Presentert er en protokoll for å produsere ulike typer median nerve (MN) lesjoner og reparasjon i rotten. I tillegg viser protokollen hvordan man evaluerer den funksjonelle utvinningen av nerven ved hjelp av flere ikke-invasive atferdstester og fysiologiske målinger.
Hovedmålet med denne undersøkelsen er å vise hvordan man lager og reparerer ulike typer median nerve (MN) lesjoner i rotten. Videre presenteres ulike metoder for simulere postoperativ fysioterapi. Flere standardiserte strategier brukes til å vurdere motor- og sensorisk gjenoppretting ved hjelp av en MN-modell av perifer nervelesjon og reparasjon, og dermed tillate enkel sammenligning av resultatene. Flere alternativer er inkludert for å gi et postoperativt fysioterapilignende miljø til rotter som har gjennomgått MN-skader. Til slutt gir papiret en metode for å evaluere utvinningen av MN ved hjelp av flere ikke-invasive tester (dvs. gripetest, pin stikktest, stigetrinnsgangtest, tauklatringstest og gangsporanalyse) og fysiologiske målinger (infrarød termografi, elektroneuromyografi, fleksjonsstyrkeevaluering og flexor carpi radialis muskelvektbestemmelse). Derfor synes denne modellen spesielt hensiktsmessig å gjenskape et klinisk scenario, noe som letter ekstrapolering av resultater til den menneskelige arten.
Selv om isjiasnerven er den mest studerte nerven i perifer nerveforskning, presenterer analyse av rotten MN ulike fordeler. For eksempel er det en redusert forekomst av felles kontrakturer og automutilasjon av det berørte lemmet i MN lesjonsstudier. Videre er MN ikke dekket av muskelmasser, noe som gjør disseksjonen enklere enn isjiasnerven. I tillegg observeres MN-utvinning tidligere, fordi MN er kortere enn isjiasnerven. MN har også en parallell bane til ulnarnerven i armen. Derfor kan ulnarnerven lett brukes som nervetransplantat for å reparere MN-skader. Til slutt ligger MN hos rotter i forbenet, beslektet med det menneskelige øvre lem; hos mennesker er øvre lem stedet for de fleste perifere nervelesjoner.
Perifere nervelesjoner forekommer regelmessig som følge av traumer, infeksjon, vaskulitt, autoimmunitet, malignitet og/eller strålebehandling1,2. Dessverre fortsetter perifer nervereparasjon å presentere klinisk uforutsigbare og ofte skuffende resultater3,4. Det er utbredt enighet om at betydelig grunnleggende og translasjonell forskning fortsatt er nødvendig for å forbedre utsiktene til de berørte4,5,6,7.
Rotte-MN viser store likheter medmennesker8,9 ( Figur1). Denne nerven stammer fra brachial plexus i aksillærregionen, og går ned i det mediale aspektet av armen, når albuen og forgrener seg til de fleste musklene i lufterommet i underarmen. MN når hånden, hvor den innervates thenar musklene og de to første lumske musklene samt til en del av rottens hånd hud9 (Figur 1).
Ved hjelp av rotte MN er det mulig å tilstrekkelig replikere perifere nervelesjoner hos mennesker10,11,12. Denne nerven har flere potensielle forskningsfordeler i forhold til den vanligvis brukte isjiasnerven. Fordi MN ligger i forbenet av rotter (beslektet med de menneskelige øvre lemmer), kan det bli skadet eksperimentelt med en mye mindre innvirkning på rottens velvære, sammenlignet med isjiasnerven, som innervates en betydelig del av bekkenlemmet13. I tillegg, hos mennesker forekommer de fleste kliniske lesjoner i øvre lem, noe som tilsvarer rottens forben10,11,12,14,15,16.
