Chirurgia del nervo facciale nel modello di ratto per studiare l'inibizione assonale e la rigenerazione
Summary
Questo protocollo descrive un approccio riproducibile alla chirurgia del nervo facciale nel modello del ratto, comprese le descrizioni di vari modelli inducibili di lesioni.
Abstract
Questo protocollo descrive metodi coerenti e riproducibili per studiare la rigenerazione assonale e l’inibizione in un modello di lesione del nervo facciale del ratto. Il nervo facciale può essere manipolato lungo tutta la sua lunghezza, dal suo segmento intracranico al suo corso extratemporale. Ci sono tre tipi principali di lesioni nervose utilizzati per lo studio sperimentale delle proprietà rigenerative: schiacciamento del nervo, transezione e divario nervoso. La gamma di possibili interventi è vasta, compresa la manipolazione chirurgica del nervo, la consegna di reagenti neuroattivi o cellule, e manipolazioni centrali o dell’organo finale. I vantaggi di questo modello per lo studio della rigenerazione dei nervi includono semplicità, riproducibilità, coerenza interspecie, tassi di sopravvivenza affidabili del ratto e un aumento delle dimensioni anatomiche rispetto ai modelli murini. I suoi limiti riguardano una manipolazione genetica più limitata rispetto al modello murino e la capacità rigenerativa superlativa del ratto, in modo che lo scienziato del nervo facciale debba valutare attentamente i punti di tempo per il recupero e se tradurre i risultati in animali e studi umani superiori. Il modello di ratto per la lesione del nervo facciale consente parametri funzionali, elettrofisiologici e itomorfometrici per l’interpretazione e il confronto della rigenerazione del nervo. Vanta quindi un enorme potenziale per promuovere la comprensione e il trattamento delle conseguenze devastanti delle lesioni nervose facciali nei pazienti umani.
Introduction
Lesione del nervo cranico nella regione della testa e del collo possono essere secondarie a eziologia congenita, infettiva, idiopatica, iatrogena, traumatica, neurologica, oncologica o sistemica1. Nervo cranico VII, o il nervo facciale, è comunemente influenzato. L’incidenza della disfunzione del nervo facciale può essere significativa, in quanto colpisce 20 a 30 per 100.000 persone ogni anno2. I principali rami motori del nervo facciale sono i rami temporali, zigomatici, buccali, marginali e cervicali; a seconda del ramo coinvolto, le conseguenze possono includere incompetenza orale o sbavamento, secchezza corneale, ostruzione del campo visivo secondario alla ptosi, disartria, o asimmetria facciale2,3. La morbilità a lungo termine comprende il fenomeno della sicinesi, o movimento involontario di un gruppo muscolare facciale, con tentata contrazione volontaria di un gruppo muscolare facciale distinto. La sicinesi oculare-orale è la più comune della rigenerazione aberrante come sequela di lesioni facciali e provoca compromissione funzionale, imbarazzo, diminuzione dell’autostima e scarsa qualità della vita3. La lesione ai singoli rami determina le funzioni che vengono compromesse in modo selettivo.
Il trattamento clinico della lesione del nervo facciale non è ben standardizzato e ha bisogno di ulteriori ricerche per migliorare i risultati. Gli steroidi possono alleviare il gonfiore nervoso facciale acuto, mentre Botox è utile per temporizzare i movimenti sinanici; ma, le principali opzioni ricostruttive nell’armamentario del terapeuta comportano l’intervento chirurgico attraverso la riparazione del nervo, la sostituzione o la rianimazione3,4,5,6.6 A seconda del tipo di lesione del nervo facciale sostenuta, il chirurgo nervoso facciale può utilizzare una serie di opzioni. Per la transezione semplice, la reanastomosi nervosa è utile mentre la riparazione dell’innesto via cavo è più adatta per un difetto del nervo; per un ripristino della funzione, il chirurgo può scegliere procedure di rianimazione facciale statiche o dinamiche. In molti casi di lesioni nervose facciali e successiva riparazione, anche nelle mani di esperti chirurghi nervosi facciali, il miglior risultato si traduce ancora in asimmetria facciale persistente e compromesso funzionale7.
