Summary
Ce protocole décrit la labyrinthectomie chirurgicale d’un rat, qui est une méthode utile pour étudier le système vestibulaire.
Abstract
Afin d’étudier le système vestibulaire ou le processus de compensation vestibulaire, un certain nombre de méthodes ont été développé pour endommager vestibulaire, y compris une labyrinthectomie chirurgicale ou chimique et neurectomie vestibulaire. Labyrinthectomie chirurgicale est une méthode relativement simple, fiable et rapide. Nous décrivons ici la technique chirurgicale pour rat labyrinthectomie. Une postauricular incision est pratiquée sous anesthésie générale pour exposer le conduit auditif externe et la membrane tympanique, après quoi le tympan et les osselets sont supprimés sans l’étrier. L’artère de l’étrier, qui se situe entre l’étrier et la fenêtre ovale, est une structure vulnérable et doit être préservé pour obtenir un champ clair chirurgical. Un trou de fenêtre le vestibule est fait avec une fraise de 2,1 mm foret supérieur de l’étrier. Puis, 100 % d’éthanol est injecté à travers ce trou et aspiré plusieurs fois. Une dissection minutieuse sous un microscope et un contrôle minutieux du saignement sont essentiels pour obtenir des résultats fiables. Symptômes de perte vestibulaire, comme un nystagmus, inclinaison de la tête et un mouvement de roulis, sont vus immédiatement après la chirurgie. Le test de chaise rotarod ou rotation peut être utilisé pour la fonction vestibulaire doit être évaluée objectivement et quantitativement.
Introduction
L’organe vestibulaire est essentiel pour le contrôle de balance et oculaires. Une fonction vestibulaire normale dépend des signaux afférents symétriques des organes vestibulaire de l’oreille interne deux. Hypofonction vestibulaire ou perte provoque le vertige, nystagmus et déséquilibre postural. Après lésion aiguë, la fonction vestibulaire récupère spontanément en quelques jours, un processus appelé compensation vestibulaire1,2. La compensation vestibulaire des déficits statiques est un processus de récupération lié au déséquilibre de l’activité spontanée de repos entre les noyaux vestibulaires homolatéral et controlatéral. La compensation vestibulaire des déficits dynamiques est obtenue principalement par l’intermédiaire des substitutions sensoriels et comportementaux (à l’aide des entrées visuelles ou somesthésiques)3. Ces processus sont attrayants pour la plasticité neuronale études4,5.
Un certain nombre de méthodes ont été développé pour étudier le système vestibulaire et les mécanismes qui sous-tendent la plasticité neuronale au cours de compensation vestibulaire, comme labyrinthectomie chirurgicale et chimique et neurectomie vestibulaire5,6 ,7,8. Neurectomie vestibulaire est une certaine façon à induire la perte vestibulaire complète, mais c’est une procédure plus difficile et plus invasive et peut provoquer des lésions cérébrales8,9. Cette méthode nécessite une plus grande dextérité chirurgicale et prend plus de temps que labyrinthectomie. Labyrinthectomie chimique notamment gentamycine, arsanilate et tétracaïne, est plus facile et peut produire des résultats fiables10,11,12. Toutefois, la cochlée peut-être également être endommagée et perte vestibulaire peut se développer au fil du temps,11. En outre, les effets des produits chimiques sur le cerveau, ce qui devrait être préservée pour une évaluation précise, ne sont pas claires. Labyrinthectomie chirurgicale a été introduite dans les études animales en 184215 et a été signalée chez le rat en 1936,16. Cette technique a depuis été utilisée dans de nombreux animaux études5,17,18,19. Labyrinthectomie chirurgicale est une méthode fiable et relativement simple de propre. 13 , 14 par ailleurs, les symptômes de lésions vestibulaires sont vus immédiatement après la chirurgie. Nous décrivons ici notre technique chirurgicale pour rat labyrinthectomie.
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Protocol
Cette étude a été réalisée conformément aux institutionnels animalier et utilisation Comité de Seoul National University Hospital (14-0148-C1A1), qui est accrédité par l’Association pour l’évaluation et l’Accreditation of Laboratory Animal Care International.
