ラット脛骨神経腫転位モデルにおける手術と行動検査

Summary

このプロトコルは、脛骨神経の病変を伴う脛骨神経の転位モデルを説明し、その後、近位神経終端を皮下脛骨前位または側方位に転位させます。神経腫の痛みと足底痛覚過敏の行動検査は、Von Freyモノフィラメントを使用して定量化されます。

Abstract

脛骨神経腫転位(TNT)は、神経腫部位(脛骨神経)の異痛症を、無傷の腓腹神経によって神経支配された後足の足底表面の異痛症から独立して評価できるラットモデルです。このTNTモデルは、すでにクリニックで使用されている特定の外科的治療法の潜在的な優位性など、神経腫の痛みの治療法をテストしたり、同じ動物の両方の疼痛モダリティに対する新薬とその効果を評価したりするのに適しています。このモデルでは、脛骨神経に遠位病変(神経弦楽部)を作り、近位神経終末を転置して皮下および脛骨前部に固定し、15 gのフォンフレイモノフィラメントで神経腫部位の評価を可能にします。腓腹神経上の異痛症を評価するために、Von Freyモノフィラメントは、後足の足底外側領域にアップダウン法 を介して 使用することができる。脛骨神経を切断した後、機械的過敏症は手術後1週間以内に神経腫部位に発症し、少なくとも手術後12週間まで持続します。腓腹神経支配足底表面の異痛症は、対側肢と比較して手術後3週間以内に発症します。12週間で、切断された脛骨神経の近位端にニューロン腫が形成され、軸索の分散と渦巻きによって示されます。TNTモデル手術では、複数の重要な(マイクロ)外科的手順に従う必要があり、終末麻酔下での手術が推奨されます。温存神経損傷モデルなどの他の神経因性疼痛モデルと比較して、神経腫部位上の異痛症は、TNTモデルにおける腓腹神経過敏症から独立して試験することができる。しかしながら、神経腫部位はラットにおいてのみ試験することができ、マウスにおいて試験することができない。このプロトコルで提供されるヒントと指示は、痛みに取り組んでいる研究グループが施設でTNTモデルを正常に実装するのに役立ちます。

Introduction

単純な裂傷から四肢全体の切断まで、すべての創傷にはさまざまな程度の末梢神経損傷が伴います。このような神経損傷は、神経腫の形成、発芽神経線維の無秩序な絡み合いをもたらす可能性があります。神経腫は患者の8%〜30%で痛みを伴い、生活の質に深刻な影響を及ぼします1,2,3,4,5。四肢切断後、神経腫の痛みは患者の50%に発症します^6,7,8。報告されている症状には、圧痛、自発痛、異痛症、痛覚過敏、および神経^{支配領域の機械的}または熱的過敏症が含まれます9。1年以内に適切に治療されない場合、神経腫の痛みは慢性的な痛みの状態に進行し、高い社会的負担とそれに関連する医療費をもたらす^{可能性があります10}、11、¹²、^13、14。現在の薬理学的介入の有効性が低いため、神経腫疼痛は、好ましくは、文献¹⁵に記載されているように、痛みを伴う神経腫の外科的除去によって治療され、および様々な外科的技術によって治療される神経である。完全な痛みの緩和はまれであり、痛みは時間の経過とともに悪化することが多く、患者の40%は手術の恩恵を受けておらず、新しい治療法が必要であることを示している^{ことに注意することが重要です1,16}。

