Method Article
Neste relatório nós descrevemos um método para esmagamento do nervo ciático do rato. Este método usa prontamente disponíveis pinça hemostática e facilmente reproduzível e produz esmagamento do nervo ciático completa. Além disso, nós descrevemos um método para preparar montagens de músculos inteiros adequados para análise da regeneração do nervo após esmagamento do nervo ciático.
Regeneração do sistema nervoso periférico (SNP) é amplamente estudada tanto pela sua importância para as doenças humanas e para entender a resposta robusta regenerativo montado pelos neurônios do SNP, assim, possivelmente, iluminando as falhas do CNS regeneração 1. Esmagamento do nervo ciático (axoniotmese) é um dos modelos mais comuns de lesão do nervo periférico em roedores 2. Esmagamento interrompe todos os axônios, mas Schwann lâminas de células basais são preservados para que a regeneração é ideal 3,4. Isto permite que o investigador para estudar precisamente a capacidade de um axónio crescente para interagir com tanto a célula de Schwann e as lâminas basais 4. Ratos foram geralmente os modelos animais preferidos para esmagamento do nervo experimental. Eles são amplamente disponíveis e seu nervo lesado fornece uma aproximação razoável das lesões nervosas humanas 5,4. Embora menor em tamanho do que rato nervo, o nervo do mouse tem muitas qualidades semelhantes. Mais importante, porém, mousmodelos E são cada vez mais valiosa porque a grande disponibilidade de linhas transgénicas permite agora uma dissecção detalhada das moléculas individuais críticos para a regeneração do nervo 6, 7. Antes investigadores usaram vários métodos para produzir uma queda ou lesão do nervo, incluindo simples fórceps, pinças anguladas refrigerados, pinças hemostáticas, braçadeiras e fixações, vasculares, investigador-concebidas 8,9,10,11,12. Os pesquisadores também utilizaram vários métodos para marcar o local da lesão, incluindo sutura, partículas de carbono e partículas fluorescentes 13,14,1. Nós descrevemos o nosso método para obter um esmagamento do nervo ciático reprodutivelmente completa com precisão e persistente marcação do local de esmagamento utilizando uma pinça fina hemostáticos e carbono subsequente esmagamento do local de marcação. Como parte de nossa descrição do procedimento de esmagamento do nervo ciático incluímos também um método relativamente simples de montar todo músculo que usamos para quantificar a regeneração posteriormente.
1. Sujeitos animais
1,1. Tratamento
1,2. Preparação cirúrgica
2. Esmagamento do nervo ciático reprodutíveis
3. Cuidados pós-operatório
4. Semi-Thin Preparação
5. Preparação muscular de todo o Monte
6. Medindo Regeneração
7. Os resultados representativos
Figura 1. Esquemática da anatomia dos membros posteriores importante para esmagamento do nervo. A. Uma incisão na pele semi-circular foi feita revelando a musculatura subjacente. B. A musculatura glútea foi separada, eo nervo ciático revelou (passo 2.4 acima). Uma seta indica o local do esmagamento aproximada. Colocação retractor é mostrado como um guia geral, e é ajustado durante cada cirurgia para facilitar a visualização do ciático e abordagem da pinça hemostáticos para esmagamento B (inserção):. Colocação do ciático na mandíbula inferior da pinça hemostáticos pouco antes esmagamento (passo 2.5 acima). Fascículos separados são rotulados para demonstrar que são adjacentes horizontalmente, mas não na vertical, durante o esmagamento. Embora três FASCicles são rotulados neste diagrama, pode-se ver também um fascículo quarto, o ramo articular do peroneal. Para um desenho anatômico mais detalhada dos padrões de ramificação do nervo ciático fascículos distal ao ponto de queda, consulte Anatomy Greene do Rato, a Figura 188 17.
