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

Alla insatser utfördes i strikt överensstämmelse med National Institutes of Health (NIH) riktlinjer. Det experimentella protokollet godkändes av University of Michigan's Institutional Animal Care & Use Committee (IACUC) före genomförandet. Tio veckor gamla vuxna hondjur Sprague-Dawley råttor utnyttjades.
1. Före den avgörande dagen
<ol><li>Se till att ett lämpligt lager av steriliserade kirurgiska instrument, smärtstillande läkemedel, bedövningsmedel och syre före driftsdagen. ...

Råttan ansiktsnerven skada modellen har dykt upp som den mest mångsidiga systemet för utvärdering av neurotrofa faktorer på grund av dess kirurgiska tillgänglighet, förgrening mönster, och fysiologiska betydelse27,29,33,34,35,36. Kombinationen av videodemonstration och tillämpning av transgena djurdata öppnar nya m?...

Kranial nervskada i huvud och hals regionen kan vara sekundärt till medfödda, infektiösa, idiopatisk, iatrogen, traumatisk, neurologiska, onkologiska, eller systemiska etiologier1. Kranial nerv VII, eller ansiktsnerven, påverkas ofta. Förekomsten av ansiktsnerv dysfunktion kan vara betydande, eftersom det påverkar 20 till 30 per 100.000 personer varje år2. De viktigaste motoriska grenarna av ansiktsnerven är de tidsmässiga, zygomatiska, buccal, marginella mandibular och livmoderhalscancer grenarna; beroende på vilken gren det innebär kan konsekvenserna omfatta oral inkompetens eller dreglande, hornhinnans torrhet, bildfältsobstruktion sekundärt till ptos, dysartri eller ansiktsasymmetri2,3. Långsiktig sjuklighet omfattar fenomenet synkinesi, eller ofrivillig rörelse av en ansiktsmuskelgrupp, med försök till frivillig sammandragning av en distinkt ansiktsmuskelgrupp. Okulär-oral synkinesis är den vanligaste av avvikande förnyelse som en sequela av ansiktsnerv skada och orsakar funktionsnedsättning, förlägenhet, minskad självkänsla, och dålig livskvalitet3. Skada på enskilda grenar dikterar de funktioner som är selektivt äventyras.
Den kliniska behandlingen av ansiktsnerven skada är inte väl standardiserad och är i behov av ytterligare forskning för att förbättra resultaten. Steroider kan lindra akut ansiktsnerv svullnad, medan Botox är användbart för temporizing synkinetiska rörelser; men, de primära rekonstruktiva alternativen i utövarens beväpning innebär kirurgiskt ingrepp genom nerv reparation, substitution, eller reanimation3,4,5,6. Beroende på vilken typ av ansiktsnerven skada lidit, ansiktsnerven kirurgen kan utnyttja ett antal alternativ. För enkel transekt är nervreanastomos användbar medan kabeltransplantat reparation är bättre lämpad för en nervdefekt; för återställande av funktion kan kirurgen välja antingen statiska eller dynamiska ansiktsreanimeringsprocedurer. I många fall av ansiktsnerven skada och efterföljande reparation, även i händerna på erfarna ansiktsnerv kirurger, det bästa resultatet fortfarande resulterar i ihållande ansiktsasymmetri och funktionell kompromiss7.
Dessa suboptimala resultat har sporrat omfattande forskning om ansiktsnerven förnyelse. Breda ämnen av intresse inkluderar fullända och nyskapande nerv reparation tekniker, bestämma effekten av olika nerv regenerering faktorer, och bedöma potentialen hos specifika neurala hämmare för att bekämpa det långsiktiga resultatet av synkinesis8,9,10,11. Medan in vitro-modeller kan användas för att bedöma vissa egenskaper hos pro-tillväxt eller hämmande faktorer, är sann translationell forskning om detta ämne bäst uppnås via översättningsbara djurmodeller.
Beslutet om vilken djurmodell att använda kan vara utmanande, eftersom forskare har använt både stora djur, såsom får och små djur modeller, såsom möss12,13. Medan stora djurmodeller erbjuder idealisk anatomisk visualisering, kräver deras användning specialiserad utrustning och personal som inte är lätt eller lättillgänglig. Dessutom, driver en studie för att visa effekt kan vara mycket kostnad-oöverkomliga och potentiellt inte inom den möjliga omfattningen av många vetenskapliga centra. Således är den lilla djurmodellen oftast utnyttjas. Musen modellen kan användas för att bedöma ett antal resultat relaterade till ansiktsnerven kirurgi; Dock kan den begränsade längden på nerven begränsa forskarens förmåga att modellera vissa mönster, såsom stora gap skada14.
Således har råtta murine prototypen framträtt som arbetshäst modell genom vilken forskaren kan utföra innovativa kirurgiska ingrepp eller utnyttja hämmande eller pro-tillväxt faktorer och bedöma effekten över ett brett spektrum av resultatparametrar. Råttan ansiktsnerven anatomi är förutsägbart och lätt närmade sig på ett reproducerbart sätt. Dess större skala, i jämförelse med musmodellen, möjliggör modellering av ett brett spektrum av kirurgiska defekter, allt från enkel transection till 5 mm luckor15,16. Detta möjliggör ytterligare tillämpning av komplexa ingrepp på defektstället, inklusive topikal placering av faktor, intraneural injektioner av faktor, och placering av isografts eller broar17,18,19,20,21,22,23.
Råttans fogliga natur, dess pålitliga anatomi och dess benägenhet för effektiv nervregenerering möjliggör insamling av många resultatåtgärder som svar på de ovan nämnda kirurgiska mönstren för skada24. Via råttmodellen ansiktsnervforskaren kan bedöma elektrofysiologiska reaktioner på skador, nerv- och muskelhologiska resultat via immunohistokemi, funktionella resultat via spårningsförflyttning av vibrissala pad och bedömning av ögonstängning, och mikro- och makroskopiska förändringar via fluorescerande eller konfokalmikroskopi, bland annat11,22,23,25,26,27,28,29. Således kommer följande protokoll beskriva en kirurgisk strategi för råtta ansiktsnerven och de skademönster som kan induceras.

