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 finansiert av American Academy of Facial Plastic and Reconstructive Surgery Leslie Bernstein Grants Program.

Alle tiltak ble utført i henhold til Nasjonale institutter for helse (NIH) retningslinjer. Den eksperimentelle protokollen ble godkjent av University of Michigan's Institutional Animal Care & Use Committee (IACUC) før implementering. Ti uker gamle voksne kvinnelige Sprague-Dawley rotter ble brukt.
1. Før den operative dagen
<ol><li>Sikre et passende lager av steriliserte kirurgiske instrumenter, smertestillende medisiner, bedøvelsemedisiner og oksygen før virkedagen. Se Material...

Rotte ansikts nerve skade modellen har dukket opp som den mest allsidige system for evaluering av nevrotrofiske faktorer på grunn av sin kirurgisktilgjengelighet, forgrening mønster, og fysiologisk betydning27,29,33,34,35,36. Kombinasjonen av videodemonstrasjon og anvendelse av transgene dyredata åpner nye muligheter for d...

Kranial nerveskade i hode- og nakkeområdet kan være sekundært til medfødte, smittsomme, idiopatiske, iatrogene, traumatiske, nevrologiske, onkologiske eller systemiske etiologier1. Kranial nerve VII, eller ansiktsnerven, påvirkes ofte. Forekomsten av ansikts nerve dysfunksjon kan være betydelig, da det påvirker 20 til 30 per 100.000 mennesker hvert år2. De viktigste motorgrenene av ansiktsnerven er de temporale, zygomatiske, buccal, marginale mandibulære og cervical grener; avhengig av grenen involvert, kan konsekvensene omfatte oral inkompetanse eller siklende, hornhinnetørrhet, visuell feltobstruksjon sekundært til ptose, dysartri eller ansiktsasymmetri2,3. Langsiktig sykelighet inkluderer fenomenet synkinesis, eller ufrivillig bevegelse av en ansikts muskelgruppe, med forsøk på frivillig sammentrekning av en distinkt ansiktsmuskelgruppe. Okulær-oral synkinesis er den vanligste av avvikende regenerering som en oppfølger av ansikts nerveskade og forårsaker funksjonell svekkelse, forlegenhet, redusert selvtillit og dårlig livskvalitet3. Skade på individuelle grener dikterer funksjonene som er selektivt kompromittert.
Den kliniske behandlingen av ansiktsnerveskade er ikke godt standardisert og har behov for videre forskning for å forbedre resultatene. Steroider kan lindre akutt ansikts nerve hevelse, mens Botox er nyttig for å temporizing synkinetiske bevegelser; men de primære rekonstruktive alternativene i utøverens armamentarium involverer kirurgisk inngrep gjennom nervereparasjon, substitusjon, eller reanimation3,4,5,6. Avhengig av hvilken type ansiktsnerveskade som er påført, kan ansiktsnervekirurgen bruke en rekke alternativer. For enkel transseksjon er nervereanastomose nyttig, mens kabel-graft reparasjon er bedre egnet for en nervedefekt; for en restaurering av funksjonen, kirurgen kan velge enten statisk eller dynamisk ansikts reanimation prosedyrer. I mange tilfeller av ansikts nerveskade og påfølgende reparasjon, selv i hendene på erfarne ansiktsnervekirurger, resulterer det beste resultatet fortsatt i vedvarende ansiktsasymmetri og funksjonskompromiss7.
Disse suboptimale resultatene har ansporet omfattende forskning på ansikts nerve regenerering. Brede emner av interesse inkluderer perfeksjonering og innovasjon nerve reparasjon teknikker, bestemme effekten av ulike nerve regenerering faktorer, og vurdere potensialet i spesifikke nevrale hemmere for å bekjempe det langsiktige utfallet av synkinesis8,9,10,11. Mens in vitro modeller kan brukes til å vurdere noen egenskaper av pro-vekst eller hemmende faktorer, sann translasjonell forskning på dette emnet er best oppnådd via oversettelige dyremodeller.
Beslutningen om hvilken dyremodell som skal brukes kan være utfordrende, da forskere har benyttet både store dyr, som sauer og små dyremodeller, som mus12,13. Mens store dyremodeller tilbyr ideell anatomisk visualisering, krever deres bruk spesialisert utstyr og personell som ikke er lett tilgjengelig eller lett tilgjengelig. Videre kan det å drive en studie for å demonstrere effekt være svært kostnadseffektiv og potensielt ikke innenfor det mulige omfanget av mange vitenskapelige sentre. Dermed er den lille dyremodellen oftest utnyttet. Musemodellen kan brukes til å vurdere en rekke utfall knyttet til ansiktsnervekirurgi; Imidlertid kan den begrensede lengden på nerven begrense forskerens evne til å modellere visse mønstre, for eksempel storgapskade14.
Dermed har rottemurine prototypen dukket opp som arbeidshest modellen der forskeren kan utføre innovative kirurgiske prosedyrer eller utnytte hemmende eller pro-vekst faktorer og vurdere effekt på tvers av et bredt spekter av utfallparametere. Rotte ansikts nerve anatomi er forutsigbart og lett nærmet på en reproduserbar måte. Dens større skala, i forhold til musemodellen, gjør det mulig å modellere et bredt spekter av kirurgiske defekter, alt fra enkle transseksjon til 5 mm hull15,16. Dette gir videre mulighet for bruk av komplekse intervensjoner på defektstedet, inkludert aktuell plassering av faktor, intraneurale injeksjoner av faktor, og plassering av isografts eller broer17,18,19,20,21,22,23.
Den føyelige naturen til rotten, dens pålitelige anatomi, og dens tilbøyelighet til effektiv nerveregenerering gir mulighet for innsamling av mange utfallstiltak som svar på de nevnte kirurgiske mønstrene for skade24. Via rottemodellen er ansiktsnerveforskeren i stand til å vurdere elektrofysiologiske reaksjoner på skade, nerve- og muskelhistologiske utfall via immunohistokjemi, funksjonelle resultater via sporingsbevegelse av vibrissalputen og vurdering av øyelukking, og mikro- og makroskopi skeninger via fluorescerende eller konfokal mikroskopi, blant annet11,22, 23,,25,26,,27,2828,29. Dermed vil følgende protokoll skissere en kirurgisk tilnærming til rotte ansiktsnerven og skademønstrene som kan induseres.