Figura 2. Um local de esmagamento de carbono marcado in situ e azul de toluidina-coradas, semi-finas secções de nervo ciático esmagado. A. Um exemplo de um local do esmagamento in situ (membro posterior esquerdo). Negro de carbono indica o local do esmagamento. O asterisco marca um ramo do nervo tibial que inerva musculatura da coxa e serve como um marco útil durante a cirurgia de esmagamento. A divisão tibial do nervo ciático é delineada em azul, o peroneal em verde, eo sural em amarelo. B. Semi-finas seções demonstrando uma queda completo realizado com força hemostáticops. C. Semi-finas seções demonstrando uma paixão incompleta realizada com pinças anguladas. Em ambos os perfis de imagens em degeneração de mielina são marcados com setas. No painel de setas C marcar exemplos de perfis de mielina preservada e um cluster de axônios poupados. Barra de escala é de 10 mM.
Figura 3 esquemática músculo inteiro de montagem e NMJs representativas AC:.. Imagens renderizadas de EDL (A), fibular longo (B) e (C) músculos sóleo após a remoção do membro posterior. Músculos são indicados a partir de membro posterior direito. Joelho e tornozelo orientação anatômica também estão incluídas para referência. Os tendões são coloridos branco e descrito em uma linha preta sólida quando posicionado na parte superior do músculo. Eles são descritos em uma linha preta tracejada quando elas se estendem por baixo do músculo. Os cortes são mostrados em uma linha tracejada vermelha.Músculo é desenrolada longe dos locais de corte, como indicado pelas setas azuis, e, subsequentemente, diluída. Após o desbaste, o músculo é separado dos pinos cortando em torno do que resta dos tendões fixados DF:. Imagens renderizadas de músculos montagem inteiros após a remoção do tecido conjuntivo e posterior desbaste. As bandas de placa terminal estão descritas em cada músculo GH:. Músculo sóleo montagem inteira catorze dias após esmagamento do nervo ciático demonstrando re-inervados (G) e desnervado junções (H) neuromusculares. Nestes painéis, NMJs, axônios, e células de Schwann são visualizadas como descrito acima na secção 5.5.1. Os receptores de acetilcolina são vermelho, verde axônios e células de Schwann processa azul. No painel de G, as setas indicam as áreas da JNM que foram re-inervados por um axônio. Em painel pontas de seta H indicam GAP-43 processos celulares positivas de Schwann. Note a ausência de axônios. Barra de escala é de 10 mM.
Nós apresentamos um método para obter um esmagamento do nervo ciático confiável completa com marcação precisa do local do esmagamento. Como mencionado anteriormente, esmagamento do nervo ciático é um modelo comum de lesão do nervo periférico em ratinhos e ratos. Apesar de cada método de esmagamento tem as suas vantagens e desvantagens, encontramos este método produziu uma queda completa que foi facilmente marcado com um mínimo de equipamento especial (por exemplo, braçadeiras especiais, etc).
Métodos Crush
O instrumento mais utilizado para mouse esmagamento do nervo ciático é o N º 5 pinças anguladas. Embora seja possível obter um esmagamento completo utilizando este método, verificou-se que este instrumento produziu uma queda variável (muito pouca força, deixando os axônios poupados ou grande demais rasgando o nervo), especialmente nas mãos de um novo usuário.
Outros métodos menos comuns usadas para produzir esmagamento incluir clipes de pequeno aneurisma, pinças resfriados em nitrogênio líquido e Specially fabricados, calibrados, não serrilhadas grampos 9,12,5,7. Cada um destes instrumentos pode produzir de forma confiável um esmagamento completo. Nós escolhemos pinça hemostática, porque o instrumento é fácil de obter, produz uma queda de confiança, e permite a clara marcação do local do esmagamento. Uma desvantagem da pinça hemostáticos é que não pode prontamente medir a força produzida durante esmagamento. No entanto, uma vez testado, um fórceps hemostáticos irá produzir uma forma fiável esmagamento completa, e pode ser facilmente substituída por uma pinça de idênticas se os fórceps sejam danificados.