神経腫疼痛の標準化されたラットモデルは、神経腫疼痛を引き起こすメカニズムを理解するのに役立ち、新しい治療法を特定したり、クリニックで使用されている既存の治療法を評価したりするのに役立つ可能性があります。脛骨神経腫転位(TNT)モデルは、2008年にDorsiらによって最初に記述され^{17、さまざまな}研究グループによって使用されています¹⁸、^19、20。この方法の全体的な目標は、神経腫の痛みに対するさまざまな治療技術をテストできるようにすることです。モデル上の、例えば、温存神経損傷(SNI)モデル²¹に対するモデルの利点は、神経腫部位における異痛症を試験することを可能にすることである。これは、モデルが脛骨神経の近位神経終末を皮下脛骨前位に転置することを含み、そこでフォン・フレイモノフィラメントでプローブできるためです。さらに、異痛症は、無傷の腓腹神経によって神経支配された後足の足底表面に発生し、これは同じ動物の神経腫の痛みとは独立して評価することができる。これは、患者の神経腫疼痛の症状に類似しており、疼痛性神経腫の除去後の持続性神経因性疼痛は、隣接する神経によって引き起こされることがある²²。さらに、神経腫を伴う切断された神経上の異痛症は、無傷の隣接神経上の異痛症とは異なる疼痛様式である。したがって、このモデルは、神経腫部位に存在する異痛症と後足の足底表面でテストされたより広範な神経因性疼痛の両方に対する新しい治療法の効果の評価を容易にします。TNTモデルを作成するために行われる手術は困難な場合があるため、この論文では、研究者が施設にモデルを実装するのをサポートする手順について詳しく説明します。

Protocol

この研究は、IVD(Instantie voor Dierenwelzijn Utrecht)および動物研究ガイドライン(プロジェクト番号AVD1150020198824)に従って実施されました。

1. フォン・フレイのベースライン測定

1. 手術の前に、以下のセクション5およびセクション6で説明するVon Freyテスト手順に従ってベースライン測定を実行します。

2.麻酔と準備

注:この研究は、12週齢の15匹のオスのSprague Dawleyラットで実施されました。

1. 5%イソフルランによる誘導によって動物を麻酔し、2%〜3%イソフルランで麻酔を維持する。
   注:2%イソフルランによるメンテナンスは、通常、気管挿管や機械的換気を必要とせずに、十分な麻酔と自発呼吸をもたらします。
2. ピンセットで足をつまんで動物の反射神経を確認します。先に進む前に、動物が反応しないようにしてください。電気シェーバーで膝から足首にかけて術野を剃り、眼軟膏を目に当てて乾燥を防ぎます。腹部に0.5 mg / kgの鎮痛カルプロフェンを皮下注射します。.
3. 麻酔をかけたラットを背中に置き、頭を左または右に向け、手術する脚を外科医の近くに置きます。内側くるぶしが上を向くるように下肢を外旋します。ラットを6倍の倍率の実体手術顕微鏡の下に置きます。
4. 剃った部分をヨウ素ベースのスクラブを3回交互に行い、続いてアルコールで消毒します。脚の上に手術穴のある滅菌シートを置き、手術野だけが見えるようにします。手術中はこれらの無菌状態を維持するようにしてください。

