Aksotomia nerwu twarzowego u myszy: model do badania reakcji neuronów ruchowych na uraz
February 23rd, 2015
Prezentujemy protokół chirurgiczny szczegółowo opisujący, jak wykonać aksotomię cięcia lub zgniecenia nerwu twarzowego u myszy. Akskotomia nerwu twarzowego może być wykorzystana do badania fizjologicznej reakcji na uszkodzenie nerwu i testowania technik terapeutycznych.
Ogólnym celem tej procedury jest ekssodomizacja nerwu twarzowego w celu zbadania uszkodzenia nerwów obwodowych. Nerw twarzowy pochodzi z mostu pnia mózgu i wychodzi z czaszki przez rylc. Otwór wyrostka sutkowatego nerw następnie rozgałęzia się na swoje główne składniki.
Po odsłonięciu nerw jest autotomizowany przy jego wyjściu z otworu wyrostka sutkowatego rylcowego. Dwa główne punkty orientacyjne pomagają zlokalizować nerw twarzowy. Pierwszym z nich jest kanał słuchowy, który składa się z perłowo-białych płytek chrzęstnych połączonych cienką błoną.
Drugi to przedni brzuch mięśnia dwubrzuścowego, który leży na szczycie nerwu i jego wyjścia z otworu wyrostka sutkowatego rylcowego. Po uszkodzeniu nerwu twarzowego naukowiec może badać wiele czynników, takich jak śmierć neuronu mo lub ekspresja genów. Model uszkodzenia nerwu twarzowego jest jednym z najlepiej scharakteryzowanych modeli uszkodzenia nerwów obwodowych.
Zaletami tej techniki są jej prostota, wysoka powtarzalność i brak wpływu na funkcje życiowe wynikające z późniejszego paraliżu twarzy. Dodatkowo, ze względu na wysoce symetryczną naturę układu nerwowego, nieuszkodzona strona może służyć jako sparowana kontrola wewnętrzna dla twoich eksperymentów. Aby utrzymać stosowanie technik aseptycznych podczas całej tej procedury, upewnij się, że wszystkie narzędzia są autoklawowane i masz przygotowany sterylizator z kulkami szklanymi do sterylizacji narzędzi między operacjami.
Przygotuj stół operacyjny, umieszczając wkładkę chłonną na poduszce grzewczej, ustawiając mikroskop i przyklejając stożek nosowy tak, aby wyrównał się z krawędzią pola widzenia. Po znieczuleniu myszy upewnij się, że mysz nie reaguje fizycznie na manipulacje, w tym szczypanie palca u nogi. Następnie przenieś strumień gazu z komory anestezjologicznej do stożka nosowego i nałóż maść wzgórzową.
Umieść mysz po lewej stronie nad podkładkami chirurgicznymi z podgrzewaną podkładką poniżej. Stale monitoruj oddech zwierzęcia i w razie potrzeby dostosuj przepływ fluoru ISO, aby utrzymać znieczulenie. Następnie, aby odsłonić pole operowane, przyklej prawe ucho do stożka nosowego.
Żyła uszna tylna powinna być widoczna biegnąca w poprzek ucha. Następnie zwilż futro 70% etanolem i ogol wzrok. Po usunięciu sierści oczyść skórę trzema naprzemiennymi peelingami z jodu i 70% etanolu z dokładnie oczyszczonym wzrokiem.
Kontynuuj operację. Upewnij się, że usta są ustawione prostopadle na boku, tak aby żyła ucha przebiegała poziomo. To znacznie ułatwi odnalezienie nerwu twarzowego.
Aby określić miejsce pierwszego nacięcia, prześledź tylną żyłę uszną od ucha do obszaru za wypukłością ucha. Następnie za pomocą nożyczek sprężynowych wykonaj czteromilimetrowe nacięcie, dwa do trzech milimetrów za wypukłością w celach dydaktycznych. To nacięcie zostanie powiększone, aby odsłonić leżącą pod spodem anatomię.
