Summary
Dit protocol beschrijft een reproduceerbare benadering van gezichtszenuwchirurgie in het rattenmodel, inclusief beschrijvingen van verschillende induceerbare patronen van letsel.
Abstract
Dit protocol beschrijft consistente en reproduceerbare methoden om axonale regeneratie en remming te bestuderen in een rat gezichtszenuwletsel model. De gezichtszenuw kan over de gehele lengte worden gemanipuleerd, van zijn intracraniale segment tot zijn extratemporere koers. Er zijn drie primaire soorten zenuwletsel gebruikt voor de experimentele studie van regeneratieve eigenschappen: zenuwverplettering, transsectie, en zenuwkloof. Het bereik van mogelijke interventies is enorm, met inbegrip van chirurgische manipulatie van de zenuw, levering van neuroactieve reagentia of cellen, en ofwel centrale of eind-orgaan manipulaties. Voordelen van dit model voor het bestuderen van zenuwregeneratie zijn eenvoud, reproduceerbaarheid, interspecies consistentie, betrouwbare overlevingskansen van de rat, en een verhoogde anatomische grootte ten opzichte van murine modellen. De beperkingen omvatten een meer beperkte genetische manipulatie ten opzichte van het muismodel en het superieure regeneratieve vermogen van de rat, zodanig dat de gezichtszenuwwetenschapper zorgvuldig tijdspunten voor herstel moet beoordelen en of de resultaten moeten worden vertaald naar hogere dieren en menselijke studies. Het ratmodel voor letsel aan het gezicht zenuw kan functionele, elektrofysiologische, en histomorfometrische parameters voor de interpretatie en vergelijking van zenuwregeneratie. Het biedt daardoor een enorm potentieel in de richting van het bevorderen van het begrip en de behandeling van de verwoestende gevolgen van gezichtszenuw letsel bij menselijke patiënten.
Introduction
Craniale zenuwletsel in het hoofd- en nekgebied kan ondergeschikt zijn aan aangeboren, infectieuze, idiopathische, iatroggeene, traumatische, neurologische, oncologische of systemische etiologieën1. Craniale zenuw VII, of de gezichtszenuw, wordt vaak beïnvloed. De incidentie van gezichtszenuw disfunctie kan aanzienlijk zijn, omdat het 20 tot 30 per 100.000 mensen per jaar2beïnvloedt. De belangrijkste motorische takken van de gezichtszenuw zijn de temporele, zygomatische, buccale, marginale mandibulaire en cervicale takken; afhankelijk van de betrokken tak, kunnen de gevolgen bestaan uit orale incompetentie of kwijlen, hoornvliesdroogheid, visuele veldobstructie secundair aan ptose, dysartrie of gezichtsasymmetrie2,3. Langdurige morbiditeit omvat het fenomeen van synkinese, of onwillekeurige beweging van een gezichtsspiergroep, met poging tot vrijwillige samentrekking van een afzonderlijke gezichtsspiergroep. Oculair-orale synkinese is de meest voorkomende van de afwijkende regeneratie als een sequela van gezichtszenuw letsel en veroorzaakt functionele stoornissen, verlegenheid, verminderd gevoel van eigenwaarde, en slechte kwaliteit van leven3. Letsel aan individuele takken dicteert de functies die selectief worden aangetast.
De klinische behandeling van letsel aan de gezichtszenuw is niet goed gestandaardiseerd en heeft behoefte aan verder onderzoek om de resultaten te verbeteren. Steroïden kunnen verlichten acute zwelling van de gezichtszenuw, terwijl Botox is nuttig voor het temporizing synkinetische bewegingen; maar, de primaire reconstructieve opties in het bewapeningvan de beoefenaar arium te betrekken chirurgische interventie door middel van zenuwreparatie, substitutie, of reanimatie3,4,5,6. Afhankelijk van het type van gezichtszenuw letsel opgelopen, de gezichtszenuw chirurg kan gebruik maken van een aantal opties. Voor eenvoudige transsectie, zenuw reanastomose is nuttig, terwijl kabel-graft reparatie is beter geschikt voor een zenuwdefect; voor een herstel van de functie kan de chirurg kiezen voor statische of dynamische reanimatieprocedures voor het gezicht. In veel gevallen van gezichtszenuwletsel en daaropvolgende reparatie, zelfs in de handen van ervaren gezichtszenuwchirurgen, resulteert het beste resultaat nog steeds in aanhoudende gezichtsasymmetrie en functioneel compromis7.
Deze suboptimale resultaten hebben aangespoord uitgebreid onderzoek naar gezichtszenuw regeneratie. Brede onderwerpen van belang zijn het perfectioneren en innoveren van zenuwreparatietechnieken, het bepalen van het effect van verschillende zenuwregeneratiefactoren en het beoordelen van het potentieel van specifieke neurale remmers om de langetermijnuitkomst van synkinese8,9,10,11te helpen bestrijden.11 Terwijl in vitro modellen kunnen worden gebruikt om bepaalde kenmerken van pro-groei of remmende factoren te beoordelen, kan echt translationeel onderzoek over dit onderwerp het best worden uitgevoerd via vertaalbare diermodellen.