Dette papiret viser hvordan man produserer forskjellige typer MN-lesjoner i rotten. Videre presenteres ulike måter å simulere postoperativ fysioterapi på. Til slutt er tester for å evaluere funksjonell gjenoppretting av MN beskrevet. Det finnes flere standardiserte strategier tilgjengelig for å vurdere motor- og sensorisk gjenoppretting ved hjelp av en MN-modell av perifer nervelesjon og reparasjon, og dermed tillate en enkel sammenligning av resultater. MN-modellen er spesielt egnet til å gjenskape det kliniske scenariet, noe som letter ekstrapolering av resultater til den menneskelige arten.
Dette papiret presenterer en protokoll for å lage forskjellige typer MN-lesjoner og reparasjon i rotten. I tillegg illustrerer det hvordan man evaluerer funksjonell gjenoppretting av denne nerven ved hjelp av flere ikke-invasive atferdstester og fysiologiske målinger.
Spesielt er flere av de funksjonelle testene som er beskrevet i dette papiret, nemlig Ladder Running Test og Rope Test, betydelig avhengig av rottens vilje til å utføre oppgaven med forventning om å oppnå matbelønningen51,52,53. Det bør bemerkes at visse rottestammer er mer mottagelige for trening og utfører reproduserbart i denne typen tester51,52,53. For eksempel utfører Lewis rotter dårlig i disse testene både i treningsfasen og deretter51,52,53.
Rotteboliger bør tillate god bevegelsesfrihet i samsvar med deres naturlige utforskende atferd, i tillegg til å tillate eksperimentelle dyr å bli kjent med noen av elementene som finnes i de funksjonelle testene19. Derfor vises ulike former for boliger som gir høyere bevegelsesfrihet. De store burene er tilpasset med berikelseselementer som senere brukes i funksjonstestene (f.eks. tau og stiger).
Uten tvil gir disse berikende elementene samt burene med inkorporerte løpehjul og de enkelte treningssfærene en form for postoperativ fysioterapi som ligner på det som tilbys til menneskelige pasienter som drives på det perifere nervesystemet10.
Betydelig, selv om noen forfattere talsmann dissekere subkutan vev og muskel fasciae rett eller ved ren skjæring med en nummer 15 skalpell, bruk av termocautery når dissekere disse strukturene anbefales å minimere risikoen for postoperativ hematom.
Det bør bemerkes at mange tester har blitt utviklet for å teste ulike aspekter av perifer nerve reparasjon i rotten, nemlig aksonal regenerering, mål reinnervation, og funksjonell utvinning, hvorav noen er utenfor omfanget av denne studien29,54,55,56. For eksempel, kinematisk analyse29,36,55 og histomorphometric vurdering29,36,57 er allment ansatt av flere forfattere. I tillegg innebærer flere av disse testene variasjoner for å maksimere effektiviteten og/eller reproduserbarheten54. For eksempel kan mekanisk algisemetri (dvs. evaluering av svar på mekaniske smertefulle stimuli) vurderes kvalitativt ved hjelp av en gitt von Frey filament, som beskrevet i dagens papir, eller semikvantitativt ved hjelp av suksessivt sterkere von Frey filamenter, eller til og med kvantitativt ved hjelp av elektroniske enheter som bruker økende trykk til en tilbaketrekkingsrespons observeres30,54.
På samme måte, selv om flere forfattere bruker gangsporanalyse for å evaluere forbensnervereparasjon i rotten, hevder andre forfattere at enkle MN-lesjoner ofte ikke klarer å produsere reproduserbare endringer i poteavtrykk10,58,59. Videre har noen uttalt at disse endringene ikke kan være proporsjonal med muskelutvinning10,60. Med dette i tankene har noen forskere tatt til orde for bruk av gangsporanalyse i forpoten hovedsakelig når de vurderer utvinning etter å ha knust neve lesjoner i stedet for etter segmental nerverekonstruksjon10,50,61.