Teraz wykonaj rozwarstwienie podskórnej tkanki tłuszczowej i powięzi. Naczynia krwionośne i mięśnie mogą zostać łatwo uszkodzone nożyczkami. Jeśli wystąpi krwawienie.
Uciskaj sterylnym wacikiem przez co najmniej 30 sekund. Jeśli nastąpiła znaczna utrata płynów, wstrzyknąć do pół mililitra soli fizjologicznej dootrzewnowej za pomocą igły o rozmiarze 25 lub 27. Teraz zlokalizuj nerw twarzowy za pomocą kluczowych punktów orientacyjnych.
Nerw dodatkowy rdzenia jest powierzchowny w stosunku do nerwu twarzowego i można go zobaczyć przemieszczającego się z rozpieszczonej części czaszki. Aby unerwić mięsień czworoboczny, zidentyfikuj chrzęstny przewód słuchowy. Jest perłowobiały i można go zobaczyć rostralnie do nerwu twarzowego.
Nerw twarzowy owija się wokół rozpieszczonej części przewodu słuchowego. Następnie zidentyfikuj brzuch mięśniowy przedniego mięśnia dwubrzuścowego, który leży na wierzchu i rozpieszczaj nerw twarzowy. Przeprowadź sekcję pod tą strukturą, aby odsłonić nerw twarzowy.
Jest to solidna biała struktura, przylegająca do warstwy leżącej pod spodem powięzi. Zidentyfikuj główne gałęzie nerwu twarzowego. Prześledź je grzbietowo do ich pochodzenia z otworu wyrostka sutkowatego rylcowego.
Użyj cienkich kleszczy, aby przytrzymać otwarte miejsce, jednocześnie używając końcówki wiosennych nożyczek do preparowania wzdłuż ścieżki nerwów twarzowych. Kostny wyrostek sutkowaty Raymonda może być wyczuwalny przez kleszcze. Teraz zidentyfikuj pień nerwu twarzowego, aby zmiażdżyć nerw.
Ściskaj go cienkimi kleszczami przez 30 sekund ze stałym naciskiem. Spowoduje to przecięcie wszystkich aksonów. Następnie powtórz kompresję pod prostopadłym kątem przez kolejne 30 sekund.
Utrzymuj stałą presję między eksperymentami. Teraz, gdy odpowiednie anatomiczne punkty orientacyjne zostały zidentyfikowane, zademonstruję bardziej wyrafinowaną technikę chirurgiczną. Używając mniejszego nacięcia, prześledź tylną żyłę uszną od ucha do obszaru z tyłu wypukłości ucha i wykonaj czteromilimetrowe nacięcie, dwa do trzech milimetrów za wypukłością.
Teraz dosadnie przeanalizuj podskórną tkankę tłuszczową i powięź, wykorzystując trzy punkty orientacyjne: nerw dodatkowy rdzeniowy, kanał słuchowy i przedni brzuch mięśnia dwubrzuścowego. Odsłoń nerw twarzowy. Prześledź nerw twarzowy z powrotem w kierunku otworu wyrostka sutkowatego rylcowego, aby dotrzeć do pnia nerwu twarzowego, aby przeciąć nerw, ustabilizuj go delikatnie cienkimi kleszczami i przetnij nożyczkami.
Unikaj wywierania zbyt dużej przyczepności na nerw, ponieważ może on wychodzić z pnia mózgu. Następnie rozsuń kikuty lub usuń segment nerwu, upewniając się, że nie dojdzie do ponownego połączenia. Na koniec dokładnie sprawdź nerw i upewnij się, że jest całkowicie odcięty.
Po byłej sodomii przywróć cały tłuszcz i mięśnie do ich przybliżonych pozycji. Następnie zamknij ranę 7,5 milimetrową raną, szwami klipsowymi lub klejem cyjanoakrylowym. W razie potrzeby zastosuj w tym czasie leki przeciwbólowe, wyłącz znieczulenie i umieść mysz z powrotem w pustej klatce bez pościeli.
