Chirurgiczna sympatektomia lędźwiowa u myszy
5 lipca 2024
Ten manuskrypt przedstawia protokół chirurgicznego usuwania zazwojowych neuronów współczulnych odcinka lędźwiowego u myszy. Procedura ta ułatwi wiele badań mających na celu zbadanie roli unerwienia współczulnego w dystalnych celach tkankowych.
Nasze badania koncentrują się na plastyczności neuronów współczulnych. Niektóre z pytań, które nas interesują, obejmują sposób regeneracji aksonów współczulnych po zwojach w porównaniu z innymi typami neuronów. A także w jaki sposób integracja współczulna reguluje funkcję dystalnych tkanek, które unerwiają.
Współczulny układ nerwowy jest dobrze znany z tego, że jest odpowiedzialny za szeroki zakres mechanizmów homeostatycznych. Niedawno odkryto, że współczulny układ nerwowy jest również ważny dla utrzymania integralności i funkcji połączeń nerwowo-mięśniowych. Jest to fundamentalne odkrycie, które wymaga ponownego wyobrażenia sobie klasycznego interfejsu nerwowo-mięśniowego.
Ustaliliśmy, że zaganglionowe neurony współczulne lędźwiowe nie regenerują się w odpowiedzi na klasyczne interwencje regeneracji nerwów, takie jak stymulacja elektryczna i zmiany kondycjonujące. Jest coś z natury innego w tej klasie neuronów w porównaniu z neuronami ruchowymi i czuciowymi. Zastosowanie chirurgicznej sympatektomii lędźwiowej pozwala na anatomicznie specyficzną ablację pozazwojowego układu współczulnego, który unerwia kończyny dolne.
Chociaż sympatektomia chemiczna jest możliwa, zastosowanie metody chirurgicznej ogranicza efekty niezamierzone, a także potencjał regeneracji. Powszechne zastosowanie chirurgicznej sympatektomii lędźwiowej pozwoliło na badania nad rolą unerwienia współczulnego w wywołanych wysiłkiem fizycznym zmianach metabolicznych w mięśniach. Protokół ten można również dostosować do ekstrakcji tych zwojów w celu hodowli komórek neuronalnych, a także do eksperymentów śledzenia wstecznego na zwierzętach pośmiertnych.
Aby rozpocząć, umieść znieczuloną mysz na stole operacyjnym. Przykryj mysz sterylną serwetą chirurgiczną z centralnym otworem. Za pomocą ostrych nożyczek i pęsety z cienką końcówką wykonaj nacięcie w linii środkowej od około jednego milimetra powyżej poziomu syntezy łonowej do około dwóch milimetrów poniżej żeber.
Zidentyfikuj powięź w linii środkowej między obustronnymi mięśniami prostymi brzucha. Za pomocą pęsety unieś mięśnie brzucha z dala od leżących poniżej narządów i przetnij wzdłuż liniowej alba, aby wejść do jamy brzusznej. Za pomocą szwów 5-O cofnij mięśnie brzucha i skórę na boki.
Połóż sterylny bawełniany kwadrat nasączony sterylnym roztworem soli fizjologicznej na zasłonie leżącej wyżej i na lewo od nacięcia. Za pomocą dwóch sterylnych aplikatorów z bawełnianą końcówką wypchnij okrężnicę i jelito cienkie częściowo na nasączony solą fizjologiczną bawełniany kwadrat, upewniając się, że jelito ślepe i wyrostek robaczkowy znajdują się poza jamą brzuszną. Przykryj odsłonięte jelita innym wacikowym kwadracikiem nasączonym solą fizjologiczną.
Za pomocą zamkniętej pęsety odchyl okrężnicę zstępującą w lewo, aby odsłonić aortę brzuszną i żyłę główną dolną. Następnie za pomocą pęsety podnieś naczynia brzuszne, otaczając tkankę łączną. I ostrożnie umieść nylonowy szew 5-O przez tkankę łączną.
Po założeniu szwu odchyl naczynia brzuszne w lewo. Za pomocą pęsety bez ogródek przeanalizuj całą leżącą nad nią powięź, aby uwidocznić trójkąt z dwoma bokami składającymi się z odchylonych naczyń brzusznych i trzeciego boku zdefiniowanego przez linię środkową myszy. Następnie bez ogródek rozetnij całą leżącą nad nią powięź, aby odsłonić zwoje.