3.手術

1. 手術野を水平に保つために、足首の下に小さな綿棒を置きます。膝の位置を確認し、ふくらはぎの中央から足首まで後足の内側にメスを使用して1〜2 cmの縦方向の切開をそっと行います。必要に応じて、筋肉層が見えるまでマイクロハサミで皮膚と皮下をさらに開きます。
2. 表在性神経血管束を、筋肉層上を自由に移動できる2つまたは3つの白と太い紫/赤の線(時には小さな枝がある)として識別します。電気焼灼( 材料の表を参照)を使用して、手術野での活発な出血またはにじみを凝固させます。神経血管束を傷つけないように注意してください。
3. 鈍く解剖して、3.2の表在性神経血管束のすぐ後ろにある腓腹筋の間の筋膜を開きます。筋肉の筋膜の間に、脛骨神経があります。脛骨神経は、神経血管束の表在神経の約3倍の大きさです。脛骨を追加の目印として使用します(脛骨神経は脛骨のすぐ後にあります)。
4. 脛骨神経とその分岐部を特定します。
   注:分岐部は通常、神経の上に縦方向に明るい線で見えます。
5. 周囲の血管束から脛骨神経を慎重に解剖します。脛骨神経を鈍く動かし、脛骨神経を動かしながら伸びを示す露出組織を切断して解剖を行います。
   注:解剖後に脛骨神経が交差静脈に付着している場合、これらの静脈は脛骨神経全体を露出させるために凝固することができます。脛骨束自体を凝固させないように注意してください。
6. 脛骨神経が交差する筋肉層の下に消えるまで、脛骨神経を近位に露出させます。この時点で、脛骨神経は膝に向かって後足に深く潜っているようです。脛骨神経を足首まで遠位に露出させます。
   注:脛骨神経がより遠位に露出すると、交差するコラーゲン線維(すなわち、神経線維の方向に垂直な線維)の量が増加します。これらのコラーゲン繊維は、脛骨神経を転置するのに十分な長さを可能にするために切断する必要があります。
   1. 脛骨神経全体が露出したら、神経の脱水を避けるために筋肉層を元に戻します。神経が脱水し(つまり、神経がより硬くなり、くすみ、しわになり)、筋肉層で覆うだけでは不十分な場合は、生理食塩水を滴下して水分補給します。
7. 鈍い顕微手術ツール、好ましくはマイクロニードルホルダーを使用して、皮下トンネルを作るために皮下筋層から脛骨前皮膚を解剖する。これを行うには、皮膚を持ち上げ、鈍い先端を皮膚と平行に組織に押し込みます。トンネルの端が脛骨前または横方向に配置されていることを確認して、神経腫の検査のためにその領域に簡単にアクセスできるようにします。
8. イソフルランを5%に増やします。脛骨神経に戻り、露出させます(つまり、手順3.6で説明した場所に戻ります)。脛骨神経(すなわち、両方の足底枝)を足首近くの最も遠位レベルで切断する。イソフルランを2%〜3%の正常レベルに減らします。
9. 顕微鏡の倍率を10倍または16倍に変更します。ステップ3.8で行った切り傷の近位にある脛骨神経の神経外神経を特定するか、脛骨神経のより近位分岐の場合は、ステップ3.8で切り傷の近位にある内側足底枝と外側足底枝の両方の上神経を確認します。
   注:上神経は、より黄色で柔らかい神経線維と比較して、より白くてしっかりしています。
10. 慎重に8-0を配置しますピンセットで上神経を慎重に保持し、約0.5mmの咬傷で神経と上神経の間に針を置くことにより、近位神経端のエピニューリウムを通してナイロン縫合糸( 材料表を参照)。縫合糸を引っ張り、ステップ3.7で作った皮下トンネルの端で針を皮下に噛みます。神経を横方向に皮下トンネルに移す結び目を作ります。
    注:両方の足底枝が共通の上神経を共有している場合は、1つの縫合糸で十分です。両方の足底枝に独自の上神経外神経がある場合は、各上神経を個々に固定する必要があります。縫合糸を皮膚に通すことは避けてください。皮下に固定するだけです。
11. 皮膚を貫通しないように、固定された神経端と同じ高さに暗い色のより厚い縫合糸(好ましくは青または黒の4-0縫合糸)を置きます。縫合糸が皮膚の外側から見えることを確認してください。足と筋肉を動かした後も神経が所定の位置に留まるかどうかを確認します。縫合糸の端を8-0よりも4-0でわずかに長い縫合糸の端で切り取ります縫合。
12. 顕微鏡の倍率を6倍に戻します。8-0を使用して表皮内縫合糸で皮膚を閉じます綿棒を使用して、0.9%NaClで皮膚を縫合し、やさしく洗浄します。

4.術後治療

1. ラットをペーパータオルの下の清潔なケージに快適な位置に置きます。部屋が寒い場合は、ケージの一部の下にヒートパッドを置きます(動物は必要に応じて熱を逃がすことができるはずなので、ケージの一部の下にのみ)。食料と水への容易なアクセスを確保します。
2. 術後のラットは、胸骨横臥を維持するのに十分な意識を取り戻すまで放置しないでください。.ラットは、手術後に麻酔から完全に回復したときに他の動物の会社に戻すことができます。これは通常、1時間後、ラットが通常の歩行パターンと行動を示すときです。
3. 手術後24時間および48時間に、術後の痛みを治療するために、0.5 mg / kgのカルプロフェンを皮下(腹部領域)に投与します。.