Podczas gdy zwierzę dochodzi do siebie, zbadaj je pod kątem oznak paraliżu twarzy, wąsy są sparaliżowane. Jeśli są odchylone z powrotem w kierunku policzka, nos będzie wyglądał na zniekształcony, a oko nie będzie mrugać w odpowiedzi na zaciągnięcie się powietrzem. Teraz, jeśli zwierzę jest samicą, umieść ją z inną samicą.
Ale jeśli mężczyzna trzyma go sam, dopóki nie powróci funkcja mrugania oczami, codziennie stosuj maść wzgórzową, aby zapobiec powikłaniom rogówkowym. W międzyczasie monitoruj mysz pod kątem oznak infekcji lub innych powikłań, aż miejsce operacji zostanie zagojone. Istnieje znaczna różnica w utracie neuronów ruchowych po byłej sodomii w oparciu o wiek i tło genetyczne myszy u zwierząt typu dzikiego, które otrzymują przecięcie nerwu twarzowego w wieku ośmiu tygodni
.Około 86% neuronów ruchowych przeżywa po 28 dniach. Otomia posteksowa. Znacznie większą utratę komórek zaobserwowano w jednym mysim modelu SOD miotroficznego stwardnienia bocznego, a także w rekombinacji immunologicznej aktywującej gen dwa nokautujący laserowe wychwytywanie myszy myszy.
Mikrodysekcję wykorzystano do wyizolowania materiału z jądra ruchowego twarzy. Udało się uchwycić całe jądro ruchowe twarzy. Alternatywnie, podjądra mogą być zbierane oddzielnie.
Technika ma dużą precyzję. Neurony ruchowe mogą być rejestrowane pojedynczo, a pozostała pigułka neurologiczna może być również pobrana do późniejszej analizy. Ilościowy PCR zastosowano do zbadania ekspresji genów w próbkach podjądrowych brzusznego podjądra przyśrodkowego, pokazanego jako linia przerywana i brzuszne boczne podjądro pokazane jako mierzona ekspresja w linii ciągłej czterech genów związanych z odpowiedzią na regenerację nerwów.
Stwierdzono pewne różnice między ich podjądrami. Ekspresja Gap 43 wykazała największą różnicę między podjądrami. Po opanowaniu tej techniki operację można zakończyć w ciągu zaledwie kilku minut.
Ważne jest, aby pamiętać o prawidłowym ustawieniu zwierzęcia, wykonaniu nacięcia we właściwym miejscu i wykorzystaniu anatomicznych punktów orientacyjnych do zlokalizowania nerwu twarzowego. Łatwo zgubić się w okolicy głowy i szyi, więc jeśli czujesz się zagubiony, po prostu zlokalizuj chrzęstny kanał słuchowy i prześledź go z tyłu, aby znaleźć nerw twarzowy.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Przegląd
Ten artykuł przedstawia protokół chirurgiczny wykonywania aksotomii przez cięcie lub zgniecenie nerwu twarzowego u myszy. Procedura ta jest niezbędna do badania fizjologicznych reakcji na uszkodzenie nerwu oraz oceny technik terapeutycznych.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Neuronauki
- Neurobiologia
- Techniki chirurgiczne
Tło
- Nerwu twarzowego jest kluczowy dla kontroli mięśni twarzy i pochodzi z mostu mózgu.
- Rozumienie reakcji na uszkodzenie nerwu może prowadzić do lepszych strategii terapeutycznych.
- Aksotomia jest powszechną metodą badania uszkodzeń nerwów obwodowych.
- Punkty odniesienia takie jak kanał słuchowy pomagają w zlokalizowaniu nerwu twarzowego podczas operacji.
Cel badania
- Aby zapewnić szczegółowy protokół chirurgiczny dla aksotomii nerwu twarzowego.
- Aby ułatwić badania nad fizjologicznymi skutkami uszkodzenia nerwu.
- Aby testować i rozwijać techniki terapeutyczne do naprawy nerwów.
Stosowane metody
- Identyfikacja nerwu twarzowego za pomocą punktów odniesienia anatomicznych.