<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 protokollen beskriver konsekvente og reproduserbare metoder for å studere aksonal regenerering og hemming i en rotte ansiktsnerveskademodell. Ansiktsnerven kan manipuleres langs hele lengden, fra det intrakranielle segmentet til sitt ekstratemporale kurs. Det finnes tre primære typer nerveskade som brukes til eksperimentell studie av regenerative egenskaper: nerveforelskelse, transseksjon og nervegap. Utvalget av mulige intervensjoner er stort, inkludert kirurgisk manipulering av nerven, levering av nevroaktive reagenser eller celler, og enten sentrale eller end-organmanipulasjoner. Fordelene med denne modellen for å studere nerveregenerering inkluderer enkelhet, reproduserbarhet, interspecies konsistens, pålitelig overlevelse av rotten, og økt anatomisk størrelse i forhold til murine modeller. Dens begrensninger innebærer en mer begrenset genetisk manipulasjon versus musemodellen og den superlative regenerative evnen til rotten, slik at ansiktsnerveforskeren må nøye vurdere tidspunkter for utvinning og om å oversette resultater til høyere dyr og menneskelige studier. Rottemodellen for ansiktsnerveskade gir mulighet for funksjonelle, elektrofysiologiske og histomorfometriske parametere for tolkning og sammenligning av nerveregenerering. Det har dermed enormt potensial mot å fremme forståelse og behandling av de ødeleggende konsekvensene av ansiktsnerveskade hos menneskelige pasienter.

Etter den første kirurgiske prosedyren er det to hovedtyper av utfallstiltak: seriemålinger i det levende dyret og målinger som krever å ofre dyret. Eksempler på seriemålinger inkluderer elektrofysiologiske analyser, for eksempel en sammensatt muskelvirkningspotensialmåling30, vurderinger av ansiktsmuskelbevegelse via laserassistert eller videgrafi betyr9, eller til og med repeterende levende avbildning av gjenvekst av ansiktsnerven i...

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 protokollen beskriver en reproduserbar tilnærming til ansiktsnervekirurgi i rottemodellen, inkludert beskrivelser av ulike udukbare skademønstre.

