Facial assotomia Nerve in topi: un modello per studiare motoneuroni risposta al danno
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
L'obiettivo di questo protocollo chirurgico è quello di esporre il nervo facciale, che innerva la muscolatura facciale, alla sua uscita dal forame stylomastoid e tagliate o schiacciarlo per indurre lesioni dei nervi periferici. I vantaggi di questo intervento sono la sua semplicità, alta riproducibilità, e la mancanza di effetto sulle funzioni vitali o di mobilità dal conseguente paralisi facciale, con il risultato di un risultato chirurgico relativamente mite rispetto ad altri modelli di lesioni nervose. Un importante vantaggio di utilizzare un modello di lesione del nervo cranico è che i motoneuroni risiedono in una popolazione relativamente omogenea nel nucleo motoria facciale nel ponte, semplificando lo studio dei corpi cellulari motoneuroni. A causa della natura simmetrica di innervazione del nervo facciale e la mancanza di diafonia tra i nuclei motori facciali, l'operazione può essere eseguita con il lato unilateralmente unaxotomized serve come controllo interno accoppiato. Una varietà di analisi può essere effettuata dopo l'intervento di asinis la risposta fisiologica, i cui dettagli sono oltre la portata di questo articolo. Ad esempio, il recupero della funzione muscolare può servire come marcatore comportamentale per reinnervation, o motoneuroni può essere quantificato per misurare la sopravvivenza cellulare. Inoltre, i motoneuroni possono essere catturati con precisione mediante microdissezione laser per l'analisi molecolare. Poiché il assotomia nervo facciale è minimamente invasiva e ben tollerato, può essere utilizzato in un'ampia varietà di topi geneticamente modificati. Inoltre, questo modello di intervento può essere utilizzato per analizzare l'efficacia dei trattamenti di lesioni dei nervi periferici. Lesione del nervo facciale fornisce un mezzo per indagare non solo i motoneuroni, ma anche le risposte del microambiente centrale e periferica gliali, il sistema immunitario, e bersaglio muscolatura. Il modello di lesione del nervo facciale è un modello di lesione dei nervi periferici ampiamente accettato che serve come un potente strumento per studiare lesioni nervose e rigenerazione.
Introduction
Esistono molti modelli di lesione del nervo periferico, ma che si distingue per lo studio dei motoneuroni è il modello nervo assotomia facciale. Il nervo facciale, noto anche come VII nervo cranico, ha origine nel ponte e innerva i muscoli espressione facciale 1,2. In questo protocollo chirurgico, il nervo facciale è esposta alla sua uscita dal forame stylomastoid e tagliato o schiacciato. La gravità delle lesioni del nervo può essere classificato secondo le Sunderland 3 classificazioni, che differenzia il pregiudizio in base l'integrità del assoni, endoneurium, perineurio, e epinevrio, che sono strati di tessuto connettivo che in sequenza avvolgono i fasci degli assoni. Nella lesione da schiacciamento (assonotmesi), gli assoni sono interrotti, ma il perineurio e epinevrio sono conservati. Recupero funzionale completa da schiacciamento del nervo facciale si verifica in circa 11 giorni perché la guaina del nervo intatto funge da canale all'interno del quale gli assoni ricrescere 4,5. SulD'altra parte, nel pregiudizio taglio (neurotmesi), gli assoni e tutti i 3 strati di tessuto connettivo sono reciso, e l'intero nervo distale deve ricrescere per ripristinare muscolatura innervazione. Riconnessione chirurgica del epinevrio è spesso eseguita in pazienti umani con lesioni del nervo transection, tuttavia i risultati di recupero sono raramente ottimali. Sono necessarie ulteriori studi per capire il motivo per cui il coraggio non riesce a ricrescere al suo obiettivo e quali terapie possono essere impiegati per migliorare e accelerare il processo di rigenerazione.
Ci sono molti vantaggi a studiare lesioni nervose utilizzando il modello di nervo assotomia facciale. In primo luogo, la procedura di nervo assotomia facciale è veloce, facile e altamente riproducibile; e la paralisi risultante dei muscoli facciali non influisce funzioni vitali ed è ben tollerata dall'animale. Perché questo è un modello di lesione del nervo cranico, studiando i corpi cellulari dei motoneuroni è semplificata, poiché i motoneuroni risiedono in una popolazione relativamente omogenea in the nucleo motoria facciale nel ponte. La popolazione differisce in base al modello subnucleare all'interno del nucleo motoria facciale, in quanto vi sono sette subnuclei ogni specifico innervano uno specifico gruppo di muscoli, quindi le differenze subnucleari in risposta a assotomia può influire risultati 2,6,7.
Uno dei principali vantaggi del modello di lesione del nervo facciale è che il lato unaxotomized può servire come controllo interno accoppiato perché l'innervazione nervo è altamente simmetrica e non c'è alcuna interferenza tra i nuclei motori facciali 8. Un altro vantaggio di questo metodo chirurgico è la mancanza di un trauma diretto al sistema nervoso centrale o rottura della barriera emato-encefalica 9. Complicazioni, come eccessivo sanguinamento e le infezioni sono rare con questa procedura.
Una varietà di analisi può essere effettuata per valutare la risposta fisiologica al danno del nervo. Il recupero del riflesso corneale dell'occhio e attività whisker può essere utilizzato come comportamentalemisura di 10,11 funzionale recupero. Registrazione video di attività vibrisse è attualmente il metodo più efficace per individuare il recupero di innervazione del nervo facciale 12,13. Dopo eutanasia, analisi istologica del tronco cerebrale può essere eseguita sui corpi cellulari motoneuroni nel nucleo motore facciale. Il nucleo del motore del viso è suddiviso in sette subnuclei, ognuno specifico per certi muscoli facciali, che consente per l'esame differenziale delle risposte al danno 2,6. Motoneuroni facciali possono essere contati per quantificare la sopravvivenza delle cellule, o immunoistochimica possono essere utilizzati per identificare biomarcatori e specifiche popolazioni cellulari 14. Il nucleo del motore del viso può essere in paraffina precisione con cattura laser per l'analisi molecolare della risposta cellulare al danno del nervo 15,16. Impatti della assotomia nervo facciale possono essere analizzati nella corteccia motoria 17,18. Inoltre, il nervo può essere sezionato per studiare degenerazione walleriana 19 oassone rigenerazione 20, ed i muscoli possono essere rimosse per studiare giunzioni neuromuscolari 21. Il assotomia nervo facciale può anche essere usato per studiare gli allegati centrali e periferici cellule gliali 22, indirizzare muscolatura 21, e il sistema immunitario di risposta 23. Anche se molto è stato fatto nello studio del modello di assotomia nervo facciale 24, un ulteriore studio di lesioni dei nervi periferici è necessario perché danno del nervo è un problema significativo per i pazienti e trattamenti attuali non riescono a produrre risultati ottimali. Questo modello è un potente strumento per l'esame della risposta fisiologica di lesioni nervose e analizzare l'efficacia delle terapie di rigenerazione nervosa.
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 |
References
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