Remarque : Les expériences ont été effectuées sur des rats mâles Sprague-Dawley (SD) de 7 à 8 semaines (200/250 g). Chaque animal a été acclimaté aux conditions de laboratoire pour 1 semaine avant le début de l’expérience. Les animaux étaient logés dans une pièce à température et humidité contrôlées avec une constante de 12-h:12-h lumière : obscurité cycle avec libre accès à la nourriture et l’eau.
1. labyrinthectomie
- Couvrir les instruments chirurgicaux stérilisés à l’autoclave avec un tampon stérile. Désinfecter la zone de fonctionnement avec l’éthanol à 70 %. Utilisez un drap stérile et maintenir des conditions stériles pendant la chirurgie.
- Porter une robe, masque (à couvercle nez et la bouche), cap (pour couvrir la tête) et une paire de gants stériles. Les instruments chirurgicaux doivent seulement entrer en contact avec des surfaces stériles.
- Injecter l’anesthésique zolazepam tiletamine (40 mg/kg de poids corporel) par voie intramusculaire dans la cuisse médiale ou par voie intrapéritonéale et de xylazine (10 mg/kg de poids corporel) par voie intramusculaire ou par voie intrapéritonéale.
Remarque : Autres modes d’anesthésie générale, y compris l’inhalation isoflurane, peuvent également servir. - Placez le rat sur un coussin chauffant (initialement fixé à 42 ° C). Appliquer pommade ophtalmique lubrifiante pour les deux yeux du rat pour prévenir le dessèchement des yeux sous anesthésie.
- Placez le rat sur son côté droit. Raser la fourrure dans le domaine chirurgical avec tondeuses à cheveux. Désinfecter le site avec l’éthanol à 70 %.
- Injecter par voie sous-cutanée du chlorhydrate de lidocaïne 1 % dans la zone de gauche rétroauriculaires.
- À l’aide d’une lame de bistouri #15, faire une incision de rétroauriculaires ~5.0 cm. Séparer les muscles et fascia pour exposer le conduit auditif externe avec des ciseaux Iris (Figure 1 a). Ouvrez légèrement le conduit auditif externe à l’aide de la lame #15 ou les ciseaux Iris (Figure 1 b). Largement exposer la membrane tympanique (Figure 2 a).
- Sous un microscope (7,5 X ou 12,5 X), retirer la membrane du tympan et les osselets à l’exception de l’étrier, à l’aide de la pince. Détacher les muscles sur la crête de la lambdoïde avec la lame #15 ou les ciseaux Iris (Figure 2 b).
- L’aide d’une perceuse à basse vitesse (< 3000 tr/min) avec une fraise diamantée (2.1 ou 1,4 mm), percer l’OS bulla tympanique autour du point de sortie du nerf facial (Figure 3 a). Identifier l’artère stapédiens. Prendre soin de ne pas pour endommager l’artère stapédiens pendant le processus de forage.
- Continuer le vestibule supérieur à l’artère stapédiens de forage et exposer la fenêtre ronde et le canal osseux de semicirculaire latéral. Ouvrez le canal semicirculaire latéral près de son ampoule. Continuer le forage dans le plan du canal semicirculaire latéral et percer l’ampoule du canal semicirculaire supérieur.
- Aspirer le contenu du vestibule à l’aide d’une aiguille 18 G ou 22-G. Injecter et aspirer 1 cm3 d’éthanol à 100 % 3 x.
- Fermer les muscles et la peau en deux couches avec des sutures interrompus simples.
- Ne laissez pas un animal sans surveillance jusqu'à ce qu’il a repris connaissance suffisante pour maintenir le décubitus sternal. Garder le rat au chaud jusqu'à ce qu’elle réveille à l’aide d’un coussin chauffant ou une lampe chauffante. Après le réveil, déplacez le rat à une cage individuelle dans une pièce mettant en vedette les conditions ambiantes habituelles.