W tym trójkącie wyobraź sobie czworokąt otoczony górną lewą tętnicą nerkową, linią środkową zwierzęcia i naczyniami brzusznymi po boku. A lewa tętnica jądrowa lub jajnikowa niżej. Ostrożnie tępo rozciąć pęsetą, aby wejść do tego czworokąta i zidentyfikować obustronne zwoje L2.
Następnie za pomocą pęsety chwyć dolną część widocznych obustronnych zwojów i pociągnij w górę. Po osiągnięciu wymaganej hemostazy należy zdjąć szew przytrzymujący naczynia brzuszne na miejscu. Za pomocą dwóch sterylnych aplikatorów z bawełnianą końcówką ostrożnie włóż przekierowane jelita do jamy brzusznej.
Za pomocą szwu wchłanialnego 5-O wykonaj ścieg biegowy, aby przybliżyć mięśnie brzucha. Na koniec, za pomocą nylonowego szwu 5-O, zamknij skórę prostymi przerywanymi szwami. Po usunięciu zwojów nerwowych reakcja pocenia się spowodowana pilokarpiną znacznie się zmniejszyła do siódmego dnia po operacji.
Barwienie hydroksylazą tyrozyny wykazało, że chirurgiczna sympatektomia odcinka lędźwiowego zmniejszyła liczbę aksonów współczulnych w nerwie kulszowym do 21. dnia po operacji, podczas gdy gęstość ciężkiego łańcucha neurofilamentu była w dużej mierze nienaruszona.
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia protokół chirurgiczny usuwania pozaganglionalnych neuronów współczulnych odcinka lędźwiowego u myszy. Podejście to ułatwia badania nad rolą unerwienia współczulnego w tkankach dystalnych, ze szczególnym uwzględnieniem różnic regeneracyjnych w porównaniu z innymi typami neuronów.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Układ nerwowy współczulny
- Regeneracja neuronów
Wstęp
- Badanie plastyczności neuronów współczulnych.
- Aksony współczulne postganglionarnej wykazują unikalne właściwości regeneracyjne.
- Nowe spostrzeżenia dotyczące współczulnej regulacji integralności złącza nerwowo-mięśniowego.
- Znaczenie metod ablacji chirurgicznej w badaniach ukierunkowanych.
Cel badania
- Opracowanie udoskonalonej metody chirurgicznej dla lędźwiowej sympatektomii.
- Zbadanie wpływu unerwienia współczulnego na zmiany metaboliczne w mięśniach.
- Stworzenie podstawy dla przyszłych badań nad kulturą neuronów i śledzeniem szlaków nerwowych.
Zastosowane metody
- Główna platforma obejmuje podejście chirurgiczne do przeprowadzania sympatektomii lędźwiowej u znieczulonych myszy.
- Model biologiczny obejmuje postganglioniczne neurony współczulne lędźwiowe.
- Metoda ta eliminuje ryzyko efektów poza نطاقiem docelowym związanych z chemicznymi sympatektomiami.
- Kroki obejmują nacięcie brzucha w linii środkowej, odciągnięcie mięśni oraz identyfikację zwojów.
- Harmonogram obejmuje pooperacyjne oceny reakcji nerwów współczulnych po zabiegu.
Główne wyniki
- Chirurgiczne usunięcie zwojów doprowadziło do znacznego zmniejszenia reakcji potowej w siódmym dniu.
- Barwienie na tyrozynohydroksylazę ujawniło zmniejszenie gęstości aksonów współczulnych w nerwie kulszowym w dwudziestym pierwszym dniu.
- Gęstość ciężkich łańcuchów neurofilamentów pozostała w dużej mierze niezmieniona.
- Wyniki wskazują na unikalne wyzwania regeneracyjne, z jakimi mierzą się neurony współczulne.
Wnioski
- Niniejsze badanie umożliwia ukierunkowaną analizę funkcjonowania współczulnego układu nerwowego.
- Zastosowana technika chirurgiczna ułatwia zrozumienie mechanizmów regeneracji neuronów.
