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. est financé par l’American Academy of Facial Plastic and Reconstructive Surgery Leslie Bernstein Grants Program.

Toutes les interventions ont été effectuées conformément aux directives des National Institutes of Health (NIH). Le protocole expérimental a été approuvé par le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux (IACUC) de l’Université du Michigan avant sa mise en œuvre. Des rats Sprague-Dawley adultes de dix semaines ont été utilisés.
1. Avant le jour opératoire
<ol><li>Assurer un stock approprié d’instruments chirurgicaux stérilisés, de médicaments analgé...

Le modèle de lésion du nerf facial de rat a émergé comme le système le plus polyvalent pour l’évaluation des facteurs neurotrophiques en raison de son accessibilité chirurgicale, modèle de ramification, et la signification physiologique27,29,33,34,35,36. La combinaison de la démonstration vidéo et de l’applicati...

Les lésions nerveuses crâniennes dans la région de la tête et du cou peuvent être secondaires aux étiologies congénitales, infectieuses, idiopathiques, iiatrogéniques, traumatiques, neurologiques, oncologiques ou systémiques1. Le nerf crânien VII, ou le nerf facial, est généralement affecté. L’incidence du dysfonctionnement du nerf facial peut être significative, car elle affecte 20 à 30 pour 100.000 personnes chaque année2. Les principales branches motrices du nerf facial sont les branches temporelles, zygomatiques, buccales, maniibulaires marginales et cervicales; selon la branche impliquée, les conséquences peuvent inclure l’incompétence orale ou baver, sécheresse cornéenne, obstruction visuelle de champ secondaire à la ptosis, dysarthrie, ou asymétrie faciale2,3. La morbidité à long terme inclut le phénomène de la synkinésie, ou mouvement involontaire d’un groupe de muscle facial, avec la contraction volontaire essayée d’un groupe distinct de muscle facial. La synkinésie ocular-orale est la plus commune de la régénération aberrante comme séquelle de lésions nerveuses faciales et provoque une déficience fonctionnelle, l’embarras, l’estime de soi diminuée, et la mauvaise qualité de vie3. Les blessures aux branches individuelles dictent les fonctions qui sont sélectivement compromises.
Le traitement clinique des lésions nerveuses faciales n’est pas bien normalisé et a besoin de recherches plus poussées pour améliorer les résultats. Les stéroïdes peuvent soulager l’enflure aigue du nerf facial, tandis que le Botox est utile pour temporiser les mouvements synkinetic ; mais, les principales options de reconstruction dans l’armamentarium du praticien impliquent une intervention chirurgicale par la réparation nerveuse, la substitution, ou la réanimation3,4,5,6. Selon le type de blessure au nerf facial subie, le chirurgien neurotoxique facial peut utiliser un certain nombre d’options. Pour une transection simple, la réanastomose nerveuse est utile alors que la réparation de la greffe de câble est mieux adaptée pour un défaut de nerf ; pour une restauration de la fonction, le chirurgien peut choisir des procédures de réanimation faciale statiques ou dynamiques. Dans de nombreux cas de lésions nerveuses faciales et de réparations subséquentes, même dans les mains de chirurgiens neurotoxiques faciaux expérimentés, le meilleur résultat entraîne toujours l’asymétrie faciale persistante et le compromis fonctionnel7.
Ces résultats sous-optimaux ont stimulé la recherche étendue sur la régénération faciale de nerf. Les grands sujets d’intérêt incluent le perfectionnement et l’innovation des techniques de réparation de nerf, la détermination de l’effet de divers facteurs de régénération de nerf, et l’évaluation du potentiel des inhibiteurs neuronaux spécifiques pour aider à combattre le résultat à long terme de la synkinsis8,9,10,11. Bien que les modèles in vitro puissent être utilisés pour évaluer certaines caractéristiques des facteurs pro-croissance ou inhibiteurs, la recherche translationnelle véritable sur ce sujet est mieux accomplie par l’intermédiaire de modèles animaux traduisibles.
La décision du modèle animal à utiliser peut être difficile, car les chercheurs ont utilisé à la fois de grands animaux, tels que les moutons et les petits modèles animaux, tels que les souris12,13. Bien que les grands modèles animaux offrent une visualisation anatomique idéale, leur utilisation nécessite un équipement et un personnel spécialisés qui ne sont pas facilement ou facilement disponibles. En outre, l’alimentation d’une étude pour démontrer l’effet pourrait être hautement prohibitif sur le plan des coûts et peut-être ne pas être dans le champ d’application faisable de nombreux centres scientifiques. Ainsi, le petit modèle animal est le plus souvent utilisé. Le modèle de souris peut être utilisé pour évaluer un certain nombre de résultats liés à la chirurgie faciale de nerf ; cependant, la longueur limitée du nerf peut restreindre la capacité du scientifique à modéliser certains modèles, tels que la blessure à grand écart14.
Ainsi, le prototype de rat murine est apparu comme le modèle de cheval de bataille par lequel le scientifique peut effectuer des procédures chirurgicales innovantes ou utiliser des facteurs inhibiteurs ou pro-croissance et évaluer l’effet à travers un large éventail de paramètres de résultat. L’anatomie du nerf facial du rat est abordée de façon prévisible et facile. Sa plus grande échelle, par rapport au modèle de souris, permet la modélisation d’un large éventail de défauts chirurgicaux, allant de la transection simple à 5 mm lacunes15,16. Cela permet également l’application d’interventions complexes sur le site de défauts, y compris le placement topique du facteur, les injections intraneurales du facteur, et le placement d’isografts ou de ponts17,18,19,20,21,22,23.
La nature docile du rat, son anatomie fiable, et sa propension à la régénération efficace du nerf permet la collecte de nombreuses mesures de résultats en réponse aux modèles chirurgicaux susmentionnés de la blessure24. Via le modèle de rat, le scientifique du nerf facial est en mesure d’évaluer les réponses électrophysiologic aux blessures, les résultats histologic nerveux et musculaire par immunohistochemistry, les résultats fonctionnels par le mouvement de suivi de la garniture vibrissal et l’évaluation de la fermeture des yeux, et micro- et macroscopiques changements par microscopie fluorescente ou confocale, entre autres11,22,23,25,26,27,28,29. Ainsi, le protocole suivant exposera une approche chirurgicale au nerf facial de rat et aux modèles de blessure qui peuvent être induits.

