk manipulation af nerven, levering af neuroaktive reagenser eller celler, og enten centrale eller ende-organ manipulationer. Fordele ved denne model for at studere nerve regenerering omfatter enkelhed, reproducerbarhed, interspecies konsistens, pålideligoverlevelsesrater af rotten, og en øget anatomisk størrelse i forhold til murine modeller. Dens begrænsninger indebærer en mere begrænset genetisk manipulation versus musemodellen og den superlative regenerative evne til rotten, således at facial nerve videnskabsmand skal omhyggeligt vurdere tidspunkter for nyttiggørelse, og om at oversætte resultater til højere dyr og humane undersøgelser. Den rotte model for facial nerve skade giver mulighed for funktionelle, elektrofysiologiske, og histomorfoometriske parametre for fortolkning og sammenligning af nerve regenerering. Det kan derved prale af enorme potentiale i retning af at fremme forståelsen og behandlingen af de ødelæggende konsekvenser af facial nerve skade hos menneskelige patienter.

Introduction

Kranienerver skade i hoved og hals regionen kan være sekundært til medfødt, infektiøs, idiopatisk, iatrogen, traumatisk, neurologisk, onkologisk, eller systemiske ætiologier¹. Kranienerver VII, eller facial nerve, er almindeligt påvirket. Forekomsten af facial nerve dysfunktion kan være signifikant, da det påvirker 20 til 30 per 100.000 mennesker hvert år². De vigtigste motorgrene i facial nerve er den tidsmæssige, zygomatic, buccal, marginal mandibulære, og cervikale grene; afhængigt af den involverede gren, kan konsekvenserne omfatte oral inkompetence eller savlen, hornhinde tørhed, synsfelt obstruktion sekundært til ptose, dysartri, eller facial asymmetri^2,3. Langsigtet sygelighed omfatter fænomenet synkinese, eller ufrivillig bevægelse af en ansigtsmuskel gruppe, med forsøg på frivillig sammentrækning af en særskilt ansigtsmuskel gruppe. Okulær-oral synkinese er den mest almindelige af den afvigende regenerering som en sequela af facial nerve skade og forårsager funktionel svækkelse, forlegenhed, formindsket selvværd, og dårlig livskvalitet³. Skade på de enkelte grene dikterer de funktioner, der er selektivt kompromitteret.

Den kliniske behandling af facial nerve skade er ikke godt standardiseret og har brug for yderligere forskning for at forbedre resultaterne. Steroider kan lindre akut facial nerve hævelse, mens Botox er nyttigt for temporizing synkinetiske bevægelser; men de primære rekonstruktive muligheder i den praktiserende læges armamentarium indebærer kirurgisk indgreb gennem nerve reparation, substitution, eller reanimation^3,4,5,6. Afhængigt af typen af facial nerve skade lidt, ansigtet nerve kirurg kan udnytte en række muligheder. For simpel transection, nerve reanastomose er nyttigt, mens kabel-graft reparation er bedre egnet til en nervedefekt; for en restaurering af funktion, kirurgen kan vælge enten statisk eller dynamisk facial reanimation procedurer. I mange tilfælde af facial nerve skade og efterfølgende reparation, selv i hænderne på erfarne facial nerve kirurger, det bedste resultat stadig resulterer i vedvarende facial asymmetri og funktionelle kompromis⁷.

Disse suboptimale resultater har ansporet omfattende forskning i facial nerve regenerering. Brede emner af interesse omfatter perfektionering og innovation nerve reparation teknikker, bestemmelse af effekten af forskellige nerve regenerering faktorer, og vurdere potentialet i specifikke neurale hæmmere til at hjælpe med at bekæmpe den langsigtede resultat af synkinese^8,9,10,11. Mens in vitro-modeller kan bruges til at vurdere nogle karakteristika for vækstfremmende eller hæmmende faktorer, opnås ægte translationel forskning om dette emne bedst via dyremodeller, der kan oversættes.

Beslutningen om, hvilken dyremodel at udnytte kan være udfordrende, som forskere har udnyttet både store dyr, såsom får og små dyremodeller, såsom mus^12,13. Mens store dyremodeller tilbyder ideel anatomisk visualisering, kræver deres anvendelse specialiseret udstyr og personale, der ikke er let eller let tilgængeligt. Endvidere, kraftmagt en undersøgelse for at påvise effekt kunne være meget omkostningseffektive uoverkommelige og potentielt ikke inden for det mulige omfang af mange videnskabelige centre. Således er den lille dyremodel oftest udnyttet. Musen model kan udnyttes til at vurdere en række resultater i forbindelse med facial nerve kirurgi; dog kan den begrænsede længde af nerven begrænse videnskabsmandens evne til at modellere visse mønstre, såsom store huller skade¹⁴.

Således har rotte murine prototype opstået som arbejdshest model, hvorigennem videnskabsmanden kan udføre innovative kirurgiske procedurer eller udnytte hæmmende eller pro-vækstfaktorer og vurdere effekt på tværs af en bred vifte af resultatparametre. Den rotte facial nerve anatomi er forudsigeligt og let nærmede sig i en reproducerbar måde. Dens større skala, i forhold til musen model, giver mulighed for modellering af en bred vifte af kirurgiske defekter, der spænder fra simple transection til 5 mm huller^15,16. Dette giver yderligere mulighed for anvendelse af komplekse interventioner på defektstedet, herunder aktuel placering af faktor, intraneurale injektioner af faktor, og placering af isografts eller broer^17,18,^{19,,20,21,22,23}.

Den føjelige karakter af rotten, dens pålidelige anatomi, og dens tilbøjelighed til effektiv nerve regenerering giver mulighed for indsamling af mange resultat foranstaltninger som reaktion på de førnævnte kirurgiske mønstre af skade²⁴. Via rottemodellen er ansigtsnerveforskeren i stand til at vurdere elektrofysiologiske reaktioner på skader, nerve- og muskelhistologiske resultater via immunhistokemi, funktionelle resultater via sporingsbevægelse af vibrissalpuden og vurdering af øjenlukning samt mikro- og makroskopiske ændringer via fluorescerende eller konfokal mikroskopi, blandt andet^11,22,23,25, 26^,27,27,28,29. Således vil følgende protokol skitsere en kirurgisk tilgang til rotte facial nerve og de skade mønstre, der kan induceres.

Protocol

Alle interventioner blev udført i nøje overensstemmelse med National Institutes of Health (NIH) retningslinjer. Den eksperimentelle protokol blev godkendt af University of Michigan’s Institutional Animal Care & Use Committee (IACUC) forud for gennemførelsen. Ti uger gamle voksne kvindelige Sprague-Dawley rotter blev udnyttet. 1. Før den udløsende dag Sørg for en passende bestand af steriliserede kirurgiske instrumenter, smertestillende medicin, bedøvelsesmiddel medicin, og ilt…

Representative Results

Efter den indledende kirurgiske procedure er der to hovedtyper af resultatmål: seriemålinger i det levende dyr og målinger, der kræver at ofre dyret. Eksempler på serielle målinger omfatter elektrofysiologiske analyser, såsom en sammensat muskel handling potentielle måling30, vurderinger af ansigtsmusklen bevægelse via laser-assisteret eller videography betyder9, eller endda gentagne levende billeddannelse af genvækst af facial ner…

Discussion

Den rotte facial nerve skade model har vist sig som den mest alsidige system til evaluering af neurotrofiske faktorer på grund af sin kirurgiske tilgængelighed, forgrening mønster, og fysiologiske betydning^{27,,29,33,34,35,36}. Kombinationen af videodemonstration og anvendelse af transgene dyredata åbner nye muligheder for …

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