Questi risultati non ottimali hanno stimolato un’ampia ricerca sulla rigenerazione dei nervi facciali. Ampi argomenti di interesse includono il perfezionamento e l’innovazione delle tecniche di riparazione dei nervi, la determinazione dell’effetto di vari fattori di rigenerazione dei nervi e la valutazione del potenziale di specifici inibitori neurali per aiutare a combattere l’esito a lungo termine della sinocinesi8,9,10,11. Mentre i modelli in vitro possono essere utilizzati per valutare alcune caratteristiche dei fattori pro-crescita o inibitori, la vera ricerca traslazionale su questo argomento è meglio realizzata tramite modelli animali traducibili.
La decisione di quale modello animale utilizzare può essere difficile, in quanto i ricercatori hanno utilizzato sia animali di grandi dimensioni, come pecore e piccoli modelli animali, cometopi 12,13. Mentre i modelli animali di grandi dimensioni offrono una visualizzazione anatomica ideale, il loro uso richiede attrezzature e personale specializzati non facilmente o facilmente disponibili. Inoltre, potenziare uno studio per dimostrare l’effetto potrebbe essere altamente proibitivo e potenzialmente non nell’ambito fattibile di molti centri scientifici. Così, il modello animale di piccole dimensioni è più frequentemente utilizzato. Il modello di topo può essere utilizzato per valutare una serie di risultati relativi alla chirurgia del nervo facciale; tuttavia, la lunghezza limitata del nervo può limitare la capacità dello scienziato di modellare determinati modelli, come lesioni a grande spazio14.
Così, il prototipo di ratto murine è emerso come il modello di cavallo di battaglia attraverso il quale lo scienziato può eseguire procedure chirurgiche innovative o utilizzare fattori inibitori o pro-crescita e valutare l’effetto su una vasta gamma di parametri di risultato. L’anatomia del nervo facciale del ratto è prevedibile e facilmente avvicinata in modo riproducibile. La sua scala più grande, rispetto al modello del mouse, consente la modellazione di una vasta gamma di difetti chirurgici, che vanno da semplice transection a 5 mm lacune15,16. Questo permette ulteriormente l’applicazione di interventi complessi nel sito difettoso, tra cui il posizionamento topico del fattore, iniezioni intraneurali di fattore, e il posizionamento di isoini o ponti17,18,19,20,21,22,23.
La natura docile del ratto, la sua anatomia affidabile e la sua propensione per una rigenerazione efficace del nervo consentono la raccolta di molte misure esiti in risposta ai suddetti schemi chirurgici di lesioni24. Attraverso il modello di ratto, lo scienziato nervoso facciale è in grado di valutare le risposte elettrofisiologiche a lesioni, esiti istologici nervosi e muscolari tramite immunostochimica, esiti funzionali attraverso il monitoraggio del movimento del pad vibrissale e la valutazione della chiusura degli occhi, e micro- cambiamenti macro-scopici attraverso microorescente o microscopia confocale, tra gli altri11, 22,29,,23,23,25,26,28.28 Così, il seguente protocollo illustrerà un approccio chirurgico al nervo facciale del ratto e agli schemi di lesione che possono essere indotti.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il modello di lesione del nervo facciale del ratto è emerso come il sistema più versatile per la valutazione di fattori neurotrofici grazie alla sua accessibilità chirurgica, al modello di ramificazione e al significato fisiologico27,29,33,34,35,36. La combinazione di dimostrazione video e applicazione di dati sugli animal…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
S.A.A. è finanziato dall’American Academy of Facial Plastic and Reconstructive Surgery Leslie Bernstein Grants Program.
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 |
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