De beslissing van welk dier model te gebruiken kan een uitdaging zijn, als onderzoekers hebben gebruik gemaakt van zowel grote dieren, zoals schapen en kleine dier modellen, zoals muizen12,13. Terwijl de grote dierlijke modellen ideale anatomische visualisatie aanbieden, vereist het gebruik ervan gespecialiseerde apparatuur en personeel niet gemakkelijk of gemakkelijk beschikbaar. Bovendien kan het aandrijven van een studie om effect aan te tonen zeer kostenonbetaalbaar zijn en mogelijk niet binnen het haalbare bereik van veel wetenschappelijke centra vallen. Zo wordt het kleine diermodel het meest gebruikt. De muis model kan worden gebruikt voor de beoordeling van een aantal resultaten in verband met gezichtszenuwchirurgie; echter, de beperkte lengte van de zenuw kan beperken van de wetenschapper het vermogen om bepaalde patronen te modelleren, zoals large-gap letsel14.
Zo is de rat murine prototype is ontstaan als het werkpaard model waardoor de wetenschapper kan innovatieve chirurgische ingrepen uit te voeren of gebruik maken van remmende of pro-groei factoren en beoordelen effect over een breed scala van uitkomst parameters. De rat gezichtszenuw anatomie is voorspelbaar en gemakkelijk benaderd in een reproduceerbare manier. De grotere schaal, in vergelijking met het muismodel, maakt het mogelijk om een breed scala aan chirurgische defecten te modelleren, variërend van eenvoudige transsectie tot 5 mm hiaten15,16. Dit maakt het verder mogelijk om complexe interventies op de plaats van het defect toe te voeren, met inbegrip van de actuele plaatsing van factor, intraneurale injecties van factor, en de plaatsing van isografts of bruggen17,18,19,20,21,22,23.
De volgzame aard van de rat, de betrouwbare anatomie, en de neiging tot effectieve zenuwregeneratie maakt het mogelijk voor het verzamelen van vele uitkomst maatregelen in reactie op de bovengenoemde chirurgische patronen van letsel24. Via het ratmodel is de gezichtszenuwwetenschapper in staat om elektrofysiologische reacties op letsel-, zenuw- en spierhistologische uitkomsten te beoordelen via immunohistochemie, functionele uitkomsten via het volgen van beweging van het vibrissale pad en het beoordelen van oogsluiting, en micro- en macroscopische veranderingen via onder andere11,22,23,25,26,27,28,29. Zo zal het volgende protocol een chirurgische benadering van de rattengezichtszenuw en de letselpatronen schetsen die kunnen worden geïnduceerd.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle interventies werden uitgevoerd in strikte overeenstemming met de National Institutes of Health (NIH) richtlijnen. Het experimentele protocol werd goedgekeurd door de University of Michigan's Institutional Animal Care & Use Committee (IACUC) voorafgaand aan de uitvoering. Tien weken oude volwassen vrouwelijke Sprague-Dawley ratten werden gebruikt.
1.
- Zorg voor een geschikte voorraad van gesteriliseerde chirurgische instrumenten, pijnstillende medicijnen, verdovingsmedicatie en zuurstof voorafgaand aan de operatiedag. Zie Materiaaltafel voor een volledige lijst.
2. Preoperatieve installatie
- Zorg voor een adequate werkruimte, inclusief ruimte voor ten minste twee personen (de chirurg en een assistent).
OPMERKING: Er is behoefte aan een speciale operatietafel, ruimte voor de installatie van de anesthesiemachine en voldoende opslagruimte voor gesteriliseerde en back-upbenodigdheden. - Kalibreer een werkende microscoop voor gebruik tijdens de procedures. Zorg ervoor dat de chirurg de mogelijkheid heeft om de handgrepen van de microscoop en de zoom/focusknoppen aan te passen door een gesteriliseerde cover over de handgrepen/knoppen te plaatsen
OPMERKING: We gebruikten gesteriliseerde aluminiumfolie over de handgrepen / knoppen.
3. Anesthesie en voorbereiding
- Plaats het dier in de anesthesiekamer en induceer algemene anesthesie via 1,8% isofluraan en 0,9 L/min zuurstof.
- Bevestig een adequaat anesthesievlak via een beoordeling van spontane ademhaling en een evaluatie van het bewustzijn door de grimasrespons van het dier op een teensnuifje te beoordelen.
- Breng oogsmeermiddel bilateraal aan om te waken tegen hoornvliesirritatie of droogte.
- Scheer de operatieve site(s) met een scheermes of automatische tondeuse.
- Stel op dit moment een methode voor rattenidentificatie vast, hetzij via een oormerk of staartetiket/markering.