- Administrer les antibiotiques (par exemple, Cefazoline 20 mg/kg, triméthoprime-sulfamide 100 µL par voie sous-cutanée, ou pénicilline 300 000 IU) selon les besoins au jour 1 ; analgésique (pas un opioïde ; par exemple, Metacam 2 mg/kg, carprofène 5 mg/kg par voie sous-cutanée) peut également être donné.
2. sham chirurgie
- Pour la chirurgie d’imposture en tant que contrôle, exécutez les procédures chirurgicales et post-chirurgicale (selon l’article 1), y compris l’exposition du conduit auditif externe et la membrane tympanique (étape 1.7), la suppression de la membrane du tympan et les osselets et le détachement des muscles sur la lambdoïde ridge (étape 1.8), mais ne pas ouvrir le canal semicirculaire ou injecter de l’éthanol.
3. vérifier la perte de la fonction vestibulaire
Remarque : La perte de la fonction vestibulaire peut être évaluée à l’aide de deux tests de la fonction comportementaux ou vestibulaire. 13 , 17 , 18 tests comportementaux incluent l’évaluation de l’asymétrie posturale et un nystagmus.
- Identifier une asymétrie posturale qui comprend spontanée ou induite baril-rouler, tomber sur le côté gauche, ou se déplacer tout en se penchant vers le côté lésé18. Voir la vidéo 1.
- Identifier un nystagmus par une inspection visuelle des mouvements oculaires volontaires. Lorsqu’un nystagmus spontané est absent dans l’état de repos, souffler doucement aérien au-dessus de la tête de l' animal18. Voir la vidéo 2.
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Representative Results
Le succès de la chirurgie a été validé par des tests comportements. Tous les animaux ont montré le comportement typique d’une perte unilatérale de la fonction vestibulaire. Laminage à baril spontanée était évidente immédiatement après la chirurgie, étant évoquée par une bouffée d’air sur la tête ou une légère pression pour le corps dans la phase précoce de la récupération (vidéo 1). 3 jours après la chirurgie, les animaux se déplaçait penché vers le côté lésé avec occasionnels tombe sur le côté gauche. Un nystagmus spontané a été observé au bout de 2 jours (Video 2). Un nystagmus évoqué a été observé au bout de 3 jours.
La chirurgie généralement requise < 30 min. Au cours des 50 cabinets de consultation, 2 rats sont morts au cours de l’opération et 3 dans 1 d de la chirurgie. Dans l’ensemble, le taux de pertes était de 10 % (5 décès pendant/après 50 interventions chirurgicales). Tous les décès ont été causés par une lésion de l’artère stapédiens. Nous avons noté aucun mort retardée et pas d’infection dans la semaine. Pendant plusieurs jours après la chirurgie, les rats peuvent montrer une mauvaise orale d’admission et perte de poids.
Figure 1 : auriculaire après incision de l’oreille gauche. (A) A postauricular incision a été faite, et le nerf facial (↑) a été identifié entre le muscle temporal (*) et le muscle sternomastoïdien (†). (B) puis, le conduit auditif externe (↑) a été légèrement ouverte et le cartilage de l’oreille externe a été séparé de l’OS pyramidal. La barre d’échelle de 2 mm s’applique à tous les panneaux. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : exposition de la paroi osseuse du vestibule. (A) après l’ouverture du conduit auditif externe large, le marteau (*) a été observé sous la membrane tympanique. (B) après le retrait de la membrane du tympan et les osselets (à l’exception de l’étrier), le promontoire cochléaire (*) a été identifié et les muscles sur la crête de la lambdoïde élevées (†). La barre d’échelle de 2 mm s’applique à tous les panneaux. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : fenestration vestibulaire. (A) après que le retrait de la paroi postérieure et latérale de la cavité tympanique, l’os autour du point de sortie du nerf facial a été foré. L’artère stapédiens (↑) et la fenêtre ronde (Δ) au-dessus du promontoire cochléaire (*) ont été exposés. (B) après que reforage l’abside latérale, l’ampoule des canaux semi-circulaires se manifeste dans le vestige vestibulaire (↑), étant l’emplacement inférieur du promontoire cochléaire (*). La barre d’échelle de 2 mm s’applique à tous les panneaux. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Vidéo 1. Baril spontanée roulant. Le rat de SD qui a subi une labyrinthectomie d 2 a déjà montré spontanée baril roulant. S’il vous plaît cliquez ici pour voir cette vidéo. (Clic droit pour télécharger.)