<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

Ce protocole décrit des méthodes cohérentes et reproductibles pour étudier la régénération et l’inhibition axonales dans un modèle de blessure de nerf facial de rat. Le nerf facial peut être manipulé sur toute sa longueur, de son segment intracrânienne à son cours extratemporal. Il existe trois types primaires de lésions nerveuses utilisées pour l’étude expérimentale des propriétés régénératrices : écrasement de nerf, transection et écart nerveux. La gamme d’interventions possibles est vaste, y compris la manipulation chirurgicale du nerf, l’administration de réactifs ou de cellules neuroactives, et soit des manipulations centrale ou d’organe final. Les avantages de ce modèle pour étudier la régénération nerveuse incluent la simplicité, la reproductibilité, la cohérence interspécifique, les taux de survie fiables du rat, et une taille anatomique accrue par rapport aux modèles murins. Ses limites impliquent une manipulation génétique plus limitée par rapport au modèle de souris et la capacité régénératrice superlative du rat, de sorte que le scientifique de nerf facial doit évaluer soigneusement les points de temps pour la récupération et s’il faut traduire des résultats à des animaux plus élevés et des études humaines. Le modèle de rat pour la blessure de nerf facial permet des paramètres fonctionnels, électrophysiologiques, et histomorphométriques pour l’interprétation et la comparaison de la régénération de nerf. Il bénéficie ainsi d’un potentiel énorme pour promouvoir la compréhension et le traitement des conséquences dévastatrices des lésions nerveuses faciales chez les patients humains.

Après la procédure chirurgicale initiale, il existe deux principaux types de mesures de résultats: les mesures en série chez l’animal vivant et les mesures qui nécessitent le sacrifice de l’animal. Des exemples de mesures en série incluent des essais électrophysiologiques, tels qu’une mesure potentielle d’action musculaire composée30, évaluations du mouvement du muscle facial par laser-assisté ou vidéographie signifie9, ou...

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

Ce protocole décrit une approche reproductible à la chirurgie du nerf facial dans le modèle de rat, y compris des descriptions de divers modèles inductibles de blessure.

Chirurgie du nerf facial dans le modèle de rat pour étudier l’inhibition et la régénération axonales

