Name: facial nerve surgery in the rat model to study axonal inhibition and regeneration
Uploaded: 2020-05-05T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Facial Nerve Surgery in the Rat Model to Study Axonal Inhibition and Regeneration at JoVE.com

S.A.A. er finansieret af American Academy of Facial Plastic and Reconstructive Surgery Leslie Bernstein Grants Program.

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
<ol><li>Sørg for en passende bestand af steriliserede kirurgiske instrumenter, smertestillende medicin, bedøvelsesmiddel medicin, og ilt...

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 betydning27,,29,33,34,35,36. Kombinationen af videodemonstration og anvendelse af transgene dyredata åbner nye muligheder for ...

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 asymmetri2,3. 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 reanimation3,4,5,6. 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 synkinese8,9,10,11. 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 mus12,13. 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 huller15,16. 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 broer17,18,19,,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 andet11,22,23,25, 26,27,27,28,29. Således vil følgende protokol skitsere en kirurgisk tilgang til rotte facial nerve og de skade mønstre, der kan induceres.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:769px;" width="770">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">1.8% isoflurane</td>
			<td style="width:175px;">VetOne</td>
			<td style="width:182px;">13985-030-40</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">11-0 nylon microsutures</td>
			<td style="width:175px;">AROSuture</td>
			<td style="width:182px;">TK-117038</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">4-0 monocryl suture</td>
			<td style="width:175px;">VWR</td>
			<td style="width:182px;">75982-084</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Buprenorphine SR</td>
			<td style="width:175px;">ZooPharm</td>
			<td>MIF 900-006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Carprofen</td>
			<td style="width:175px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:182px;">MFCD00079028</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Chlorhexidine</td>
			<td style="width:175px;">VWR</td>
			<td style="width:182px;">IC19135805</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Jeweler forceps</td>
			<td style="width:175px;">VWR</td>
			<td style="width:182px;">21909-458</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Micro Weitlaner retractor</td>
			<td style="width:175px;">VWR</td>
			<td style="width:182px;">82030-146</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Micro-scissors</td>
			<td style="width:175px;">VWR</td>
			<td style="width:182px;">100492-348</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Mini tenotomy scissors</td>
			<td style="width:175px;">VWR</td>
			<td style="width:182px;">89023-522</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Number 15 scalpel blade</td>
			<td style="width:175px;">VWR</td>
			<td style="width:182px;">102097-834</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Operating microscope</td>
			<td style="width:175px;">Leica</td>
			<td style="width:182px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Petrolatum eye gel</td>
			<td style="width:175px;">Pharmaderm</td>
			<td style="width:182px;">B002LUWBEK</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Sterile water</td>
			<td style="width:175px;">VWR</td>
			<td style="width:182px;">89125-834</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Tissue adhesive</td>
			<td style="width:175px;">Vetbond, 3M</td>
			<td style="width:182px;">NC9259532</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:243px;">Water conductor pad</td>
			<td style="width:175px;">Aqua Relief System</td>
			<td style="width:182px;">ARS2000B</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

facial nerve surgery in the rat model to study axonal inhibition and regeneration

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.

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...

Watch this Scientific Journal Video about Facial Nerve Surgery in the Rat Model to Study Axonal Inhibition and Regeneration at JoVE.com

Facial Nerve Surgery in the Rat Model to Study Axonal Inhibition and Regeneration

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

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

This protocol describes consistent and reproducible methods to study axonal regeneration and inhibition in a rat facial nerve injury model. The facial ...