<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

Detta protokoll beskriver konsekventa och reproducerbara metoder för att studera axonal regenerering och hämning i en råtta facial nerv skada modell. Ansiktsnerven kan manipuleras längs hela sin längd, från dess intrakraniella segment till dess extratemporal kurs. Det finns tre primära typer av nervskada som används för experimentell studie av regenerativa egenskaper: nervkross, transection, och nervgap. Utbudet av möjliga ingrepp är stort, inklusive kirurgisk manipulering av nerven, leverans av neuroaktiva reagenser eller celler, och antingen centrala eller end-organ manipulationer. Fördelar med denna modell för att studera nerv regenerering inkluderar enkelhet, reproducerbarhet, interspecies konsistens, tillförlitlig överlevnad av råtta, och en ökad anatomisk storlek i förhållande till murine modeller. Dess begränsningar innebär en mer begränsad genetisk manipulation kontra musen modellen och superlativ regenerativ förmåga råtta, så att ansiktsnerven vetenskapsman måste noggrant bedöma tidpunkter för återhämtning och om att översätta resultat till högre djur och studier på människa. Råttmodellen för ansiktsnerven skada möjliggör funktionella, elektrofysiologiska och histomorphometriska parametrar för tolkning och jämförelse av nervregenerering. Det har därmed en enorm potential mot att främja förståelsen och behandlingen av de förödande konsekvenserna av ansiktsnerven skada hos mänskliga patienter.

Efter det första kirurgiska ingreppet finns det två huvudtyper av resultatmått: seriella mätningar i det levande djuret och mätningar som kräver att djuret offras. Exempel på seriella mätningar är elektrofysiologiska analyser, såsom en sammansatt muskelverkning potentiell mätning30, bedömningar av ansiktsmuskelrörelser via laserassisterad eller videografi betyder9, eller till och med repetitiv levande avbildning av återväxt av...

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

Detta protokoll beskriver en reproducerbar strategi för facial nerv kirurgi i råtta modellen, inklusive beskrivningar av olika inducible mönster av skada.

Facial nervkirurgi i råtta modell för att studera axonal hämning och regenerering