Não importa o método escolhido para realizar uma paixão, talvez a parte mais crítica do processo de esmagamento é verificar integridade de esmagamento do nervo. Isto é especialmente importante nas mãos de um utilizador novo. Semi-fino análise do nervo distai ao local da lesão (Figura 2) fornece um método simples para fazê-lo e pode revelar um esmagamento completo (Figura 2, painel B) ou um esmagamento incompleto (Figura 2, painel C).
A consideração final no método de esmagamento é a duração do esmagamento. Testámos durações esmagamento de 15 segundos a 60 segundos de tempo de esmagamento total, com nenhuma diferença na translucidez do nervo ou preservação de fibras mielinizadas. Isto é consistente com as observações de Pontes e colegas, que em comparação paixões de 15-60 segundos de duração no nervo ciático de ratos usando uma pinça de um joalheiro e não encontraram significativas morfológicos, histológicos, eletrofisiológicos diferenças, ou funcional entre diferentes durações de esmagamento de 18 anos. Vezes esmagamento No entanto, mais longos ou esmaga que degradam significativamente o endoneuro célula de Schwann irá alterar a taxa e / ou o sucesso da regeneração.
Métodos de marcação
Os dois métodos viáveis para local do esmagamento de marcação diferente de carbono em pó são uma sutura 10-0 através do epineuro do nervo ciático 13,19, e FluoSpheres produzido por Molecular Probes, Eugene, OR 1 . Uma sutura 10-0 grosseiramente marca o local do esmagamento, mas requer maior nível de habilidade de microcirurgia, e variabilidade em aplicação dos resultados de sutura em menos preciso marcação do perímetro do local de esmagamento do que o carbono de marcação. Ao estudar a taxa de regeneração, o perímetro do local de esmagamento deve ser precisamente marcado lesão seguinte. Nós não investigamos FluoSpheres, no entanto, que preencham os critérios para a precisão e persistência de esmagamento local de marcação. Eles são particularmente úteis quando a regeneração de imagem in vivo em linhas de rato YFP 1. Para os nossos propósitos nós encontramos o carbono marcação adequada e barato, com a vantagem adicional de ser facilmente visto na avaliação semi-fina ou elétron subseqüente microscópica. Além disso, verificou-se que o carbono marcação persiste durante pelo menos seis semanas tornando-o adequado para experiências de duração mais longos.
Análise da regeneração após esmagamento
Um inquérito completoção de regeneração pós-queda combina avaliações funcionais, eletrofisiológico e morfológico 5,16. Avaliações morfológicas após regeneração são, talvez, o mais comum. Estas avaliações podem ser separados em que avaliam a latência de crescimento, taxa de crescimento axonal, e especificidade de reinervação 16. Neste relatório, apresentamos um procedimento músculo inteiro de montagem que pode ser usado para avaliar rapidamente a regeneração morfológica (Figura 3). Nesta análise NMJs desnervados rotulados por alfa-bungarotoxina e células de Schwann GAP-43 são quantificados e comparados para re-inervados junções como rotulados por neurofilamento, SV2, e alfa-bungarotoxina. GAP-43 é marcadamente upregulated pelas células de Schwann após a desnervação e bem identifica desnervados células de Schwann terminais na junção neuromuscular 20. Embora GAP-43 é expressa por axónios, o uso concomitante de neurofilamento prontamente distingue GAP-43 axónios positivos a partir de células de Schwann. Além disso,porque NMJs profundas no interior do músculo pode não ser prontamente rotulados por anticorpo (em comparação com a molécula pequena alfa bungarotoxina-) de células de Schwann GAP-43 imunorreactividade importante confirma o estado desnervado de uma junção neuromuscular e melhora a precisão quando a contagem NMJs desnervados.
