U starszych osób poddawanych operacjom kręgosłupa zgłaszano występowanie pooperacyjnej dysfunkcji poznawczej10. Dowody eksperymentalne wskazują ponadto, że starzenie się zwiększa podatność na związane z operacją upośledzenie funkcji poznawczych oraz odpowiedzi neurozapalne1,12. Niniejszy protokół łączy około 4 h znieczulenia sewofluranem z laminektomią na poziomie L5 u starych myszy w celu modelowania wczesnego pooperacyjnego upośledzenia funkcji poznawczych. Jego główna wartość metodologiczna polega na zapewnieniu praktycznej i dostępnej procedury do badania zmian behawioralnych i histologicznych w hipokampie po operacji kręgosłupa.
Przedkliniczne modele POCD obejmują paradygmaty ekspozycji wyłącznie na znieczulenie, operacje jamy brzusznej oraz urazy ortopedyczne13. Paradygmaty z samym znieczuleniem pozwalają na ocenę efektów anestezji w nieobecności urazu chirurgicznego14, lecz nie odtwarzają połączonej ekspozycji na znieczulenie i uszkodzenie tkanek. Modele operacji jamy brzusznej i złamania kości piszczelowej obejmują uraz chirurgiczny i były wykorzystywane do badania upośledzenia funkcji poznawczych powiązanych z operacją15,16. Jednak miejsca operacyjne i wzorce uszkodzeń tkanek różnią się w nich od tych występujących podczas zabiegów kręgosłupa. Ponieważ rodzaj i intensywność urazu chirurgicznego mogą wpływać na pooperacyjne wyniki poznawcze oraz centralne odpowiedzi zapalne9, przy wyborze modelu przedklinicznego należy wziąć pod uwagę kontekst chirurgiczny. Przedstawiony protokół laminektomii L5 dostarcza zatem eksperymentalnego paradygmatu powiązanego z operacją kręgosłupa do badania wczesnego pooperacyjnego upośledzenia funkcji poznawczych u starych myszy.
Kluczowym wyzwaniem technicznym w niniejszym protokole jest usunięcie odpowiedniej ilości kostnej z blaszki łuku kręgu L5 w celu wyraźnego odsłonięcia opony twardej, przy jednoczesnym unikaniu jej uszkodzenia. Podczas laminektomii wykonywanej pod bezpośrednią wizualizacją wymagana jest staranna kontrola głębokości wprowadzania narzędzi, siły cięcia oraz kąta wprowadzania nożyczek okulistycznych. Kość należy usuwać stopniowo, wykonując niewielkie, kontrolowane nacięcia wzdłuż krawędzi blaszki łuku. Chwycenie wyrostka kolczystego L5 pęsetą i uniesienie operowanego odcinka lędźwiowego pod kątem około 30° względem platformy chirurgicznej poszerza przestrzeń międzyblaszkową L5–L6. Manewr ten umożliwia płytkie wprowadzenie końcówek nożyczek pod krawędź kostną i zmniejsza ryzyko kontaktu z oponą twardą. Niepełne usunięcie kości może ograniczyć ekspozycję chirurgiczną, natomiast zbyt agresywne cięcie lub nadmierna głębokość wprowadzania narzędzia mogą spowodować uszkodzenie opony twardej. Niekontrolowany krwawienie może przesłonić pole operacyjne, upośledzić rekonwalescencję pooperacyjną i zwiększyć zmienność w wynikach behawioralnych. Gdy przestrzeń międzyblaszkowa jest niewystarczająca do bezpiecznego wprowadzenia końcówek nożyczek, należy skorygować pozycję i kąt uniesienia operowanego odcinka lędźwiowego, zamiast zwiększać głębokość wprowadzania narzędzia. Jeśli krwawienie przesłania pole operacyjne, usuwanie kości należy przerwać do czasu przywrócenia odpowiedniej wizualizacji, po czym pozostałą kość należy usuwać stopniowo.
Oddzielenie mięśni przykręgosłupowych oraz laminektomia na poziomie L5 mogą przyczyniać się do przejściowego bólu pooperacyjnego, a nadwrażliwość mechaniczna została udokumentowana po eksperymentalnej laminektomii u myszy17. Meloksykam podawano zgodnie z wcześniej określonym schematem przeciwbóliczym. Donoszono, że mimika twarzy związana z bólem pooperacyjnym u myszy utrzymuje się przez około 36–48 h18. 48-godzinny schemat przeciwbóliczy miał na celu osłonę tego wczesnego okresu pooperacyjnego, a poznawcze testy behawioralne rozpoczęto w 3. dobie po operacji, po zakończeniu leczenia przeciwbóliczego, aby zmniejszyć potencjalny wpływ bezpośredniego bólu pooperacyjnego. Test otwartego pola był stosowany w eksperymentalnych badaniach nad POCD w celu oceny spontanicznej aktywności lokomocyjnej oraz ustalenia, czy ograniczona lokomocja może zakłócać wyniki testów poznawczo-behawioralnych19,20. W związku z tym w 3. dobie po operacji, przed oceną poznawczą, przeprowadzono test otwartego pola oraz analizę chodu. Nie zaobserwowano istotnych różnic międzygrupowych w aktywności lokomocyjnej w teście otwartego pola ani w parametrach chodu, co sugeruje, że późniejsze różnice poznawczo-behawioralne prawdopodobnie nie wynikały głównie z jawnych zaburzeń ruchowych. Jednakże, ponieważ nie oceniano bezpośrednio spontanicznego bólu pooperacyjnego i dyskomfortu w ranie, nie można całkowicie wykluczyć ich resztkowego wpływu na wyniki behawioralne. Przyszłe badania mogłyby obejmować bezpośrednią ocenę spontanicznego bólu pooperacyjnego.
Podsumowując, niniejszy protokół zapewnia praktyczne podejście eksperymentalne do badania wczesnych zaburzeń poznawczych po operacji u starych myszy po laminektomii na poziomie L5. Może on zostać wykorzystany do badania wyników behawioralnych i mechanizmów leżących u podstaw upośledzenia poznawczego związanego z operacją kręgosłupa, a także do oceny interwencji mających na celu zapobieganie lub redukcję pooperacyjnych zaburzeń poznawczych. Walidacja w większych kohortach oraz w niezależnych laboratoriach pozwoliłaby na dalsze potwierdzenie stabilności i odtwarzalności tego modelu.