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

Detta protokoll kan hjälpa forskare att studera resultat efter ansiktsnerven skada och metoder för att förbättra förnyelse över många olika parametrar. Den största fördelen med denna teknik är att råttans anatomi tillåter enkel åtkomst till ansiktsnerven, och dess storskalighet gör det möjligt för oss att studera alla relevanta skademönster. Tillämpningarna av denna teknik sträcker sig mot rehabilitering av patienterna efter facial nerv skada.Som regenerativ potential råttan ger en reproducerbar och koncis experimentell modell. Och denna metod kan ge insikt i kirurgiska och medicinska terapier för ansiktsnervpares eller förlamning. Och det är översättningsbart till andra huvud och hals modeller eller andra perifera nerver.Att arbeta under mikroskop med hjälp av båda händerna kan vara utmanande. Jag rekommenderar att öva med hjälp av binokulär version under mikroskopet innan du försöker en ansiktsnerv dissektion. Efter att ha bekräftat en brist på svar på tå nypa, applicera salva på råttans ögon och raka operationsområdet.Upprätta en metod för råttidentifiering och placera en rulle gasväv under halsen. Desinficera den exponerade huden med tre alternerande klorhexidin och 70%etanolskrubber och placera råttan under ett stereomikroskop. Manipulera ipsilateral örat i en främre-bakre riktning för att bestämma den naturliga vikning av postauricular huden.Använd ett tal 15 blad för att göra en två till tre millimeter snitt i postauricular veck. Planeringen och placeringen av snittet är de mest kritiska stegen för att säkerställa tillförlitlig identifiering av ansiktsnerven samtidigt som sårstorleken minimeras. Rakt på sak dissekera genom den omedelbara subkutana fascian och placera ett mikro-Weitlaner-upprullningsdon för att förstärka vävnadsexponeringen.Identifiera den främre digastric muskeln som den färdas i en sämre-till-överlägsen riktning mot dess införande längs skallen bas. Sprid försiktigt genom muskelmagen längs muskelinsättningspunkten för att avslöja senan i den främre digastric magen. Senan kommer att visas som en filmig vit process som härrör från muskeln med en fast insättning på skallen bas.Efter identifiering av den främre digastric muskeln och dess sena, justera Weitlaner upprullningsdonet att ytterligare dra tillbaka muskeln magen. Den utsatta regionen är det tredimensionella utrymme där ansiktsnervens huvudstam ligger. Dissekera längs nerven i en sämre riktning distally från utgången av stylomastoid foramen.För att framkalla ett mönster för krossskada, använd släta uppjämna juvelerares tyngre att stadigt greppa och komprimera nerven tillämpa konstant och reproducerbart tryck i 30 sekunder för att säkerställa en lämplig krossa skada. För en enkel transection, ta tag i den omedelbara epineurium överlydning av nerven med fintandade tlyktor, och använda skarpa mikrospetsarer för att rent transect nerven vid önskad punkt med ett enda snitt. För en nervklyftmodell, använd justerbara bromsok för att ställa in önskad nervnervspaltlängd för att säkerställa liknande skademönster mellan djur och transektera nerven som just visats.Efter att den experimentella skadan har levererats, Bevattna såret med steril koksaltlösning och torka vävnaden med steril gasbinda. innan hudanstängningen stängs enligt institutionella riktlinjer. Här, live imaging av huvudstammen i ansiktsnerven med en krossa skada cirka två till tre millimeter distala till grenen punkt för den första PES i en vuxen transgen Thy1-GFP råtta.Bedömning av gradvis återlämnande av fluorescens vid en, två, tre och fyra veckor efter skada kan användas som en markör för övervakning av nervregenerering i dessa transgena djur. Histomorphometric analys kan användas för att erhålla tvärsnittsbilder av marginella mandibular division tillåter kvantifiering av axonal diameter, mängd skräp, nerv fiber, andel av nerv, och densitet mätningar. Det är viktigt att ofta justera placeringen av upprullningsdonet efter behov för att säkerställa att de relevanta anatomiska nerverna syns när ansiktsnerven identifierars.Efter detta förfarande de relevanta nerver och muskler kan skördas för immunohistochemical analys för att bedöma graden av regenerering i förhållande till andra experimentella grupper. Efter dess utveckling, denna teknik har banat väg för forskare att studera de funktionella resultaten efter ansiktsbehandling nerv skada. Specifikt hur man ska effekt fenomenet synkinesi.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

Synnerven transection: En modell av Vuxen Neuron apoptos i det centrala nervsystemet

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

En Optic Nerve krosskada Murine modell för att studera näthinnan Survival Ganglion Cell

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 av Lukt Ensheathing celler att utvärdera funktionell återhämtning efter perifer nervskada

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 för att studera axonal tillväxt Mönster och 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

Dorsalrotsganglier Neuroner och differentierade Fett-härledda Stem Cells: An<em&gt; In Vitro</em&gt; Co-kultur modell för att studera perifera nerver 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

Visual evoked potential inspelning i en råttmodell av experimentell 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 Elektrofysiologisk mätning av råtta ulnarisnerven med Axonal retbarhet testning

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 Degeneration i karpaltunnelsyndrom med hjälp av ultraljud och nerv överledning 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

Thorakala ryggmärgen Hemisection kirurgi och öppen-fält rörelseapparaten bedömning hos råtta

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 Analys för funktionell utvärdering i Rat Modell av Sciatic Nerve Crush Skada

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