Este método proporciona um método simples e eficiente para avaliar o estado reinervação de toda a banda muscular placa motora de uma só vez. Outros têm usado teu-1-PCP (23) / S100-GFP ratinhos que expressam ciano proteína fluorescente em axónios e GFP em células de Schwann a seguir reinervação dos tibial anterior após esmagamento do nervo ciático 2. Uma ressalva deve-se notar, no entanto. Este método baseia-neurofilamento e SV2 imunorreatividade para quantificar reinervação. É possível que o crescimento axonal pode ser impedida, mas a expressão subsequente de SV2 pode ser atrasada 21. Portanto, em algumas experiências, será importante para confirmar que a regeneração retardada e não delayed expressão pré-sináptica de SV2 conta (isto é, a diferenciação de pré-sináptica) para um fenótipo observado.
Não temos nada a divulgar.
Este trabalho foi financiado pelo NIH concede K08NS065157 (a TAF) Além disso, o Centro Penn para lesões músculo-esqueléticas, P30AR050950 Prêmio Número do Instituto Nacional de Artrite, Doenças músculo-esqueléticas e da pele apoiaram este trabalho (TAF e Steven S. Scherer). Finalmente, Shriners Pediatric Research financiamento semente Center (TAF) apoiaram este trabalho. Nós gostaríamos de agradecer o Dr. Young-Jin Son inicialmente para demonstrar todo o processo de montagem e Amy A. Kim por sua ajuda na produção dos desenhos da Figura 1.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome (descrição / quantidade) | Fornecedor | Número de Catálogo | |
Clipper Mini com No. 0000 Lâmina | Roboz | RC-5903 | |
Nair Depilação (9 oz.) | Igreja e Dwight Co., Inc. | N / A | |
Scrub Betadine Cirúrgica (1 galão) | Fisher Scientific | 19066452 | |
Pomada oftálmica (1 oz.) | Fisher Scientific | 19082795 |
Os instrumentos cirúrgicos:
Nome (descrição / quantidade) | Fornecedor | Número de Catálogo |
FST 250 Hot talão esterilizador | Belas Ferramentas Ciência | 18000-45 |
Iris Tesoura (11 cm de comprimento) | Instrumentos de precisão do mundo | 500216 |
Potts-Smith Fórceps (Straight; 18 centímetros; 1x2 Dentes) | Belas Ferramentas Ciência | 11024-18 |
McPherson Vannas-Tesoura (5 lâminas mm) | Instrumentos de precisão do mundo | 14.124-G |
Dumont # 5 - Fórceps Dumoxel Padrão Dica | Belas Ferramentas Ciência | 11252-30 |
Dumont # 5/45 - Fórceps Dumoxel Padrão Dica | Belas Ferramentas Ciência | 11251-35 |
Ultra hemostats Belas (em linha reta; superfícies internas lisas) | Belas Ferramentas Ciência | 13020-12 |
Carbono activado em pó (500 g) | Fisher Scientific | C272-500 |
Tamanho 6-0 com C-1 Agulha (Silk, estéril, Preto, Trançado,Não-absorvível; 18 "Comprimento; Box of 36) | Roboz | SUT-1073-1011 |
Reflex Aplicador Clip (para 9 clipes mm) | Instrumentos de precisão do mundo | 500345 |
9mm aço inoxidável Clipes de Reflexos (100/box) | Instrumentos de precisão do mundo | 500346 |
Animal Care:
Nome (descrição / quantidade) | Fornecedor | Número de Catálogo |
0,9% de cloreto de sódio (Conservante livre; 20 mL) | Hospira | 0409-4888-20 |
Sistema completo Blanket homeotérmicos com sonda flexível (Medium, 115 VAC, 60 Hz) | Harvard Apparatus | 507222F |
