Die neuromuskuläre Verbindung (NMJ) ist die periphere Synapse, die die Muskelkontraktion und indirekt die koordinierte Bewegung von Organismen steuert1. Es besteht aus einem präsynaptischen motorischen Axonterminal, einer postsynaptischen Muskeldomäne, die mit Acetylcholinrezeptoren (AChRs) angereichert ist, und nicht-myelinterminalen Schwann-Zellen, die das Axonterminal 2,3,4 abdecken. Bei NMJ-Denervation aufgrund einer traumatischen peripheren Nervenverletzung, einer Erkrankung oder eines pharmakologischen Eingriffs geht die kontraktile Muskelaktivität verloren 5,6. Da bestimmte permissive Mikroumgebungen eine rechtzeitige und effiziente funktionelle Wiederherstellung ermöglichen, ist die Suche nach Proteinen, die den Regenerationsprozess unterstützen könnten, eine ständige Notwendigkeit. Hier wurden zwei Verfahren kombiniert, um die mögliche Rolle der Manipulation der Muskelproteinexpression bei der kurzfristigen Regeneration des NMJ nach einer Nervenverletzung spezifisch zu bewerten.
Der Musculus levator auris longus (LAL), der sich auf der dorsalen Oberfläche des Schädels befindet, ist ein dünner und flacher Muskel, der die Bewegung der Ohrmuschel steuert. Der LAL-Muskel besteht aus rostralen und kaudalen Bändern, die jeweils zwei oder drei Schichten Muskelfasern enthalten 7,8. Der hintere aurikuläre Ast des Nervus facialis innerviert den LAL-Muskel und erzeugt ein gut beschriebenes Innervationsmuster, das aus fünf rostralen (R1-R5) und zwei kaudalen (C1-C2) Innervationsregionen besteht 8,9,10. Der LAL ist ein oberflächlich freiliegender und leicht zugänglicher Muskel, so dass seine Verwendung minimalinvasive Eingriffe erfordert. Dies ermöglicht die Visualisierung des NMJ mittels Echtzeitmikroskopie, die Verabreichung von Medikamenten sowie die Intervention kompletter Muskelpräparate sowohl in vivo als auch ex vivo11,12. Insgesamt machen diese Merkmale den LAL-Muskel zu einem hervorragenden Modell für die Untersuchung des Verhaltens und der Funktion von NMJ10,13.
Die In-vivo-Elektroporation ist eine Gentransfertechnik, die den Einbau exogener DNA in das Gewebe durch die vorübergehende Permeabilisierung der Zellmembranen und die Beweglichkeit der DNA innerhalb der Zellen ermöglicht, die beide nach Induktion eines elektrischen Feldes erzeugt werden14,15. Dieses Verfahren ist lokal und kann in jedem Stadium der Entwicklung des Tieres durchgeführt werden. Unter Berücksichtigung der einzigartigen Eigenschaften des LAL-Muskels stellt seine In-vivo-Elektroporation ein minimalinvasives, hocheffizientes und schnelles Verfahren16 dar, das es ermöglicht, eine robuste Proteinexpression zwei oder drei Tage nach der Elektroporation zu beobachten.
Das Verfahren der Gesichtsnervenquetschung wurde in der Forschung häufig eingesetzt, da es mehrere Vorteile bietet 5,17,18. Dieses Protokoll wurde zuvor modifiziert, um speziell auf den hinteren Ohrast des Gesichtsnervs abzuzielen, der die Schädelmuskulatur, einschließlich des LAL-Muskels, innerviert, um eine Gesichtslähmung zu vermeiden. Folglich benötigen Mäuse nach der Operation keine besondere Pflege (z. B. befeuchtende Augensalbe gegen den Verlust des Blinzelreflexes). Da die NMJ-Reinnervation am LAL-Muskel zwischen 7 und 9 Tagen nach der Verletzungbeginnt 6, ist sie ein gutes kurzfristiges Reinnervationsmodell im Vergleich zum häufig verwendeten Nervenquetschungsmodell des Ischiasnervs zur Denervation der Hintergliedmaßenmuskulatur, bei dem die Reinnervation etwa drei Wochen nach der Nervenverletzung stattfindet18.
Die Kombination von In-vivo-Elektroporation und Gesichtsnervenverletzung am LAL-Muskel wird es den Forschern ermöglichen, das Verhalten synaptischer Komponenten gegenüber der Modulation von Muskelproteinen zu verschiedenen Zeitpunkten der NMJ-Regeneration, einschließlich kurz- und langfristiger morphologischer Effekte 6,16, durch eine Vielzahl von Techniken, einschließlich immunhistochemischer, histologischer und funktioneller Assays, zu bewerten.