マウスの外科的腰椎交感神経切除術

末梢神経損傷 (PNI) は、遠位組織ターゲットの運動障害、感覚障害、および交感神経障害を引き起こす可能性があり、完全に機能を回復することはめったにありません¹。PNIの研究は、多くの場合、運動および感覚の再生に焦点を当ててきました。しかし、ラットの坐骨神経のほぼ4分の1は、無髄交感神経軸索で構成されています²。それにもかかわらず、末梢組織における交感神経支配の役割は完全には理解されていません³。交感神経系は、免疫調節、体温調節、血管緊張、ミトコンドリア生合成などに関与し、身体の恒常性を維持する上で主要な役割を果たしています4,5,6,7,8,9,10,11 .神経筋接合部での交感神経支配が失われると、運動ニューロン神経支配が維持されているにもかかわらず、持続的な筋力低下とシナプス不安定性が観察される¹²。神経筋接合部におけるシナプス伝達のこの交感神経制御は、加齢とともに減少することが示されており^13,14、これは、筋肉量、力、およびパワーの加齢依存的な減少として定義されるサルコペニアに寄与する¹⁵。末梢組織の交感神経支配の役割をよりよく理解することは、PNIやその他の形態の交感神経機能障害患者の機能転帰を最適化する治療法の開発に必要です。

交感神経切除術は、遠位標的組織における交感神経支配の役割の調査を可能にする強力な実験ツールです。具体的には、L2-L5レベルの交感神経節を切除すると、下肢への交感神経支配の大部分が除去され、坐骨神経に関心のある研究者にとって特に有用です。

このプロトコルは、生存手術としてマウスからのL2-L5レベルの節後交感神経ニューロンの除去を詳述しています。この手順には、げっ歯類の顕微手術のスキルとマウスの解剖学への精通が必要であり、効果的に実施された場合、目に見える表現型の違いは引き起こされません。外科的腰椎交感神経切除術はげっ歯類の研究で使用されており、マウスよりもラットで使用されています16,17,18,19,20,21;しかし、そのプロトコルを記述した詳細なプロトコルは、現在存在しません。腰椎交感神経切除術を利用した以前の研究では、主に交感神経支配の役割に焦点を当てていました 痛みの反応、これは一般に、さまざまな神経損傷モデルで交感神経切除術によって弱められます。マウスでこの技術を使用した研究は少ない^{が、これは}おそらく解剖学的ランドマークのサイズが小さいためであり、外科的交感神経切除術の使用は小動物では「事実上実行不可能」であると考えられていた^23,24。微小交感神経切除術の形での限局性交感神経切除術は、げっ歯類モデルでも利用されており、これも主に疼痛行動の文脈で行われています25,26,27。微小交感神経切除術は、腰部交感神経全摘出術とは対照的に、特定の脊髄神経への灰色の枝の一部を切断して除去する背側アプローチを利用し、より広範な副作用を回避する非常に的を絞った交感神経切除術を可能にします。

マウスモデルは遺伝子操作を必要とする多くの研究にとって重要であるため、この手順は末梢神経損傷の範囲を超えて多用途に応用できます。経腹部アプローチを使用すると、腰椎交感神経節を確実に視覚化し、明らかな悪影響なしにマウスから切除できます。6-ヒドロキシドーパミン(6-OHDA)^23,24の使用など、節後交感神経ニューロンの化学的破壊のためのプロトコルが利用可能ですが、この外科的処置は、節後腰椎交感神経節の解剖学的特異的な標的化を可能にします。外科的交感神経切除術の使用は、薬理学的方法に関連する非特異的で用量依存的な懸念も回避します^28,29。

6-OHDAの投与による化学的交感神経の使用は、小動物の外科的交感神経が好まれなかったため、アドレナリン作動性神経終末の選択的破壊を達成する簡単な方法として1967年に説明されました^23,24。6-OHDAは、パーキンソン病患者に内因的に形成されるカテコールアミン作動性神経毒であり、その毒性は、フリーラジカルを形成し、ミトコンドリアの電子伝達鎖を阻害する能力に由来する^30,31。ノルエピネフリンの取り込み-1輸送メカニズムを通じて、6-OHDAは節後交感神経細胞²⁸などのノルアドレナリン作動性ニューロン内に蓄積することができる。最終的に、ニューロンは6-OHDAによって破壊されます。しかし、末梢神経系の終末は再生し、アミンレベルがまだ低下している場合でも機能的活動が回復します。6-OHDAに応答するさまざまな臓器に対して異なる投与量の閾値も存在し、高用量の6-OHDAはより非特異的な効果を示すことが示されており、その神経毒性の影響を非カテコールアミン含有ニューロン、さらには非ニューロン細胞にまで拡大します。ノルアドレナリン作動性ニューロンは別として、ドーパミン作動性ニューロンも6-OHDAの影響を受けます²⁹、化学的交感神経切除術は最終的に外科的交感神経切除術よりも節後交感神経ニューロンへの特異的性が低くなります。

したがって、外科的腰椎交感神経切除術は、交感神経支配を下肢に的を絞ったアブレーションを可能にし、マウスのさまざまな実験技術や遺伝子操作と組み合わせて、交感神経系がさまざまな損傷や病状にどのように寄与しているかを研究することができます。