- Dien een onderhuidse injectie van 0,05 mg/kg buprenorfine toe langs de rug van het dier voor profylaxe tegen postoperatieve pijn.
4. Chirurgische benadering en letselpatronen
- Breng het dier naar de operatietafel en zet de gasstroom voort via een nosecone. Zorg ervoor dat er een verwarmend kussen onder het dier en het steriele veld wordt geplaatst om de lichaamstemperatuur te behouden.
- Plaats gesteriliseerd gaas (opgerold en bevestigd met tape) te gebruiken als een nek rol voor de rat; dit zal zorgen voor een verbeterde blootstelling van het chirurgische veld. Houd er rekening mee dat de juiste positionering van het dier van het grootste belang is voor efficiënte zenuwidentificatie en dissectie.
- Bereid de gezichtshuid van het dier voor op de procedure. Gebruik chloorhexidine of een jodiumgebaseerde oplossing om de chirurgische site 3x te schrobben, afgewisseld met 70% ethanol, om desinfectie te garanderen.
- Plan en markeer de chirurgische incisie indien gewenst. Manipuleer het ipsilaterale oor in een voorste-achterste richting om de natuurlijke vouwen van de postauriculaire huid te bepalen.
- Mode een 4-5 mm incisie in de postauriculaire vouw met behulp van scherpe iris schaar of een nummer 15 blad. Dit kan later in de procedure zo nodig worden uitgebreid.
- Botweg ontleden door de onmiddellijke onderhuidse fascia en plaats een micro-Weitlaner oprolmechanisme om de blootstelling te verbeteren. Houd er rekening mee dat er in dit gebied kleine kaliber bloedvaten kunnen zijn; deze worden het best vermeden door zich superieur of inferieur terug te trekken via de Weitlaner oprolmechanisme.
- Identificeer de voorste digastrische spier als het reist in een inferieur-naar-superieure richting in de richting van het inbrengen langs de schedelbasis.
- Verspreid voorzichtig door de spierbuik langs de invoegpositie om de pees van de voorste digastmaagbuik te onthullen. Merk op dat de pees verschijnt als een filmy wit proces afkomstig van de spier met een solide invoeging op de schedelbasis.
- Na identificatie van de voorste digastrische spier en zijn pees, past u de Weitlaner-oprolmechanisme aan om de spierbuik verder in te trekken. Merk op dat de vervolgens blootgestelde regio is de driedimensionale ruimte waar de belangrijkste stam van de gezichtszenuw ligt.
OPMERKING: Deze regio wordt superieur en mediaal begrensd door de schedelbasis, lateraal door de voorste digastrische spier, posteromediaal door de gehoorgang, en inferieur door de structuren van de nek, inclusief de oppervlakkige temporele slagader. - Na voldoende blootstelling, identificeer de belangrijkste stam van de gezichtszenuw als het reist inferieur van onder de pees van de digastrische spier, waar het verlaat de stylomastoid foramen van de schedelbasis. Merk op dat de zenuw verschijnt als een parelwitte koord, ingekapseld in parotid-masseteric fascia van het dier. Oefen voorzichtigheid bij het verder blootstellen van de zenuw, om de volgende redenen.
- Vermijd agressieve dissectie, of loodrechte spreads, om te waken tegen stretch-gemedieerde neuropraxie letsel.
- Vermijd agressieve posteriorly en medially gerichte dissectie om te waken tegen het schenden van de dunne weefsels boven de gehoorgang als dit zou kunnen introduceren middenoor flora in het chirurgische veld.
- Vermijd beschadiging van de oppervlakkige temporele slagader door brede mediaal en inferieur gerichte dissectie. Merk op dat een verwonding zal worden geïdentificeerd door stevige, pulsatiele bloeden.
- Als de slagader gewond is, breng dan snelle druk met een katoen-getiptapplicator of steriel gaas via tangen. Hemostatische stoffen of vloeibare fibrinenaanden kunnen in de buurt worden geplaatst. Houd er rekening mee dat het dier een onderhuidse injectie van 0,9% steriele zoutlijn nodig kan hebben voor vloeistofstabilisatie.
- Traceer de hoofdstam distally door het ontleden langs de zenuw in een inferieure richting, distally van de uitgang van de stylomastoid foramen.
- Verleng de originele incisie om een volledige blootstelling van de zenuw en zijn takken mogelijk te maken. Zorg ervoor dat een verstoring van de parotid klier te voorkomen als dit kan resulteren in postoperatieve sialocele.
- Induceer de gewenste letselpatronen als volgt.
- Voor een crush letsel, gebruik glad-opgedoken juwelier tangen om stevig te grijpen de zenuw en comprimeren9. Breng constante en reproduceerbare druk op de zenuw gedurende een periode van 30 s om een passende crush letsel te garanderen.