Ansikts nerve kirurgi i rottemodellen for å studere aksonal hemming 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 protokollen kan hjelpe forskere med å studere resultater etter ansiktsnerveskade og metoder for å forbedre regenerering på tvers av mange forskjellige parametere. Den største fordelen med denne teknikken er at rotteanatomien gir enkel tilgang til ansiktsnerven, og den store skalaen tillater oss å studere alle relevante skademønstre. Anvendelsene av denne teknikken strekker seg mot rehabilitering av pasientene etter ansiktsnerveskade.Som det regenerative potensialet gir rotten en reproduserbar og konsis eksperimentell modell. Og denne metoden kan gi innsikt i kirurgiske og medisinske terapier for ansiktsnerve parese eller lammelse. Og det kan oversettes til andre hode- og nakkemodeller eller andre perifere nerver.Det kan være utfordrende å operere under et mikroskop med begge hender. Jeg anbefaler å øve ved hjelp av kikkertversjon under mikroskopet før du prøver en ansiktsnerve disseksjon. Etter å ha bekreftet mangel på respons på tåklemme, bruk salve på rottens øyne og barber det kirurgiske området.Etablere en metode for rotteidentifikasjon og plasser en rull gasbind under nakken. Desinfiser den eksponerte huden med tre vekslende klorhexidin og 70 % etanolskrubb og plasser rotten under et stereomikroskop. Manipuler det ipsilaterale øret i en fremre-bakre retning for å bestemme den naturlige foldingen av postauricular huden.Bruk et nummer 15 blad for å gjøre en to til tre millimeter snitt i postauricular pressen. Planleggingen og plasseringen av snittet er de mest kritiske trinnene for å sikre pålitelig identifisering av ansiktsnerven samtidig som sårstørrelsen minimeres. Rett ut dissekere gjennom den umiddelbare subkutane fascia og plassere en mikro-Weitlaner retractor for å forbedre vev eksponering.Identifiser fremre digastriske muskler som den beveger seg i en dårligere-til-overlegen retning mot innsetting langs skallen basen. Spred forsiktig gjennom muskelmagen langs muskelinnsettingspunktet for å avsløre senen i den fremre digastriske magen. Senen vil vises som en filmy hvit prosess som kommer fra muskelen med en solid innsetting på skallen basen.Etter identifisering av den fremre digastriske muskelen og senen, juster Weitlaner-retractoren for å trekke muskelmagen ytterligere tilbake. Den eksponerte regionen er det tredimensjonale rommet der hovedstammen til ansiktsnerven ligger. Disseker langs nerven i en dårligere retning distally fra utgangen av stylomastoid foramen.For å indusere et knuseskademønster, bruk glattoverflatet gullsmedens tang for å gripe og komprimere nerven påføre konstant og reproduserbart trykk i 30 sekunder for å sikre en passende knuseskade. For en enkel transeksjon, ta tak i det umiddelbare epineuriumet som overlying nerven med fintannet tang, og bruk skarpe mikroscissorer til å rentransekte nerven på ønsket punkt med et enkelt kutt. For en nervegapmodell, bruk justerbare kalipere til å stille inn ønsket nervesnervegaplengde for å sikre lignende skademønstre mellom dyr og transekte nerven som nettopp demonstrert.Etter at den eksperimentelle skaden er levert, Vanne såret med steril saltvann og tørk vevet med steril gasbind. før du lukker hud snittet i henhold til institusjonelle retningslinjer. Her vises levende avbildning av hovedstammen til ansiktsnerven med en knuseskade omtrent to til tre millimeter distal til grenspunktet til det første PES i en voksen transgen Thy1-GFP-rotte.Vurdering av gradvis retur av fluorescens ved en, to, tre og fire uker etter skade kan brukes som markør for overvåking av nerveregenerering hos disse transgene dyrene. Histomorphometrisk analyse kan brukes til å oppnå tverrsnittsbilder av den marginale mandibulære divisjonen som tillater kvantifisering av aksonaldiameteren, mengden rusk, nervefiber, prosentandel av nerve og tetthetsmålinger. Det er viktig å ofte justere plasseringen av retractor etter behov for å sikre at de relevante anatomiske nervene er synlige når du identifiserer ansiktsnerven.Etter denne prosedyren kan de relevante nervene og musklene høstes for immunohistokjemisk analyse for å vurdere graden av regenerering i forhold til andre eksperimentelle grupper. Etter utviklingen har denne teknikken banet vei for forskere i å studere de funksjonelle resultatene etter ansiktsnerveskade. Spesielt hvordan å påvirke fenomenet synkinese.

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

Transplantasjon av Olfactory Ensheathing Cells å evaluere Funksjonell Recovery etter 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

Luktsystemet som en modell for å studere aksonal vekst mønstre 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

Dorsal rotganglier Nerveceller og Differensiert Adipose-avledet stamceller: An<em&gt; In Vitro</em&gt; Co-kultur modell for å studere Peripheral Nerve Regeneration

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

Visuell fremkalt potensial Opptak i en rottemodell of Experimental 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

I Vivo Elektrofysiologiske måling av rotte Ulnar Nerve med Axonal Excitability Testing

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 av Axonal degenerasjon Carpal Tunnel syndrom Ultrasonography og Nerve gjennomføring studier

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

Bryst spinal Cord Hemisection kirurgi og åpen felt Locomotor vurdering i 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

3D kinematisk analyse for funksjonell evaluering i rottemodellen av siattisk nerveknuseskade

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