2013年11月3日
胫神经横断模型是一种耐受性良好、经过验证且可重复的骨骼肌萎缩模型。该模型的手术方案在C57Black6小鼠中进行了描述和演示。
本视频的总体目标是演示小鼠骨骼肌萎缩的胫神经横断模型。该模型通过分离坐骨神经及其三个分支——胫神经、腓肠内侧神经和腓神经来实现。分离后,将胫神经进行横断。
去神经支配后,应封闭伤口并密切监测动物的状况。最终获得的样本显示,去神经支配后肌肉质量呈进行性下降。胫神经横断所致去神经支配诱导的骨骼肌萎缩模型是大鼠中常用且经过充分验证的模型,与坐骨神经横断相比,该模型相关病程更轻。
我们已将该模型改良用于小鼠,本实验将对此进行演示。该方法使研究者能够利用基因工程小鼠,研究在缺乏调控骨骼肌质量关键蛋白的情况下肌肉萎缩的过程,同时在动物中诱导极低的发病率。首先,通过脚趾夹捏确认小鼠麻醉充分后,记录小鼠体重,通过触诊确定坐骨切迹,并从该处至膝关节对侧大腿及臀部进行剃毛。
接下来,使用酒精和聚维酮碘反复擦拭清洁该区域。佩戴无菌手套,将小鼠侧置于手术显微镜或解剖显微镜下。通过触诊确定坐骨切迹的位置。
从坐骨切迹至膝关节处切开大腿外侧的皮肤。轻轻将皮肤撑开。使用精细剪刀辨认股二头肌,该肌位于皮肤下方,是大腿外侧浅层扁平的表层肌肉。
沿股二头肌的肌纤维方向切开,并插入弹簧牵开器。为暴露坐骨神经及其分支,请在股二头肌下方立即辨认坐骨神经。该神经可通过其特有的亮白色外观进行识别,直径约为0.8毫米。
它从坐骨切迹延伸至腘窝水平,在腘窝处分出胫神经、腓总神经和胫后神经。使用超细镊子和弹簧显微解剖剪,轻柔地将胫神经与腓总神经及胫后神经分支分离。胫神经是最粗大的分支,通常位于中央位置。
坐骨神经及其分支的轻柔操作对于本实验的成功至关重要。需注意避免损伤或牵拉胫神经和阴部神经分支。若这些分支受到损伤或牵拉,其支配区域也将发生去神经支配。
使用超细镊子夹住神经的外层外膜,并保持神经松弛,可避免神经受压和牵拉损伤,从而实现暂时性去神经支配。若需完全且持久的去神经支配,用超细镊子夹压胫神经15秒,预计在2至4周内实现完全再生。尽可能远端地使用显微解剖剪切断胫神经。若需完全去神经支配,操作时应仔细避开腘血管。
使用10-0尼龙缝线将横断的胫神经断端缝合至股二头肌的前表面,并用5-0薇乔缝线缝合股二头肌,以防止腓肠肌和比目鱼肌发生异常再支配。去神经支配完成后,用连续的5-0薇乔缝线缝合皮肤。准备就绪后,关闭吸入麻醉剂,但保持氧气流通。
单次给予镇痛剂后,将小鼠置于温暖且洁净的笼子中,笼内不加垫料。需对小鼠进行直接观察,直至其能够自主行走。当小鼠完全恢复后,将其转移至干净、底部实心且铺有充足柔软垫料的笼子中。
每天检查手术肢体和足部,观察是否出现足跟压疮或啃咬迹象;轻微问题可使用局部抗生素或消毒剂(如碘剂)处理。需要实施安乐死的终点指标包括体重减轻、自我护理能力差以及弓背姿势。此外,若动物伤口裂开或出现溃疡,且经过一至两周的伤口护理后仍未愈合,也应予以安乐死。
此外,在术后时间点出现过度疼痛的动物,处死之后采集目标组织用于分析。安乐死后,剃除手术侧及对侧对照腿的内侧毛发,并用酒精清洁。在解剖显微镜下操作,用手术刀从踝关节至膝关节切开手术侧小腿内侧皮肤,并在踝关节周围做环形切口。接着,轻轻将皮肤从肌肉上剥离,并向大腿近端方向撕下。
为了暴露腿部的所有肌肉,首先辨认腓肠肌,即位于小腿后侧、从膝部延伸至踝部的腓肠肌。接着,在膝关节内侧、靠近腓肠肌近端处,找到股二头肌的远端止点。在远端止点处,股二头肌呈现为薄而膜状的结构,覆盖在腓肠肌最近端的部分之上,使用剪刀和钝端解剖法进行分离。
轻柔地将股二头肌的远端止点从腓肠肌上分离。将股二头肌的远端止点连同腓肠肌一起延伸至跟骨,腓肠肌逐渐移行为跟腱。辨认出呈白色且坚韧的跟腱。
用镊子夹住跟腱,注意不要夹住或压碎腓肠肌,并从跟骨止点处切断跟腱。用剪刀轻轻提起跟腱,同时将浅红色的腓肠肌从远端止点向其膝部起点方向,从深红色的比目鱼肌上小心分离,施加极轻柔的牵引力。
为便于操作,使用剪刀从股骨内侧和外侧髁处切断腓肠肌的起点,将腓肠肌从腿部解离。注意不要压伤肌肉。
此时比目鱼肌将清晰可见,位于腓肠肌下方。从跟腱上的止点处开始,将比目鱼肌向上剥离至其在小腿后侧的起点处。取出后,用精密天平分别称量各肌肉组织。
接下来,将肌肉纵向分为两半,一半用于快速冷冻和液氮处理,另一半用于组织学分析。最后,在对照侧重复上述操作,以获取对照组的腓肠肌和比目鱼肌。于去神经支配后1周、2周或4周时,分别采集去神经支配侧及对侧对照后肢的腓肠肌,并以比值形式表示。
失神经支配导致肌肉质量随时间推移逐渐下降。此处显示的是免疫染色后测定的肌纤维横截面积。快缩型Ⅱ型纤维呈棕色,慢缩型Ⅰ型纤维呈白色,Ⅱ型快缩纤维。
快缩纤维在失神经支配的肌肉中表现出横截面积进行性减小。在观看本视频后,您应能够完成小鼠胫神经横断操作。该方法提供了一种可重复、稳定且经过充分验证的失神经性骨骼肌萎缩模型。
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胫神经横断模型是一种经过验证且可重复的小鼠骨骼肌萎缩研究方法。该模型通过手术分离并横断胫神经,从而观察去神经支配后肌肉质量的变化。
胫神经横断模型为研究小鼠去神经支配诱导的骨骼肌萎缩提供了一种可重复且低发病率的系统,能够深入探究肌肉消耗的分子机制。该模型通过允许在基因工程小鼠模型中评估肌肉萎缩,支持药物靶点的验证和临床前风险评估,有助于评价影响肌肉质量调控的治疗干预措施。其与组织形态计量学和分子检测读数的良好兼容性,进一步提高了神经肌肉疾病发现项目的预测可靠性。
该模型适用于从靶点验证到临床前评估的整个发现过程,支持肌肉萎缩研究中的假设检验和机制性风险排除。