- Voor een eenvoudige transsectie, pak de fascia boven de zenuw, of de onmiddellijke epineurium, met fijn getande tangen, en gebruik scherpe microschaar om de zenuw schoon transect op het gewenste punt met een enkele snede. Zorg ervoor dat overtollige tractie op de zenuw met de tangen te voorkomen.
- Voor een zenuwkloof model, maak de gewenste zenuwkloof met behulp van een soortgelijke methode om de eenvoudige transection letsel. Gebruik de gesteriliseerde schacht van een applicator met katoenpunt tot de gewenste zenuwkloof om de gelijkenis van het letselpatroon tussen dieren te garanderen.
5. Wondsluiting
- Irrigeren de wond met steriele zoutlijn en droog het met steriel gaas.
- Benaderen de huidranden op een eenvoudige, onderhuidse manier met opneembare hechtingen, of gebruik huidlijm of wondklemmen, die ook aanvaardbaar zijn voor wondsluiting. Plaats een begraven steek door het nemen van een diep-tot-oppervlakkige beet van een huidrand en vervolgens een daaropvolgende oppervlakkige-tot-diepe beet van de tegenovergestelde huidrand.
6. Postoperatieve terugwinning
- Toedienisch een onderhuidse injectie van niet-steroïde ontstekingsremmende pijnstillende pijn (zoals 0,05 mg/kg buprenorfine en 0,5 mg /kg Carprofen) voor postoperatieve pijnbestrijding. Plaats de injectie langs de rug van het dier.
- Stop met de toediening van het verdovingsmiddel en laat het dier nog eens 1 min zuurstof inademen.
- Plaats het dier in een opgewarmde (via een warmtelamp), aseptische kooi verstoken van strooisel om onbedoelde inname te voorkomen. Merk op dat het dier meestal tekenen van herstel binnen 1-2 min zal vertonen en gedesoriënteerd kan lijken, met een vertraagd herstel van de achterbeenfunctie.
- Breng de dieren terug naar hun kooien in de juiste huisvestingseenheid en beheer postoperatieve pijnstillers op de postoperatieve dag #1 om aanhoudende profylaxe tegen pijn te garanderen.
- Controleer de dieren 2x per dag om te evalueren op tekenen van ondervoeding, hoornvliesirritatie of chirurgische plaatsinfectie, en houd de juiste chirurgische logboeken bij.
- Toedienen 0,9% steriele zoutoplossing in een onderhuidse manier als er significant gewichtsverlies.
- Breng dagelijks smeeroogzalf aan totdat de knipperreflex van het dier is hersteld.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Na de eerste chirurgische ingreep zijn er twee belangrijke soorten uitkomstmetingen: seriële metingen in het levende dier en metingen die het offeren van het dier vereisen. Voorbeelden van seriële metingen zijn elektrofysiologische tests, zoals een samengestelde spierwerkingspotentieelmeting30, beoordelingen van gezichtsspierbewegingen via laser-assisted of videografie betekent9, of zelfs repetitieve live beeldvorming van hergroei van de gezichtszenuw bij fluorescerende transgene dieren31,32. Figuur 1 illustreert live beeldvorming van de hoofdstam van de gezichtszenuw in een volwassen transgene Thy1-GFP rat. Een crush letsel is uitgevoerd op de marginale mandibulaire tak, ongeveer 2-3 mm distaal aan het takpunt van de eerste pes. Met behulp van MetaMorph imaging software, waren we in staat om de fluorescerende intensiteit te kwantificeren op elk punt langs de loop van de gezichtszenuw. In het bijzonder is het mogelijk om fluorescentieproximale en distale te kwantificeren naar een letselplaats, waardoor serieel wordt beoordeeld op de terugkeer van fluorescentie als een marker voor zenuwregeneratie. Figuur 2 illustreert de geleidelijke terugkeer van fluorescentie (gemeten als een verhouding van distale fluorescentie tot proximale fluorescentie over een eenvoudige transsectieplaats) op de tijdspunten van 1, 2, 3 en 4 weken in de Thy1-GFP-rat.
Histomorfometrische analyse van de juiste zenuw of spier vereist het opofferen van het dier na een vooraf bepaalde tijd om het gewenste effect tussen groepen aan te tonen. Figuur 3 toont cross-sectionele beelden van de marginale mandibulaire verdeling. Deze techniek vereist zorgvuldige weefselbehandeling, opslag, voorbereiding, doorsnede en kleuring om een histomorfometrische analyse tussen verschillende groepen mogelijk te maken. Indien op de juiste wijze uitgevoerd, deze techniek zorgt voor de kwantificering van de axonale diameter, hoeveelheid puin, zenuwvezels, percentage van de zenuw, en dichtheid metingen.