Vidéo 2. Un nystagmus spontané. Le rat de SD qui a subi une labyrinthectomie d 2 a déjà montré un nystagmus spontané. S’il vous plaît cliquez ici pour voir cette vidéo. (Clic droit pour télécharger.)
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Discussion
Cette technique est une méthode utile pour la création de perte soudaine, permanente et complète de la fonction vestibulaire. Cela pourrait servir à étudier les pathologies vestibulaires, tels que la névrite vestibulaire, une tumeur acoustique et la maladie de Ménière. De nombreuses études ont utilisé cette technique pour étudier la plasticité neuronale des noyaux vestibulaires ou les processus centraux liés5,17,18,19.
The Most des étapes cruciales pour la chirurgie réussie sont 1) la préservation de l’artère stapédiens, 2) un forage attention à la position précise et le contrôle de saignement 3) méticuleux. Une large incision postauricular peut provoquer une grande externe plaie, qui perturbe le mouvement de la jambe sur le côté traité. Cependant, une petite incision limite le champ opératoire et rend l’opération prendre plus de temps. Une rétraction correcte est essentielle pour maintenir un suffisant vue chirurgical13. Après l’incision postauricular, le nerf facial peut être identifié ci-dessus la bulle tympanique et entre le muscle digastrique et le muscle sternocléidomastoïdien, en cours d’exécution antérieure-bas du visage. L’artère rétroauriculaires et le nerf grand auriculaire courir dans la direction opposée. D’endommager le nerf facial provoque une paralysie faciale après l’intervention. Pour parvenir à une plus large vue chirurgicale et éviter une lésion de l’artère d’étrier, nous préférons retirer la paroi du conduit auditif externe supérieure, puis approche supérieure de l’étrier artère17,19. Cette approche est associée à un risque accru d’infection par rapport à l’approche ventrolatérale, qui ne dispose pas de l’ouverture de la paroi du conduit auditif externe ou de la suppression de la membrane tympanique (qui expose l’oreille moyenne à l’externe environnement). Dans notre expérience, les séquelles à long terme (la performance animale générale, ses habitudes alimentaires et de consommation d’alcool, la reprise du gain de poids et l’état de l’infection) ne diffèrent pas notamment entre les animaux soumis à l’approche de transtympanic décrite ici et l’approche ventrolatérale17,20. Ouverture de la bulle tympanique peut endommager le muscle attaché et parfois entraîner des saignements. Chez le rat, l’artère étrier traverse à proximité du site de fenestration vestibulaire. Chez l’homme, cependant, l’artère étrier disparaît au cours de l’embryogenèse. Lorsque le champ opératoire est étroit, il n’est pas facile de contrôler le saignement et le domaine peut rapidement se remplir de sang. Pour éviter cela, certains auteurs coagulent l’artère de l’étrier avant de faire le trou. Bien que son rôle n’est pas clair, certains auteurs préfèrent ne pas coaguler l’étrier artère14 parce qu’il peut fournir l’oreille interne, système nerveux central (le géniculé, lemnisque médial et corps trapézoïde) et du nerf facial dans le rat14 ,21. Si le saignement se produit, nous comprimer l’artère avec un petit coton tige et ensuite utiliser la coagulation électrique avec aspiration suffisante.
Une bavure de petite taille est utile pour faire un trou dans le vestibule. Un petit crochet ou l’aiguille pourrait être utilisé au lieu d’une bavure. Un système de forage mécanique entraîne un traumatisme moins fenestration et permet d’obtenir des résultats cohérents. Sans irrigation de l’éthanol, nous avons observé des réponses comportementales variables après la labyrinthectomie13,17. Aspiration et irrigation de l’éthanol s’assurer que le labyrinthe est endommagé en phase terminale. 13 blunt coagulation électrique du nerf vestibulaire peut être effectuée via ce trou22. Grossissement approprié est essentiel, et un microscope est obligatoire dans la plupart des cas.