Denne protokol kan hjælpe forskere studere resultater efter facial nerve skade og metoder til at forbedre regenerering på tværs af mange forskellige parametre. Den største fordel ved denne teknik er, at rottens anatomi giver nem adgang til ansigtsnerven, og dens store skala giver os mulighed for at studere alle de relevante skadesmønstre. Anvendelserne af denne teknik strækker sig mod rehabilitering af patienterne efter facial nerveskade.Som det regenerative potentiale giver rotten en reproducerbar og præcis eksperimentel model. Og denne metode kan give indsigt i kirurgiske og medicinske behandlinger for facial nerve parese eller lammelse. Og det kan oversættes til andre hoved og hals modeller eller andre perifere nerver.Det kan være en udfordring at arbejde under et mikroskop ved hjælp af begge hænder. Jeg anbefaler at øve ved hjælp af kikkert version under mikroskopet, før du forsøger en facial nerve dissektion. Efter at have bekræftet en manglende reaktion på tå knivspids, anvende salve til øjnene af rotten og barbere det kirurgiske område.Etablere en metode til rotte identifikation og placere en rulle gaze under halsen. Desinficere den eksponerede hud med tre vekslende chlorhexidin og 70% ethanol scrubs og placere rotten under et stereomikroskop. Manipuler det ipsilaterale øre i en forreste-bageste retning for at bestemme den naturlige foldning af postauricular hud.Brug en nummer 15 klinge til at gøre en to til tre millimeter snit i postauricular krølle. Planlægningen og placeringen af snittet er de mest kritiske skridt til at sikre pålidelig identifikation af ansigtsnerven og samtidig minimere sårstørrelsen. Afstumpet dissekere gennem den umiddelbare subkutane fascia og placere en mikro-Weitlaner retractor at øge væv eksponering.Identificer den forreste digastric muskel, da den bevæger sig i en ringere-til-overlegen retning mod sin indsættelse langs kraniet base. Spred forsigtigt gennem muskel maven langs musklen indsættelse punkt at afsløre senen af den forreste digastric mave. Senen vises som en filmisk hvid proces, der stammer fra musklen med en solid indsættelse på kraniet base.Efter identifikation af den forreste digastric muskel og dens senen, justere Weitlaner retractor yderligere trække muskel mave. Den udsatte region er det tredimensionelle rum, hvor hovedstammen i ansigtsnerven ligger. Dissekere langs nerven i en ringere retning distally fra udgangen af stylomastoid foramen.For at fremkalde et knusende skadesmønster skal du bruge glatte guldsmedfornækkeres til at gribe og komprimere nerven, der anvender konstant og reproducerbart tryk i 30 sekunder, for at sikre en passende knuseskade. For en simpel transection, forstå den umiddelbare epineurium overliggende nerven med fin-tandede kraftbefængte, og bruge skarpe microscissors til rent transect nerven på det ønskede punkt med et enkelt snit. For en nerve hul model, bruge justerbare calipre at indstille den ønskede nerve nerve hul længde for at sikre lignende skade mønstre mellem dyr og transect nerven som netop påvist.Efter den eksperimentelle skade er blevet leveret, Overrisle såret med sterilt saltvand og tør vævet med steril gaze. inden huden lukker i henhold til institutionelle retningslinjer. Her, levende billeddannelse af de vigtigste stammen af facial nerve med en crush skade cirka to til tre millimeter distale til grenen punkt af den første PES i en voksen transgen Thy1-GFP rotte er vist.Vurdering af den gradvise tilbagevenden af fluorescens ved en, to, tre og fire uger efter skaden kan bruges som en markør for overvågning af nerveregenerering hos disse transgene dyr. Histomorphometric analyse kan bruges til at opnå tværsnitsbilleder af den marginale mandibulære division tillader kvantificering af axonal diameter, mængden af snavs, nervefibre, procentdel af nerve, og tæthed målinger. Det er vigtigt ofte at justere placeringen af retractor efter behov for at sikre, at de relevante anatomiske nerver er synlige, når de identificerer ansigtsnerven.Efter denne procedure de relevante nerver og muskler kan høstes til immunhisemokisk analyse for at vurdere graden af regenerering i forhold til andre forsøgsgrupper. Efter sin udvikling, denne teknik har banet vejen for forskere i at studere de funktionelle resultater efter facial nerve skade. Konkret, hvordan man kan gennemføre fænomenet synkinesis.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Optic Nerve Transection: A Model of Adult Neuron Apoptosis in the Central Nervous System

Retinal ganglion cells (RGCs) are CNS neurons that output visual information from the retina to the brain, via the optic nerve. 
The optic nerve can be ...

An Optic Nerve Crush Injury Murine Model to Study Retinal Ganglion Cell Survival

Injury to the optic nerve can lead to axonal degeneration, followed by a gradual death of retinal ganglion cells (RGCs), which results in irreversible ...

Transplantation of Olfactory Ensheathing Cells to Evaluate Functional Recovery after Peripheral Nerve Injury

Transplantation af olfaktoriske Ensheathing Cells at evaluere Funktionel Recovery efter perifer nerveskade

Olfactory ensheathing cells (OECs) are neural crest cells which allow growth and regrowth of the primary olfactory neurons. Indeed, the primary olfactory ...

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

Det olfaktoriske system som en model til at studere axonal vækstmønstre og morfologi<em&gt; In Vivo</em

The olfactory system has the unusual capacity to generate new neurons throughout the lifetime of an organism. Olfactory stem cells in the basal portion of ...

Dorsal Root Ganglia Neurons and Differentiated Adipose-derived Stem Cells: An In Vitro Co-culture Model to Study Peripheral Nerve Regeneration

Dorsal Root Ganglia Neurons and Differentiated Adipose-derived Stem Cells: An In Vitro Co-culture Model to Study Peripheral Nerve Regeneration

Dorsalrodsganglier neuroner og differentierede adipøst afledte stamceller: An<em&gt; In vitro</em&gt; Co-kultur Model til Uddannelse Perifere nerveregenerering

Dorsal root ganglia (DRG) neurons, located in the intervertebral foramina of the spinal column, can be used to create an in vitro system facilitating the ...

Visual Evoked Potential Recording in a Rat Model of Experimental Optic Nerve Demyelination

Visuelt fremkaldt Potentiel optagelse i en rotte model for Eksperimentel Optic Nerve Demyelinisering

The visual evoked potential (VEP) recording is widely used in clinical practice to assess the severity of optic neuritis in its acute phase, and to ...

In Vivo Electrophysiological Measurement of the Rat Ulnar Nerve with Axonal Excitability Testing

In Vivo Electrophysiological Measurement of the Rat Ulnar Nerve with Axonal Excitability Testing

In Vivo Elektrofysiologiske målinger af rotte Nervus Nerve med cytoskeletale ophidselse test

Electrophysiology enables the objective assessment of peripheral nerve function in vivo. Traditional nerve conduction measures such as amplitude and ...

Screening of Axonal Degeneration in Carpal Tunnel Syndrome Using Ultrasonography and Nerve Conduction Studies

Screening af cytoskeletale Degeneration i karpaltunnelsyndrom ved hjælp af ultralyd og Nerve Varmeledning undersøgelser

Axonal degeneration, indicative of surgical decompression, may coexist in carpal tunnel syndrome (CTS) as the disease progresses. However, the current ...

Thoracic Spinal Cord Hemisection Surgery and Open-Field Locomotor Assessment in the Rat

Thorax rygmarv Hemisection kirurgi og åben-felt Locomotor vurdering hos rotter

Spinal cord injury (SCI) causes disturbances in motor, sensory, and autonomic function below the level of the lesion. Experimental animal models are ...

3D Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury

3D Kinematic Analyse for funktionel evaluering i rottemodel af iskiasnerven crush skade

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of ...