Figuur 1: Gezichtszenuwanatomie aangetoond in de Thy1-GFP rat 1 week na een verbrijzelingsblessure aan de marginale mandibulaire zenuw. De plaats van de verbrijzelingsverwonding wordt aangetoond door de witte pijl. Delen van de zenuw worden aangeduid als MT (hoofdstam), B (buccale) en MM (marginale manibulaire) takken. De schaalbalk vertegenwoordigt 1,5 mm. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 2: Kwantificering van de terugkeer van fluorescentie als verhouding tussen de fluorescerende intensiteit van de plaats onmiddellijk distaal aan de transsectieverwonding over de intensiteit van de plaats proximal aan de transectionverwonding. Vier dieren werden bestudeerd, en een verbrijzelingsverwonding werd gemodelleerd. De grafiek wordt uitgezet als gemiddelde verhouding ± standaardfout van het gemiddelde. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 3: Axiale doorsnede van de marginale mandibulaire tak van de rattengezichtszenuw na vlekken met toluidineblauw. De schaalbalk vertegenwoordigt 100 μm. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Het model van de zenuwletsel van de rattengezichtsweg is naar voren gekomen als het meest veelzijdige systeem voor de evaluatie van neurotrofe factoren vanwege de chirurgische toegankelijkheid, het vertakkingspatroon en de fysiologische betekenis27,29,33,34,35,36. De combinatie van videodemonstratie en toepassing van transgene diergegevens opent nieuwe mogelijkheden voor de wetenschappelijke studie van zenuwregeneratieve verschijnselen. Dit model maakt de systematische en gedetailleerde karakterisering van neurale respons op trauma, neurotrofische invloeden, immunomodulatoire invloeden en andere aspecten van de micro-omgeving mogelijk. Hoewel het primaire doel van klinische gezichtszenuwstudie betrekking heeft op het herstel van de motoneuronfunctie, kan het model ook worden gebruikt om gebeurtenissen op de neuromusculaire kruising, nuances van axonal vervoer en het samenspel van axonale-gliale invloeden27,36,37,38,39,40,4242,43,44., Mechanistische studie met behulp van gezichtszenuw heeft paradoxaal genoeg geleid tot belangrijke inzichten met betrekking tot centrale ontsteking en neurodegeneratieve ziekten, zoals de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson45,46,47. Daar hebben de medische implicaties van het werk in dit model opmerkelijke implicaties voor een beter begrip en uiteindelijk het verbeteren van de klinische zorg voor patiënten die lijden aan zowel perifere als centrale aandoeningen van het zenuwstelsel die zowel ondersteunende cellen als neuronale weefsels beïnvloeden.
Er is een eerste leercurve met het uitvoeren van gezichtszenuwchirurgie in het rattenmodel. Hoewel het niet nodig is voor de wetenschapper om operatief worden opgeleid, moeten ze comfortabel werken onder een operatiemicroscoop en gebruik te maken van verrekijker visie. De wetenschapper moet verder comfortabel werken met hun niet-dominante hand, als het aanpassen van de intrekking met de Weitlaner retractor in de contralaterale hand kan aanzienlijk verbeteren visualisatie. Dit geldt met name voor het identificeren van de hoofdstam van de gezichtszenuw, omdat het mogelijk is voor de beginnende chirurg om oriëntatiepunten te verliezen en gedesoriënteerd te raken in de driedimensionale ruimte waar de zenuw de schedelbasis verlaat. Echter, zodra ervaring is opgedaan en de chirurg is consequent in staat om de pees van de digastrische spier te identificeren, dan zijn de procedures vrij rechttoe rechtaan. Wanneer de procedure-een eenvoudige transsectie van de zenuw-kon zo lang duren als 30 min wanneer de wetenschapper in eerste instantie leert, in de handen van een ervaren chirurg, kan het zo opportuun als 5 min van incisie tot wondsluiting. Met een ervaren assistent die de voorbereiding en anesthesie van de dieren beheert, evenals voorraden bijvullen als dat nodig is, is het haalbaar om in één keer op meerdere dieren te werken. Als complexe intraoperatieve manoeuvres worden uitgevoerd, zoals een stereotaxic intraneurale injectie, dan zal de benodigde tijd toenemen.
Deze groep heeft ervaring met het werken met de volwassen Lewis en Sprague-Dawley ratten en de volwassen Thy1-GFP rat. Deze modellen hebben een indrukwekkende veerkracht aangetoond, zowel intraoperatief als postoperatief. Het zou verstandig zijn om tijd voor de acclimatisatie van het dier (meestal 1 week) indien besteld bij een aparte faciliteit zoals voorgeschreven door de NIH Guide for Care and Use of Laboratory Animals, als het werken te vroeg na een overdracht kan leiden tot overmatige stress en een slechte postoperatieve gezondheid. Bij eenzijdige gezichtszenuwletsel vertoont de rat geen ongewenste tekenen van ondervoeding of hoornvliesirritatie postoperatief. Bovendien tolereren ze repetitieve perioden van anesthesie heel goed48, zoals eerdere protocollen hebben geëist seriële elektrofysiologische analyses van de terugkeer van de snorreze rede functie tot uiteindelijke offer. Hoewel de exploitanten moeten proberen om de intraoperatieve steriliteit zo goed mogelijk te handhaven, hebben we geen postoperatieve infecties met een van de geopereerde dieren opgemerkt. Af en toe zal het dier proberen te krabben op hun incisie plaats; echter, het meestal terugkeert naar baseline status met hergroei van haar binnen 1-2 weken postoperatief. Als de parotid klier is gewond of per ongeluk verwijderd, dan sialocele zal resulteren, die kan vereisen herhaling anesthesie voor drainage.