L’oreille moyenne et interne également endommagées au cours de la labyrinthectomie, aboutissant à la surdité. Il n’y a aucun moyen de conserver l’oreille interne en toute sécurité. Labyrinthectomie chimique peut préserver audience de l’animal, mais donne des résultats variables8. Neurectomie vestibulaire peut également endommager le nerf cochléaire8. Pour effectuer l’opération fictive dans le groupe témoin, nous avons supprimé le tympan et les osselets sans l’étrier, qui a abouti à auditive de conduction doux sans aucun dommage vestibulaire13.
Plusieurs tests de la fonction vestibulaire et comportementaux peuvent servir à confirmer que la labyrinthectomie a été opérée avec succès13,14. Immédiatement après l’intervention, on peut observer une déviation oblique de le œil. Après la récupération de l’anesthésie, un nystagmus spontané, un mouvement de roulis et inclinaison de la tête sont visibles. Rotation par pendaison de queue est la plus fiable de17,test20. Ces déficits récupérer lentement au sein de plusieurs jours17,20. Nystagmus spontané avec un mouvement rapide vers le côté controlatéral disparaîtra au bout de 3-4 jours après l’intervention. L’inclinaison de la tête restera pendant plusieurs mois. Tests de la fonction vestibulaire, comme un test de rotation fauteuil ou un test rotarod, peut fournir plus objectives et quantitatives23,24.
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Disclosures
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Acknowledgments
Cette recherche a été financée par une subvention de la Corée Health Technology R & D Project à travers la Corée santé Industrie développement Institut (KHIDI), financé par le ministère de la santé et le bien-être, la République de Corée (numéro de licence : HI15C2651).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ASPIRATOR KB-012 | KOH BONG & CO., LTD. | KB-012 | Medical aspirator |
| Blade: #15 | Fine Science Tools | #10015-00 | Blades for #7 Scalpel Handles, #15 |
| Carbon Steel Burrs | Fine Science Tools | #19007-05 | shaft diameter: 2.3 mm, length: 44 mm, package of 10 burrs |
| Carl Zeiss Surgical GmbH | Carl Zeiss | #6627100863 | Surgical microscope |
| Dumont #3c | Fine Science Tools | #11231-20 | Standard tip 0.17 x 0.10 mm, 11 cm |
| Dumont #5SF | Fine Science Tools | #11252-00 | |
| Dumont #7B | Fine Science Tools | #11270-20 | Serrated 0.17 x 0.10 mm, 11 cm |
| Extra Fine Bonn: straight | Fine Science Tools | #14084-08 | Iris scissors, best suited for microdissection under high magnification |
| Fine Iris Scissors: straight | Fine Science Tools | #14094-11 | Made from martensitic stainless steel, combined with molybdenum and vanadium |
| Finger Loop Ear Punch | Fine Science Tools | #24212-01 | 1 mm. Provides stability and control for researchers using the numbering system |
| Hartman | Fine Science Tools | #13002-10 | Tip width: 1 cm, serrated, 10 cm |
| Short Scalpel Handle #7 Solid | Fine Science Tools | #10003-12 | #7 short, 12 cm |
| Small Vessel Cauterizer | Fine Science Tools | #18000-03 | Replacement tip, straight knife, keeps bleeding to a minimum and therefore provides a surgical field clear of clamps and hemostats |
| Strong 207S | SAESHIN | 207S | Powerful torque at low speed, available with speed or on/off foot controller |
| Suction Tubes | JEUNGDO B&P CO., LTD. | H-1927-8 | Frazier, 18 cm |
| VICRYL | ETHICON | W9570T | Synthetic absorbable sterile surgical suture |
| Weitlaner-Locktite | Fine Science Tools | #17012-13 | Maximum spread: 4.5 cm, 2 x 3 blunt teeth, 11 cm |
| Zoletil | Virbac, France | Tiletamine-zolazepam | |
| Rompun | Bayer | Xylazine | |
| Rimadyl | Pfizer | Carprofen | |
| Septra | Pfizer | Trimethoprim-sulfonamide |
References
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