5.後足の足底側のフォンフレイテスト

注:Von Freyテスト(ステップ5および6)は、手術前(ベースライン測定用)、および手術後3日から実行されます。

1. ベースライン測定の1週間前、または手術の2週間前にラットをメッシュワイヤーボトムケージに入れて、テスト環境への順応を確認します。
2. 手術の少なくとも1週間前にベースライン測定から始めます。3つの独立したベースライン測定が別々の日に実行されていることを確認してください。
3. ラットがメッシュで配線されたボトムケージで落ち着いていることを確認します。後足の足底面に垂直な対数スケールを持つ一連のVon Freyモノフィラメントを適用します。
   1. 腓腹神経(過敏症)を刺激するために、毛髪の境界に近い外側にモノフィラメントを適用します。フットパッドはより敏感であるため、触れないでください。
   2. 脛骨神経を刺激する(低感受性)には、後足の足底面の中央にモノフィラメントを適用します。モノフィラメントを最も内側の領域に適用すると、大腿神経の枝である伏在神経も刺激される可能性があります(図1)。フットパッドには触れないでください。
4. 4 gのモノフィラメントから始めます。髪が曲がるようにモノフィラメントに十分な力を加えて3秒間保持し、モノフィラメント上の動物の反応を確認します。肯定的な反応は、突然の足の撤退、突然のひるみ、突然の足の舐め、または発声です。場合によっては、ラットが移動し、モノフィラメントを見つけたり攻撃したりしようとします。
5. アップダウン法23を介した刺激に対する応答に応じて次のモノフィラメントを選択する。たとえば、ラットが反応した場合は、次に2 gのモノフィラメントで刺激します。ラットが反応しない場合は、6 gのモノフィラメントなどで刺激します。合計で、反応に応じて5〜10個の刺激を適用します。

6.神経腫部位のフォンフレイ検査

1. ベースライン測定の5〜7日前または手術の2週間前に、動物を毎日取り扱ってください。動物が手順6.2の説明に従って保持されていることを確認し、位置に慣れていることを確認します。
2. 鼻を肘のひだに向けてラットを持ちます。ラットが右手に保持されている場合、左の後足は右親指と人差し指(最初のウェブスペース)の間に自由にぶら下がっている必要があります。ラットが左手に保持されている場合、右の後足は左の親指と人差し指の間に自由にぶら下がっている必要があります。
3. 手術の少なくとも1週間前にベースライン測定から始めます。3つの独立したベースライン測定が別々の日に実行されていることを確認してください。
4. 抱きしめられている間、ラットが落ち着いていて快適であることを確認します。ベースラインで、15 gのモノフィラメントを露出した後足の脛骨前面にそっと置きます。手術後、15 gのモノフィラメントを目に見える縫合糸の上に置きます(例:.、神経腫の位置)。髪が曲がるようにモノフィラメントに十分な力を加え、1秒間保持します。
   1. 各刺激に対する反応を記録します。反応の選択肢には、反応なし、遅い離脱、迅速な離脱、および発声が含まれます。応答を、反応がない場合は0ポイント、遅い離脱、迅速な離脱、または発声の場合は1ポイントとして記録します。
5. モノフィラメントの5つのアプリケーションのうち5つのクラスターを、各アプリケーション間で2〜3秒、5つのクラスター間で2〜3分以上繰り返します。合計で、各後足は記録された応答でモノフィラメントの25の適用を持つべきです。

7.組織学と準備のための標本回収

注:組織学的検査は最初の手術の12週間後に行われます。

1. 麻酔を誘発し、ステップ2.2、2.3、および2.4で説明されているように動物を準備します。
2. 最初の手術でできた傷跡をメスで2〜3cmの切開をやさしく行いますが、神経は表面的に置かれるため、深く切りすぎないように注意してください。
3. 神経腫の位置を決定し、周囲の瘢痕組織から神経腫と神経を慎重に解剖し、採取した神経腫を固定液に入れます。神経腫の形態を評価するために、組織は、Torkらによって記載されているように、パラフィンまたはエポキシ樹脂中に縦方向に埋め込まれることが好ましい¹⁸。
4. 組織を採取した後、心臓穿刺または断頭 を介して 終末麻酔(5%イソフルラン)下でラットを安楽死させます。.
   注:ラットを殺す前にまず神経腫を収穫することをお勧めします, インビボで神経腫を周囲の組織と区別する方が簡単だからです.