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

Ce protocole peut aider les scientifiques à étudier les résultats après les lésions nerveuses faciales et les méthodes pour améliorer la régénération à travers de nombreux paramètres différents. Le principal avantage de cette technique est que l’anatomie du rat permet un accès facile au nerf facial, et sa grande échelle nous permet d’étudier tous les modèles de blessures pertinents. Les applications de cette technique s’étendent vers la réadaptation des patients après des dommages faciaux de nerf.En tant que potentiel régénérateur, le rat fournit un modèle expérimental reproductible et concis. Et cette méthode peut fournir un aperçu des thérapies chirurgicales et médicales pour la parésie nerveuse faciale ou la paralysie. Et il est traduisible à d’autres modèles de tête et de cou ou d’autres nerfs périphériques.Opérer au microscope à l’aide des deux mains peut s’avérer difficile. Je recommande de pratiquer en utilisant la version binoculaire sous le microscope avant de tenter une dissection du nerf facial. Après avoir confirmé un manque de réponse à la pincement des pieds, appliquer de la pommade sur les yeux du rat et raser la zone chirurgicale.Établissez une méthode d’identification des rats et placez un rouleau de gaze sous le cou. Désinfecter la peau exposée avec trois gommages alternatifs de chlorhexidine et 70% d’éthanol et placer le rat sous un microscope stéréo. Manipulez l’oreille ipsilateral dans une direction antérieure-postérieure pour déterminer le pliage normal de la peau postauricular.Utilisez une lame numéro 15 pour faire une incision de deux à trois millimètres dans le pli postauricular. La planification et le placement de l’incision sont les étapes les plus critiques pour assurer une identification fiable du nerf facial tout en minimisant la taille de la plaie. Disséquer brutalement à travers le fascia sous-cutané immédiat et placer un rétracteur micro-Weitlaner pour améliorer l’exposition des tissus.Identifiez le muscle digastrique antérieur pendant qu’il se déplace dans une direction inférieure-à-supérieure vers son insertion le long de la base de crâne. Étendre doucement à travers le ventre musculaire le long du point d’insertion musculaire pour révéler le tendon du ventre digastrique antérieur. Le tendon apparaîtra comme un processus blanc filmé émanant du muscle avec une insertion solide sur la base du crâne.Après identification du muscle digastrique antérieur et de son tendon, ajustez le rétracteur de Weitlaner pour rétracter davantage le ventre de muscle. La région exposée est l’espace tridimensionnel dans lequel se trouve le tronc principal du nerf facial. Disséquer le long du nerf dans une direction inférieure distally de la sortie du foramen stylomastoid.Pour induire un motif de blessure d’écrasement, utilisez les forceps du bijoutier à surface lisse pour saisir fermement et compresser le nerf en appliquant une pression constante et reproductible pendant 30 secondes pour assurer une blessure d’écrasement appropriée. Pour une transection simple, saisir l’épineurium immédiat en survolant le nerf avec des forceps à dents fines, et utiliser des microscisseurs pointus pour transecter proprement le nerf au point désiré avec une seule coupe. Pour un modèle d’écart nerveux, utilisez des étriers réglables pour définir la longueur désirée de l’écart nerveux pour assurer des modèles de blessures similaires entre les animaux et transecter le nerf comme nous venons de le démontrer.Après que la blessure expérimentale ait été livrée, irriguer la blessure avec la solution saline stérile et sécher le tissu avec la gaze stérile. avant de fermer l’incision cutanée selon les directives institutionnelles. Ici, l’imagerie en direct du tronc principal du nerf facial avec une blessure d’écrasement approximativement de deux à trois millimètres distal au point de branche du premier PSE dans un rat transgénique adulte de Thy1-GFP est montrée.L’évaluation du retour progressif de la fluorescence à un, deux, trois et quatre semaines après la blessure peut être utilisée comme marqueur pour surveiller la régénération nerveuse chez ces animaux transgéniques. L’analyse histomorphométrique peut être employée pour obtenir des images transversales de la division mandibulaire marginale permettant la quantification du diamètre axonal, de la quantité de débris, de la fibre nerveuse, du pourcentage de nerf, et des mesures de densité. Il est important d’ajuster fréquemment le placement du rétracteur au besoin pour s’assurer que les nerfs anatomiques pertinents sont visibles lors de l’identification du nerf facial.Après cette procédure, les nerfs et les muscles pertinents peuvent être récoltés pour l’analyse immunohistochimique afin d’évaluer le degré de régénération par rapport à d’autres groupes expérimentaux. Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans l’étude des résultats fonctionnels après une lésion du nerf facial. Plus précisément, comment effectuer le phénomène de synkinésie.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Section du nerf optique: un modèle de l&#39;apoptose neuronale des adultes dans le système nerveux central

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 ...

Recherche

Neurosciences

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

Un modèle Optic Nerve Crush blessures murins pour étudier la rétine de survie des cellules ganglionnaires

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

La transplantation de cellules olfactives engainantes à évaluer la récupération fonctionnelle après des nerfs périphériques blessures

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

Le système olfactif comme un modèle pour étudier des modèles axonale croissance et la morphologie<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

Les ganglions rachidiens neurones et les cellules souches différenciées dérivées de tissu adipeux: Un<em&gt; In Vitro</em&gt; Co-culture modèle pour étudier la régénération des nerfs périphériques

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

Enregistrement Potentiel évoqué visuel dans un modèle de rat of Experimental Optic Nerve démyélinisation

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 Mesures électrophysiologiques du nerf cubital Rat avec test d’excitabilité axonale

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

Dépistage de la dégénérescence axonale dans le Syndrome du canal carpien à l’aide de l’échographie et les études de Conduction nerveuse

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

Chirurgie de l'hémisection de la moelle épinière thoracique et évaluation locomotrice à champ ouvert chez le rat

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

Analyse cinématique 3D pour l’évaluation fonctionnelle dans le modèle de rat de la blessure d’écrasement de nerf sciatique

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