Wijzigingen kunnen worden aangebracht in de plaats van letsel, aard van de schade, of interventie uitgevoerd. Letsel kan worden geïnduceerd op elk punt langs de loop van de gezichtszenuw, van intracraniale gezicht zenuwtranssectie aan letsel aan de belangrijkste stam of een van de perifere takken49. De brede patronen van letsel omvatten crush letsel, eenvoudige transsectie met of zonder reparatie, en kloof-defect met of zonder reparatie of brug11. Het scala aan mogelijke interventies is uitputtend. Kortom, interventie kan worden uitgevoerd op het niveau van de juiste zenuw17, op de plaats van de blessure23, of op het gespierde eindorgaan50. De lijst met mogelijke uitkomstparameters is even lang. Werkpaard histomormetrische parameters omvatten axiale gebaseerde kwantificering van zenuwtelling, zenuwdichtheid, en percentage van de zenuw, onder anderen. Aanvullende maatregelen omvatten histologische analyses van longitudinale secties om de omvang van regeneratie en neuromusculaire splitsingkwantificering te illustreren om de reinnervation van doelgezichtsspieren aan te tonen51. Nieuwe methoden voor de beoordeling van de resultaten blijven worden ontwikkeld22. Hadlock et al. hebben bijvoorbeeld een complexe methode aangetoond voor het beoordelen van de contracture van onafhankelijke gezichtszones via geur- of bladerdeeg-geïnduceerde reacties; dit heeft potentieel voor de beoordeling en uiteindelijke behandeling van lastige synkinetische regeneratie11.
Zoals met elk diermodel, zijn er beperkingen in het vertalen van de resultaten aan menselijke patiënten. De muis en rat modellen vertonen beide het superieure regeneratieve potentieel inherent aan het knaagdier zenuwstelsel; deze eigenschap stelt het knaagdier in staat om regeneratieve resultaten aan te tonen die onmogelijk bij mensen en hogere dieren konden worden bereikt24. Daarom moet de gezichtszenuwwetenschapper zorgvuldig geschikte tijdspunten selecteren voor de evaluatie van zenuwregeneratie en herstel; indien een langdurig tijdspunt wordt gekozen, kan het smalle kansverkrijgsingsvenster waar experimentele groepen betrouwbaar kunnen zijn, het effect van hun unieke interventie aantonen24.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
S.A.A. wordt gefinancierd door de American Academy of Facial Plastic and Reconstructive Surgery Leslie Bernstein Grants Program.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1.8% isoflurane | VetOne | 13985-030-40 | |
| 11-0 nylon microsutures | AROSuture | TK-117038 | |
| 4-0 monocryl suture | VWR | 75982-084 | |
| Buprenorphine SR | ZooPharm | MIF 900-006 | |
| Carprofen | Sigma-Aldrich | MFCD00079028 | |
| Chlorhexidine | VWR | IC19135805 | |
| Jeweler forceps | VWR | 21909-458 | |
| Micro Weitlaner retractor | VWR | 82030-146 | |
| Micro-scissors | VWR | 100492-348 | |
| Mini tenotomy scissors | VWR | 89023-522 | |
| Number 15 scalpel blade | VWR | 102097-834 | |
| Operating microscope | Leica | ||
| Petrolatum eye gel | Pharmaderm | B002LUWBEK | |
| Sterile water | VWR | 89125-834 | |
| Tissue adhesive | Vetbond, 3M | NC9259532 | |
| Water conductor pad | Aqua Relief System | ARS2000B | |
| Bupivacaine | Use as a local analgesic |
References
- Chan, J. Y. K., Byrne, P. J. Management of facial paralysis in the 21st century. Facial Plastic Surgery. 27 (4), 346-357 (2011).
- Razfar, A., Lee, M. K., Massry, G. G., Azizzadeh, B. Facial Paralysis Reconstruction. Otolaryngologic Clinics of North America. 49 (2), 459-473 (2016).
- Couch, S. M., Chundury, R. V., Holds, J. B. Subjective and objective outcome measures in the treatment of facial nerve synkinesis with onabotulinumtoxinA (Botox). Ophthalmic Plastic and Reconstructive Surgery. 30 (3), 246-250 (2014).
- Wei, L. A., Diels, J., Lucarelli, M. J. Treating buccinator with botulinum toxin in patients with facial synkinesis: A previously overlooked target. Ophthalmic Plastic and Reconstructive Surgery. 32 (2), 138-141 (2016).