- Wnioski z badania mają znaczenie dla eksploracji regulacji procesów metabolicznych w odpowiedzi na unerwienie współczulne.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Chirurgiczna sympatomektomia lędźwiowa u myszy umożliwia precyzyjne badanie wpływu współczulnego układu nerwowego na funkcje i regenerację tkanek obwodowych. Ten model ukierunkowany anatomicznie wspiera mechanistyczną ocenę ryzyka we wczesnych etapach odkryć, izolując wpływ układu współczulnego na szlaki nerwowo-mięśniowe i metaboliczne. Podejście to zwiększa pewność predykcyjną w badaniach translacyjnych nad uszkodzeniami i naprawą nerwów.
Strategiczne Zastosowania w Badań i Rozwoju Biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia funkcjonalny knockout unerwienia współczulnego w celu wyjaśnienia szlaków w tkankach obwodowych.
- Wspiera biologiczną redukcję ryzyka poprzez odróżnienie regeneracji neuronów współczulnych od odpowiedzi neuronów ruchowych i czuciowych.
- Ułatwia testowanie hipotez dotyczących współczulnej regulacji integralności złącza nerwowo-mięśniowego.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Zapewnia zwalidowany system in vivo do ilościowego określania gęstości aksonów współczulnych oraz odpowiedzi potowej jako funkcjonalnych wskaźników.
- Umożliwia powtarzalną ocenę wpływu interwencji na populacje neuronów współczulnych.
- Wspiera dalsze zastosowania, takie jak hodowla komórek neuronalnych i śledzenie retrogradne w badaniach nad mechanizmami działania.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Jest zgodne z modelami uszkodzeń i regeneracji nerwów istotnymi w kontekście chorób, poprzez izolację wkładu współczulnego.
- Umożliwia zachowanie ciągłości od badań mechanistycznych na etapie odkrywania do przedklinicznej walidacji strategii terapeutycznych celujących w szlaki współczulne.
- Wspiera decyzje dotyczące rozwoju projektów z uwzględnieniem ryzyka, poprzez wyjaśnienie ograniczeń regeneracyjnych neuronów współczulnych.
Integracja potoku i przepływu pracy
Ten model chirurgiczny wpisuje się w kontinuum od wczesnej fazy odkrywania do badań przedklinicznych, umożliwiając ukierunkowaną weryfikację hipotez oraz ograniczanie ryzyka mechanistycznego przed identyfikacją wiodących związków lub rozpoczęciem badań translacyjnych.
- Biologia odkrywcza: Izoluje funkcje neuronów współczulnych w celu weryfikacji hipotez dotyczących regulacji tkanek obwodowych.
- Przesiewanie: Dostarcza wyników ilościowych, takich jak odpowiedź potowa i gęstość aksonów, do analizy porównawczej.
- Analityka: Umożliwia statystyczną ocenę efektów interwencji w zakresie regeneracji i funkcji układu współczulnego.
- Badania translacyjne: Łączy odkrycia mechanistyczne z przedklinicznymi modelami uszkodzeń i naprawy nerwów.
- Zastosowania w przedsiębiorstwie: Oferuje reużywalną platformę in vivo do różnorodnych badań nad rolami układu współczulnego.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwa
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad neuronami współczulnymi.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzowaną, powtarzalną i anatomicznie specyficzną ablację dróg współczulnych.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań poprzez wyjaśnienie wpływu układu współczulnego na regenerację obwodową.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację celów terapeutycznych związanych z unerwieniem współczulnym w oparciu o analizę ryzyka.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w technikach mikrosurgicalnych oraz w anatomicznej identyfikacji zwojów lędźwiowych.
- Wymaga dostępu do instrumentarium chirurgicznego i infrastruktury monitorowania pooperacyjnego.
- Konieczna jest standaryzacja międzyzespołowa w celu zapewnienia powtarzalności wyników funkcjonalnych i histologicznych.
- Możliwość adaptacji do pokrewnych modeli gryzoni w celu uzyskania szerszej istotności translacyjnej.
- Ograniczenia obejmują potencjalne powikłania chirurgiczne oraz konieczność precyzyjnego określenia czasu przeprowadzenia ocen pooperacyjnych.