- Ekspozycja nerwu w okolicy ujścia stylomastoidowego.
- Wykonanie aksotomii poprzez techniki cięcia lub zgniecania.
- Monitorowanie reakcji fizjologicznych po operacji.
Główne wyniki
- Protokół umożliwia konsekwentne i powtarzalne wykonanie aksotomii.
- Reakcje fizjologiczne na uszkodzenie nerwu mogą być skutecznie badane.
- Techniki terapeutyczne mogą być oceniane za pomocą tego modelu.
- Punkty odniesienia zapewniają niezawodne wskazówki dla interwencji chirurgicznej.
Wnioski
- Prezentowany protokół chirurgiczny jest cennym narzędziem dla badań neuronaukowych.
- Zwiększa zrozumienie uszkodzeń nerwów obwodowych.
- Ta metoda może pomóc w rozwoju nowych podejść terapeutycznych.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
The facial nerve axotomy model provides a reproducible platform for studying motoneuron responses to peripheral nerve injury, enabling target validation in neurodegeneration research. Its use of unilateral injury with internal contralateral control supports mechanistic de-risking and predictive confidence in preclinical studies. The model is applicable across genetically modified mice, facilitating translational biomarker assessment and pathway clarification in nerve repair programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses regarding motoneuron survival and death pathways after axonal injury.
- Operational Value: Provides a homogeneous neuronal population in the facial motor nucleus for consistent target engagement assessment.
- Scientific Value: Supports biological de-risking by quantifying cell survival and gene expression changes in defined subnuclei.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable outputs such as motor neuron counts and gene expression levels via laser microdissection and qPCR.
- Operational Value: Enables standardized, reproducible sampling of ventral medial and lateral subnuclei for comparative analysis.
- Scientific Value: Facilitates assay readiness by capturing pure neuronal populations free from glial contamination for molecular profiling.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models disease-relevant responses in SOD1 ALS and immunodeficient backgrounds to assess genotype-specific injury outcomes.
- Operational Value: Allows longitudinal tracking of reinnervation via functional recovery of whisker movement and eye blink reflex.
- Scientific Value: Supports predictive de-risking by linking molecular changes in subnuclei to regenerative gene expression like Gap 43.
Pipeline & Workflow Integration
The model integrates into discovery workflows from target validation through phenotypic screening to preclinical efficacy testing, particularly for neuroprotective or neurorestorative compounds.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on axonal injury consequences and pathway modulation in motoneurons.
- Screening: Delivers quantitative, spatially resolved molecular readouts from laser-captured subnuclei for compound screening.
- Analytics: Enables statistical comparison of gene expression and cell survival between injured and control sides using paired internal design.
- Translational Research: Connects molecular changes in facial motor nucleus to functional recovery metrics for biomarker alignment.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical platform for iterative testing of genetic and pharmacologic interventions across studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by isolating motoneuron-autonomous responses from systemic confounders.
- Operational Value: Ensures high reproducibility and low variability due to symmetric anatomy and internal control design.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing early, quantitative evidence of target engagement in neurodegeneration models.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of nerve repair candidates based on motoneuron survival and regenerative gene expression.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgery and anatomical landmark identification (ear canal, digastric muscle, spinal accessory nerve).
- Dependent on sterile instruments, microsurgical tools, and postoperative monitoring for facial paralysis and infection.
- Necessitates standardization across operators to maintain consistent crush or cut parameters and pressure application.
- Adaptation considerations include mouse age, genetic background, and laterality effects on baseline motor neuron counts.
- Practical limitations include technical challenge in nerve transection without avulsion and variability in subnuclei dissection precision.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:32
Anesthesia and Preparations
3:06
Facial Nerve Axotomy: Anatomical Demonstration and Nerve Crush
5:26
Facial Nerve Axotomy: Refined Demonstration and Nerve Cut
6:47
Closing and Recovery
7:54
Facial Nerve Repair and Gene Expression
7:54
Results: Facial Nerve Repair and Gene Expression
9:31
Conclusion