Gripetesten er mye brukt til å evaluere motorutvinning av musklene som styres av MN16,27. For å garantere ensartethet og reproduserbarhet av dataene som er oppnådd med denne testen, anbefales det å bruke gripetesten ved hjelp av den veletablerte metodikken foreslått av Bertelli et al.16. Imidlertid er den nåværende protokollen forskjellig ved at den ikke rutinemessig immobiliserer den kontralaterale poten for å forhindre utilbørlig stress11,27. Det bør også bemerkes at andre forfattere, etter immobilisering av den uskadede poten, kvantitativt vurdere Gripetesten ved hjelp av et dynamometer eller en skala27,56. Denne kvantitative evalueringen kan imidlertid påvirkes av styrken forskeren bruker på rottehalen26. Videre er det vanskelig å skille mellom styrken som genereres av de digitale flexormusklene (utelukkende innermet av MN i rotte og gjenstand for Grasping Test9) fra styrken som produseres av håndleddet flexors, som inkluderer flexor carpi ulnaris som mottar sin innervering fra ulnar nerve9,10,27. For å prøve å omgå disse potensielle skjevheter, denne protokollen bruker en ordinal skala som ligner på Medical Research Council Scale vanligvis brukes til å vurdere muskelstyrke hos mennesker10,11,62. Alternativt har andre forfattere beskrevet detaljert vurdering av å gripe ved hjelp av videoanalyse og et videobasert poengsystem11,63.
En potensiell ulempe ved å bruke MN sammenlignet med isjiasnerven er at en større mengde informasjon er tilgjengelig om sistnevnte nerve. Dette kan i sin tur gjøre sammenligning av data innhentet med MN med tidligere eksperimentelle verk vanskeligere46,48,64. I tillegg gjør den mindre størrelsen på MN sammenlignet med isjiasnerven kirurgisk manipulasjon mer utfordrende8,12,27,56,65.
I motsetning til metodikken som er beskrevet i dette papiret, kan elektroneuromyografievalueringen utføres ved hjelp av transkutane monopolelektroder plassert i armen og thenarområdene51. Til tross for å være mindre invasiv, bærer denne metoden risikoen for potensiell forvirring på grunn av muligheten for kostimulering av ulnarnerven i armområdet9,51.
De fleste forfattere er enige om at ikke alle tester som brukes i rotten gir konkordans resultater, da perifer nervereparasjon avhenger av et komplekst utvalg av faktorer, bestående av nevronoverlevelse, aksonal forlengelse og beskjæring, synaptogenese, vellykket gjenfangst av denervated sensoriske organer og motoriske enheter, og hjerneplastisitet7,,10,50,,66,67.
Til slutt bør det bemerkes at en betydelig påminnelse om gnagermodeller er at rotteperifere nerver er mye nærmere deres endeorganer og har mye mindre tverrsnittsområder enn de homologe menneskelige strukturer. Denne størrelsesforskjellen garanterer imidlertid raskere eksperimentelle data hos gnagere, og bedre samlede resultater hos rotter sammenlignet med mennesker forventes68. Faktisk advarer flere forfattere om at omsorg må brukes når du prøver å ekstrapolere eksperimentelle data innhentet i perifer nervereparasjon ved hjelp av gnagere til mennesker7,69. Primate modeller anses mer sammenlignbare70. Likevel er deres bruk forbundet med vexing etiske, logistiske og budsjettbegrensninger71.
Selv om isjiasnerven er den mest brukte nerven i perifer nerveforskning, gir rotten MN flere fordeler. For eksempel er MN-lesjoner forbundet med en mindre forekomst av felles kontrakturer og automutilation av den berørte poten11,12,16,56. Betydelig, autotomi etter isjiasnerve transseksjon rammer 11-70% av rotter. Dette kan gjøre gjeldende evalueringer som den sciatic indeksen umulig14. Dette gjør i sin tur anslaget over antall dyr som kreves for å få en gitt statistisk kraft tungvint15.
I tillegg, da MN er kortere enn isjiasnerven, observeres nerveutvinning tidligere58,72,73,74,75,76. Videre er MN ikke dekket av muskelmasser, noe som gjør sin disseksjon teknisk enklere enn den isjiasnerve16. I tillegg har MN en parallell bane til ulnarnerven i armen. Derfor kan ulnarnerven lett brukes som nervetransplantat for å reparere MN-skader. Til slutt, hos mennesker, forekommer de fleste perifere nervelesjoner i øvre lem, som ytterligere støtter bruken av denne nerven i rotten77,78.