Platfor cirúrgicom e Afastadores:
(Comprado em loja de ferragens local)
Nome (descrição /) | Quantidade |
Inoxidável plataforma de aço (moído; ~ 12 "x12" x1 / 8 ") | 1 |
Ímãs Button (Exemplo: Eclipse E825) | 3 |
Parafusos de aço inoxidável (3 "Long; diâmetro determinado pelo imã Button) | 3 |
Porcas de aço inoxidável (sob medida para caber Bolts) | 9 |
Bandas de borracha (tensão leve) | 3 |
Pinos de insetos (ambos os extremos dobrados para formar Ganchos) | 3 |
Semi-Thins:
Nome (descrição / quantidade) | Fornecedor </ Strong> | Número de Catálogo |
Paraformaldeído (1 kg) | Sigma-Aldrich | P6148-1KG |
Fosfato de Sódio Dibásico anidro (500 g; utilizado para preparar tampão fosfato) | Fisher Scientific | S375-500 |
Fosfato de sódio monobásico anidro (1 kg; usado para preparar tampão fosfato) | Fisher Scientific | AC38987-0010 |
O glutaraldeído (50%; 10 x 10 mL) | Ted Pella, Inc. | 18431 |
Tetróxido de ósmio (aquoso a 4%, 10 x 10 mL) | Ted Pella, Inc. | 18465 |
Óxido de propileno (450 mL) | Ted Pella, Inc. | 18601 |
Incorporar 812 (Kit, para os blocos rígidos / alto contraste de imagem) | Electron Microscopy Sciences | 14120 |
Toluidine azul (25 g) | Ted Pella, Inc. | 19451 |
Preparação muscular de todo o monte e Imuno-histoquímica:
Nome (descrição / quantidade) | Fornecedor | Número de Catálogo |
Paraformaldeído (1 kg) | Sigma-Aldrich | P6148-1KG |
Fosfato de Sódio Dibásico anidro (500 g; utilizado para preparar tampão fosfato) | Fisher Scientific | S375-500 |
Fosfato de sódio monobásico anidro (1 kg; usado para preparar tampão fosfato) | Fisher Scientific | AC38987-0010 |
10% de BSA Diluente Solução / bloqueio (200 mL) | Kirkegaard e Perry Laboratories, Inc. | 50-61-00 |
Triton X-100 (100 mL) | Dot Scientific Incorporated | 9002-93-1 |
Glicina, 98% (1 kg) | Fisher Scientific | AC12007-0010 |
Tissue-Tek Cryo-OCT Compound (acórdão de 12, 4 garrafas de oz) | Fisher Scientific | 14-373-65 |
Sylgard DOW 170 (2 Kit lb) | Fisher Scientific | NC9492579 |
Pinos de aço inoxidável de insetos, Tamanho 1 (100/pkg) | Belas Ferramentas Ciência | 26001-40 |
Tetrametilrodamina-A-bungarotoxina (0,5 mg) | Sigma-Aldrich | T0195-.5MG |
Anticorpo monoclonal de ratinho contra a SMI-312 (0,1 mL) | Covance | SMI-312R |
Anticorpo monoclonal de ratinho contra o SV2 (0,1 mL) | Desenvolvimento de Estudos Hybridoma Bank (DSHB) | SV2 |
Coelho PolyAnticorpo contra clonal GAP-43 | Novus Biologicals | NB300-143 |
Flourescein de cabra conjugado IgG anti-ratinho, Fcy subclasse 1 específico | Jackson ImmunoResearch | 11 5-095-205 |
DyLight 649 Conjugado de burro anti-IgG de coelho | Jackson ImmunoResearch | 711-495-152 |
4 ',6-diamidino-2-fenilindol (DAPI, dilactate; 10 mg) | Invitrogen | D3571 |
Meio de Montagem Vectashield (10 mL) | Vector Laboratories | H-1000 |
Além disso Superfrost Lâminas de Microscopia (branco, Tamanho: 75 x 25 mm; Pack of 144) | Fisher Scientific | 12-550-15 |
Óculos Fisherfinest Premium Cover (Tamanho: 40 x 22 mm; Pack de 1 oz.) | Fisher Scientific | 12-548-5C |
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