Results

神経腫部位での評価は、15 g von Freyモノフィラメントの適用に対する感受性の増加を示しました。ベースラインでは、ラットは通常、15 gのモノフィラメントの25回の塗布のうち10%〜15%(±13%)に反応しました。奏効率はTNT手術後1週間で45%-50%(±24%)に上昇した。反対側では、手術後の反応数はベースライン時と同様でした(図2A)。ラットの約20%は痛みを伴う神経腫を発症しませんでした。奏効率はベースラインと比較して増加しなかった(図2B)。これは、すべての患者(切断後50%)が神経腫の形成後に痛みを発症するわけではない人間の状況に匹敵します。すべてのラットは、手術後12週間で、横断および転位した脛骨神経断端の終わりに神経腫を発症しました(図3)。この神経腫は、コラーゲン沈着内の渦巻く軸索と微小筋束によって特徴付けられました。

脛骨神経の離断は、脛骨神経によって神経支配された後足の足...

Discussion

プロトコルの重要なステップ
TNTモデルでは、脛骨神経を切断し、脛骨前部に横方向および皮下に転置して、腓腹神経の足底痛覚過敏に加えて、神経腫の感度テストを可能にします。TNTモデルでは、神経腫の場所が研究者に見えることが重要です。したがって、皮下縫合糸が皮膚を通して容易に見え、縫合糸の色が好ましくは濃い青または黒であるべきであるので、アルビノラット株が好ましい。

手術が行われ、脛骨神経が露出すると、脛骨神経の分岐部の場所(近位または遠位など)にばらつきがあります。ラットに近位分岐部がある場合、1つの脛骨神経(図5B)ではなく、足首の近位に2つの神経(内側および外側足底神経)が見つかる可能性があります(図5A)。腓腹神経に足底痛覚過敏を誘発するために、両方の枝を切断して転置することが重要です。足底神経を1つだけ転置することを選択できます。ただし、このレベルでは外側足底神経と内側足底神経の区別は容易ではなく、結果に影響を与える可...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aesthesio	Linton Instrumentation	514007 514015まで	0.6 g まで 15 g モノフィラメント
Carprofen	Local Veterinary Pharmacy	n/a	地元の獣医薬局はカプロフェン希釈を行います
綿棒	Nobamed	974255
Electrosaouslyy	ファイン サイエンス ツール	18010-00
エタノール 70%	Interchema BV
エチロン 4.0	ジョンソン &ジョンソン	1854G	重要:色は青または黒である必要があります
エチロン8.0	ジョンソン&ジョンソン	BV130-5
イソフロ、イソフルランゾエティスデ	フラ獣医製品	B506
メッシュボトムケージ	StoeltingCo	57816および57824
マイクロ鉗子	ファインサイエンスツール	11251-35
マイクロニードルホルダー	ファインサイエンスツール	12076-12
マイクロはさみ	ファインサイエンスツール	15019-10
マイクロピンセット	ファインサイエンスツール	11254-20
NaCl 0.9%	Trademed	H7 1000-FRE
ニードルホルダー	ファインサイエンスツール	12004-16
眼科軟膏	地元の獣医薬局	n/a	地元の獣医薬局は、眼科用軟膏
メス	ファイン サイエンス ツール	10003-12
はさみ	ファイン サイエンス ツール	14001-12
立体手術用顕微鏡	ライカ	A60 F
穴付き滅菌シート	エバーケア OneMed	1555-01
手術用ブレードnr.15	ファインサイエンスツール	10015-00
ピンセット	ファインサイエンスツール	11617-12