Uten tvil er gnagere de eksperimentelle dyrene som oftest brukes i riket av perifer nervereparasjon48,79. Som vist er rotte MN en praktisk modell av perifer nervelesjon og reparasjon. Faktisk er det flere standardiserte strategier tilgjengelig for å vurdere motor- og sensorisk gjenoppretting, noe som tillater en enklere sammenligning av resultater36,46,60,80,81,82. Mange av disse metodene er ikke-invasive, noe som åpner for daglig vurdering.
Videre er fysioterapi en del av standarden for behandling av pasienter som gjenoppretter fra perifere nerveskader. Som vist i denne artikkelen, er det flere strategier for å gi et postoperativt fysioterapilignende miljø til rotter sendt til MN-skader4,5. Derfor er denne modellen spesielt egnet til å gjenskape det kliniske scenariet, noe som letter ekstrapolering av resultater til den menneskelige arten12,27,48,56,58,83.
Som vist i dette papiret, er flere standardiserte strategier tilgjengelige for å vurdere motor- og sensorisk gjenoppretting i MN-modellen av rotten. De fleste av disse er ikke-invasive prosedyrer, noe som gir hyppig vurdering. Videre, som de fleste perifere nervelesjoner i den menneskelige arten forekommer i øvre lem, kan de nevnte eksperimentelle fysioterapiinnstillingene mer treffende etterligne utvinning i klinisk sammenheng. Uten tvil kan dette lette ekstrapolering av resultater til den menneskelige arten, ytterligere validere bruken av denne nerven i rotten.
The authors have nothing to disclose.
Diogo Casal mottok et stipend fra The Program for Advanced Medical Education, som er sponset av Fundação Calouste Gulbenkian, Fundação Champalimaud, Ministério da Saúde e Fundação para a Ciência e Tecnologia, Portugal. Forfatterne er veldig takknemlige til Mr. Filipe Franco for den illustrerende tegningen i figur 1. Forfatterne vil gjerne takke den tekniske hjelpen til Mr. Alberto Severino i å filme og redigere videoen. Til slutt vil forfatterne takke Ms. Sara Marques for hennes hjelp i alle logistiske aspekter knyttet til dyreoppkjøp og vedlikehold.
Acetaminophen | Amazon | https://www.amazon.com/Childrens-Tylenol-grape-flavor-ages/dp/B0051VVVZG | |
Acland clamps | Fine Science Tools | 00398 V | http://www.merciansurgical.com/aclandclamps.pdf |
Acland Single Clamps B-1V (Pair) | Fine Science Tools | 396 | http://www.merciansurgical.com |
Biogel Surgical Gloves | Medex Supply | 30465 | https://www.medexsupply.com |
BSL Analysis | BIOPAC Systems | https://www.biopac.com/ | |
Castroviejo needle holders | Fine Science Tools | 12565-14 | http://s-and-t.ne |
Clamp applicator | Fine Science Tools | CAF-4 | http://www.merciansurgical.com/acland-clamps.pdf |
Constante voltage stimulator | BIOPAC Systems | STM200 | https://www.biopac.com/product/constant-voltage-stimulator-unipolar-pulse/ |
Cutasept skin disinfectant | Bode Chemie | http://www.productcatalogue.bode-chemie.com/products/skin/cutasept_f.php | |
Dafilon 10-0 | G1118099 | http://www.bbraun.com/cps/rde/xchg/bbraun-com/hs.xsl/products.html?prid=PRID00000816 | |
Derf Needle Holders 12 cm TC | Fine Science Tools | 703DE12 | http://www.merciansurgical.com |
Dry heat sterilizer | Quirumed | 2432 | http://www.quirumed.com/pt/material-de-esterilizac-o/esterilizadores |
Dynamometer | SAUTER | FH5 | https://www.sauter.eu/shop/en/measuring-instruments/force-measurement/FH-S/ |