- Cooper, L., Lui, M., Nduka, C. Botulinum toxin treatment for facial palsy: A review. Journal of Plastic, Reconstructive and Aesthetic Surgery. 70 (6), 833-841 (2017).
- Choi, K. H., et al. Botulinum toxin injection of both sides of the face to treat post-paralytic facial synkinesis. Journal of Plastic, Reconstructive and Aesthetic Surgery. 66 (8), 1058-1063 (2013).
- Yang, X. N., et al. Peripheral nerve repair with epimysium conduit. Biomaterials. 34 (22), 5606-5616 (2013).
- Banks, C. A., et al. Long-term functional recovery after facial nerve transection and repair in the rat. Journal of Reconstructive Microsurgery. 31 (3), 210-216 (2015).
- Hadlock, T. A., Kowaleski, J., Lo, D., MacKinnon, S. E., Heaton, J. T. Rodent facial nerve recovery after selected lesions and repair techniques. Plastic and Reconstructive Surgery. 125 (1), 99-109 (2010).
- Hadlock, T., et al. The effect of electrical and mechanical stimulation on the regenerating rodent facial nerve. Laryngoscope. 120 (6), 1094-1102 (2009).
- Hadlock, T., et al. Functional assessments of the rodent facial nerve: A synkinesis model. Laryngoscope. 118 (10), 1744-1749 (2008).
- Diogo, C. C., et al. The use of sheep as a model for studying peripheral nerve regeneration following nerve injury: review of the literature. Neurological Research. 39 (10), 926-939 (2017).
- Wanner, R., et al. Functional and Molecular Characterization of a Novel Traumatic Peripheral Nerve–Muscle Injury Model. NeuroMolecular Medicine. 19 (2-3), 357-374 (2017).
- Olmstead, D. N., et al. Facial nerve axotomy in mice: A model to study motoneuron response to injury. Journal of Visualized Experiments. (96), e52382 (2015).
- Maeda, T., Hori, S., Sasaki, S., Maruo, S. Effects of tension at the site of coaptation on recovery of sciatic nerve function after neurorrhaphy: Evaluation by walking-track measurement, electrophysiology, histomorphometry, and electron probe X-ray microanalysis. Microsurgery. 19 (4), 200-207 (1999).
- Zhang, F., Inserra, M., Richards, L., Terris, D. J., Lineaweaver, W. C. Quantification of nerve tension after nerve repair: Correlations with nerve defects and nerve regeneration. Journal of Reconstructive Microsurgery. 17 (6), 445-451 (2001).
- Macfarlane, B. V., Wright, A., Benson, H. A. E. Reversible blockade of retrograde axonal transport in the rat sciatic nerve by vincristine. Journal of Pharmacy and Pharmacology. 49 (1), 97-101 (1997).
- Stromberg, B. V., Vlastou, C., Earle, A. S. Effect of nerve graft polarity on nerve regeneration and function. Journal of Hand Surgery. 4 (5), 444-445 (1979).
- Sotereanos, D. G., et al. Reversing nerve-graft polarity in a rat model: The effect on function. Journal of Reconstructive Microsurgery. 8 (4), 303-307 (1992).
- Whitlock, E. L., et al. Ropivacaine-induced peripheral nerve injection injury in the rodent model. Anesthesia and Analgesia. 111 (1), 214-220 (2010).
- Lloyd, B. M., et al. Use of motor nerve material in peripheral nerve repair with conduits. Microsurgery. 27 (2), 138-145 (2007).
- Kawamura, D. H., et al. Regeneration through nerve isografts is independent of nerve geometry. Journal of Reconstructive Microsurgery. 21 (4), 243-249 (2005).
- Brenner, M. J., et al. Repair of motor nerve gaps with sensory nerve inhibits regeneration in rats. Laryngoscope. 116 (9), 1685-1692 (2006).
- Brenner, M. J., et al. Role of timing in assessment of nerve regeneration. Microsurgery. 28 (4), 265-272 (2008).
- Heaton, J. T., et al. A system for studying facial nerve function in rats through simultaneous bilateral monitoring of eyelid and whisker movements. Journal of Neuroscience Methods. 171 (2), 197-206 (2008).
- Magill, C. K., Moore, A. M., Borschel, G. H., Mackinnon, S. E. A new model for facial nerve research: The novel transgenic Thy1-GFP rat. Archives of Facial Plastic Surgery. 12 (5), 315-320 (2010).
- Guntinas-Lichius, O., et al. Factors limiting motor recovery after facial nerve transection in the rat: Combined structural and functional analyses. European Journal of Neuroscience. 21 (2), 391-402 (2005).
- Skouras, E., et al. Manual stimulation, but not acute electrical stimulation prior to reconstructive surgery, improves functional recovery after facial nerve injury in rats. Restorative Neurology and Neuroscience. 27 (3), 237-251 (2009).
- Bischoff, A., et al. Manual stimulation of the orbicularis oculi muscle improves eyelid closure after facial nerve injury in adult rats. Muscle and Nerve. 39 (2), 197-205 (2009).
- Schulz, A., Walther, C., Morrison, H., Bauer, R. In vivo electrophysiological measurements on mouse sciatic nerves. Journal of Visualized Experiments. (86), e51181 (2014).
- Placheta, E., et al. Macroscopic in vivo imaging of facial nerve regeneration in Thy1-GFP rats. JAMA Facial Plastic Surgery. 17 (1), 8-15 (2015).
- Moore, A. M., et al. A transgenic rat expressing green fluorescent protein (GFP) in peripheral nerves provides a new hindlimb model for the study of nerve injury and regeneration. Journal of Neuroscience Methods. 204 (1), 19-27 (2012).
- Grosheva, M., et al. Early and continued manual stimulation is required for long-term recovery after facial nerve injury. Muscle and Nerve. 57 (1), 100-106 (2018).
- Grosheva, M., et al. Comparison of trophic factors' expression between paralyzed and recovering muscles after facial nerve injury. A quantitative analysis in time course. Experimental Neurology. 279, 137-148 (2016).
- Grosheva, M., et al. Local stabilization of microtubule assembly improves recovery of facial nerve function after repair. Experimental Neurology. 209 (1), 131-144 (2008).
- Angelov, D. N., et al. Mechanical stimulation of paralyzed vibrissal muscles following facial nerve injury in adult rat promotes full recovery of whisking. Neurobiology of Disease. 26 (1), 229-242 (2007).
- Tomov, T. L., et al. An example of neural plasticity evoked by putative behavioral demand and early use of vibrissal hairs after facial nerve transection. Experimental Neurology. 178 (2), 207-218 (2002).
- Streppel, M., et al. Focal application of neutralizing antibodies to soluble neurotrophic factors reduces collateral axonal branching after peripheral nerve lesion. European Journal of Neuroscience. 15 (8), 1327-1342 (2002).
- Peeva, G. P., et al. Improved outcome of facial nerve repair in rats is associated with enhanced regenerative response of motoneurons and augmented neocortical plasticity. European Journal of Neuroscience. 24 (8), 2152-2162 (2006).
- Pavlov, S. P., et al. Manually-stimulated recovery of motor function after facial nerve injury requires intact sensory input. Experimental Neurology. 211 (1), 292-300 (2008).
- Guntinas-Lichius, O., et al. Transplantation of olfactory ensheathing cells stimulates the collateral sprouting from axotomized adult rat facial motoneurons. Experimental Neurology. 172 (1), 70-80 (2001).
- Guntinas-Lichius, O., Angelov, D. N., Stennert, E., Neiss, W. F. Delayed hypoglossal-facial nerve suture after predegeneration of the peripheral facial nerve stump improves the innervation of mimetic musculature by hypoglossal motoneurons. Journal of Comparative Neurology. 387 (2), 234-242 (1997).
- Sinis, N., et al. Electrical stimulation of paralyzed vibrissal muscles reduces endplate reinnervation and does not promote motor recovery after facial nerve repair in rats. Annals of Anatomy. 191 (4), 356-370 (2009).
- Kiryakova, S., et al. Recovery of whisking function promoted by manual stimulation of the vibrissal muscles after facial nerve injury requires insulin-like growth factor 1 (IGF-1). Experimental Neurology. 222 (2), 226-234 (2010).
- Banati, R. B., et al. Early and rapid de novo synthesis of Alzheimer βA4-Amyloid precursor protein (APP) in activated microglia. Glia. 9 (3), 199-210 (1993).
- Blinzinger, K., Kreutzberg, G. Displacement of synaptic terminals from regenerating motoneurons by microglial cells. Zeitschrift für Zellforschung und Mikroskopische Anatomie. 85 (2), 145-157 (1968).
- Rieske, E., et al. Microglia and microglia-derived brain macrophages in culture: generation from axotomized rat facial nuclei, identification and characterization in vitro. Brain Research. 492 (1-2), 1-14 (1989).
- Matsumoto, K., et al. Peripheral nerve regeneration across an 80-mm gap bridged by a polyglycolic acid (PGA)-collagen tube filled with laminin-coated collagen fibers: A histological and electrophysiological evaluation of regenerated nerves. Brain Research. 868 (2), 315-328 (2000).
- Mattsson, P., Janson, A. M., Aldskogius, H., Svensson, M. Nimodipine promotes regeneration and functional recovery after intracranial facial nerve crush. Journal of Comparative Neurology. 437 (1), 106-117 (2001).
- Yian, C. H., Paniello, R. C., Gershon Spector, J. Inhibition of motor nerve regeneration in a rabbit facial nerve model. Laryngoscope. 111 (5), 786-791 (2001).
- Angelov, D. N., et al. Nimodipine accelerates axonal sprouting after surgical repair of rat facial nerve. Journal of Neuroscience. 16 (3), 1041-1048 (1996).