Electroneuromiography setup | BIOPAC Systems | MP36 | https://www.biopac.com/product/biopac-student-lab-basic-systems/ |
Ethilon 5-0 | W1618 | http://www.farlamedical.co.uk/ | |
FLIR Software | FLIR | ||
Graeffe forceps 0.8 mm tips curved | Fine Science Tools | 11052-10 | http://www.finescience.de |
Graph paper | Ambar | ||
Heat Lamp HL-1 | Harvard Apparatus | 727562 | https://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/haisku3_10001_11051_39108_-1_HAI_ProductDetail_N_37610_37611_37613 |
Heparin Sodium Solution (Heparin LEO 10000IU/ml) | Universal Drugstore | http://www.universaldrugstore.com/medications/Heparin+LEO/10000IU%2Fml | |
High-Temperature Cautery | Fine Science Tools | AA03 | http://www.boviemedical.com/products_aaroncauteries_high.asp |
Homeothermic Blanket System with Flexible Probe | Harvard Apparatus | 507220F | https://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/haisku3_10001_11051_39108_-1_HAI_ProductDetail_N_37610_37611_37613 |
Infrared camera | FLIR | E6 | http://www.flir.eu/instruments/e6-wifi/ |
Instrapac – Adson Toothed Forceps (Extra Fine) | Fine Science Tools | 7973 | http://www.millermedicalsupplies.com |
Iris Scissors 11.5 cm Curves EASY-CUT | Fine Science Tools | EA7613-11 | http://www.merciansurgical.com |
Ketamine hydrochloride/xylazine hydrochloride solution | Sigma- Aldrich | K113 | https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/k113?lang=pt®ion=PT |
Lacri-lube Eye Ointment 5g | Express Chemist | LAC101F | http://www.expresschemist.co.uk/lacri-lube-eye-ointment-5g.html |
Mayo Scissors 14 cm Straight Chamfered Blades EASY-CUT | Fine Science Tools | EA7652-14 | http://www.merciansurgical.com |
Meloxicam | Recropharma | Mobic | https://www.recropharma.com/product-pipeline/meloxicam |
Methylene Blue solution | Sigma- Aldrich | https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product | |
Micro Jewellers Forceps 11 cm straight 00108 | Fine Science Tools | JF-5 | http://www.merciansurgical.com |
Micro Jewellers Forceps 11cm angulated 00109 | Fine Science Tools | JFA-5b | http://www.merciansurgical.com |
Micro retractor | Fine Science Tools | RS-6540 | http://www.finescience.de |
Micro Scissors Round Handles 15 cm Straight | Fine Science Tools | 67 | http://www.merciansurgical.com |
Micro-vessel dilators 11 cm 0.3 mm tips 00124 | Fine Science Tools | D-5a.2 | http://www.merciansurgical.com |
Monosyn 5-0 | 15423BR | http://www.mcfarlanemedical.com.au/15423BR/SUTURE-MONOSYN-5_or_0-16MM-70CM-(C0023423)-BOX_or_36/pd.php | |
Normal saline for irrigation | Hospira, Inc. | 0409-6138-22 | http://www.hospira.com/en/search?q=sodium+chloride+irrigation%2C+usp&fq=contentType%3AProducts |
Operating microscope | Leica Surgical Microsystems | http://www.leica-microsystems.com/products/surgical-microscopes/ | |
Skin Skribe Surgical Skin Marker | Moore Medical | 31456 | https://www.mooremedical.com/index.cfm?/Skin-Skribe-Surgical-Skin-Marker/&PG=CTL&CS=HOM&FN=ProductDetail&PID=1740&spx=1 |
Snacks | Versele-Laga | Complete Crock-Berry | http://www.versele-laga.com/en/complete/products/complete-crock-berry |
Straight mosquito forcep | Fine Science Tools | 91308-12 | http://www.finescience.de |
Surgical drapes | Barrier | 800430 | http://www.molnlycke.com/surgical-drapes/ |
Veet Sensitive Skin Hair Removal Cream Aloe Vera and Vitamin E 100 ml | Veet | http://www.veet.co.uk/products/creams/creams/veet-hair-removal-cream-sensitive-skin/ |