Summary

En reviderad kirurgisk metod för att inducera endolymphatic hydrops i marsvin

Published: June 04, 2020
doi:

Summary

Denna artikel visar en extradural strategi för att utplåna marsvin endolymphatic säcken och skada endolymphatic trumman med en fin plocka för att inducera experimentella endolymphatic hydrops.

Abstract

Endolymphatic hydrops är en utvidgning av scala media som oftast förknippas med Menieres sjukdom, även om pathophysiologic mekanismen (s) fortfarande oklart. För att på lämpligt sätt studera attributen för endolymphatic hydrops, såsom ursprunget till lågfrekvent hörselnedsättning, behövs en tillförlitlig modell. Marsvinet är en bra modell eftersom det hör i lågfrekventa regioner som är förmodat påverkas av endolymphatic hydrops. Tidigare forskning har visat att endolymphatic hydrops kan induceras kirurgiskt via intradural eller extradural metoder som innebär borrning på endolymphatic trumman och säcken. Men om det var möjligt att skapa en endolymphatic hydrops modell med hjälp av en extradural strategi som undvek farliga borrning på endolymphatic trumman och säcken var okänd. Syftet med denna studie var att visa en reviderad extradural strategi för att inducera experimentella endolymphatic hydrops vid 30 dagar postoperativt genom att utplåna endolymphatic säcken och skada endolymphatic trumman med en fin plocka. Urvalet storlek bestod av sju marsvin. Funktionella mätningar av förhandlingen gjordes och tidsmässiga ben skördades därefter för histologic analys. Tillvägagångssättet hade en framgång på 86% för att uppnå endolymphatic hydrops. Risken för ryggmärgsvätska läcka var minimal. Inga perioperative dödsfall eller skador på den bakre halvcirkelformade kanalen inträffade i provet. Den presenterade metoden visar ett säkert och tillförlitligt sätt att inducera endolymphatic hydrops vid en relativt snabb tidpunkt på 30 dagar. De kliniska konsekvenserna är att den presenterade metoden ger en tillförlitlig modell för att ytterligare utforska ursprunget till lågfrekvent hörselnedsättning som kan associeras endolymphatic hydrops.

Introduction

Endolymphatic hydrops är en utvidgning av scala media. Förekomsten av endolymphatic hydrops kan mätas med hjälp av tvärsnittsområdet scala media. Det är tänkt att kliniska endolymphatic hydrops kan associeras med lågfrekventa sensorineural hörselnedsättning, såsom den som ses i Meniere sjukdom. Men ursprunget (s) av hörselnedsättningen är fortfarande oklart. För att på ett adekvat sätt studera ursprunget till lågfrekvent hörselnedsättning i samband med endolymphatic hydrops, en tillförlitlig modell behövs.

År 1965 beskrev Kimura och Schuknecht hur man inducerar endolymphatic hydrops i marsvin med hjälp av en intradural strategi1. Deras teknik inblandade med hjälp av en bakre hjärnskålen fossa strategi för att komma åt operculum och subarcuate fossa. Stegen innebar att incising dura, dra in lillhjärnan med en Ringer lösning indränkt bomullstuss, och borrning över endolymphatic trumman och den mellanliggande delen av endolymphatic säcken. Ben vax placerades sedan i operculum att skilja endolymphatic trumman från distala endolymphatic säcken. Kraniotomy defekten stängdes genom att placera absorberbara gelatin pulver (t.ex. Gelfoam) och reapproximating överliggande muskler. Histologic bevis på endolymphatic hydrops hittades konsekvent på postoperativa dagar 1, 3, 7, 14, 21 och 30, visar att intradural metoden var en tillförlitlig metod för att inducera histologically-bekräftade endolymphatic hydrops. Med samma intradural strategi som Kimura och Schuknecht, men med olika tidpunkter, Salt och DeMott bekräftade att scala media i andra sväng av snäckan var betydligt utvidgas på dag 4 och därefter2. Medan den faktiska sjukligheten att inducera en cerebrospinalvätska (CSF) läcka med Kimura och Schuknecht s intradural strategi rapporterades inte i den ursprungliga studien, förekomsten av en CSF läcka kan öka risken för hjärnhinneinflammation. Det har föreslagits att förlust av CSF kan leda till ett utflöde av perilymph, vilket resulterar i en samtidig tillfällig expansion av den endolymphatic volymen i marsvin3. En extradural strategi för att inducera endolymphatic hydrops skulle vara ett säkrare alternativ.

I 1989, Andrews och Bohmer beskrev två extradural kirurgiska metoder för att nå endolymphatic säcken och kanalen, via antingen en mellersta hjärnskålen fossa strategi eller bakre hjärnskålen fossa strategi, att utplåna endolymphatic sac4. De beskrev att ta bort operculum med en diamant borr, och sedan antingen borra bort den mellanliggande delen av endolymphatic säcken eller använda en fin plocka för att störa endolymphatic säcken och trumman. I 1993, Lee, Wright, och Meyerhoff beskrev ett liknande tillvägagångssätt, som inkluderade borrning genom den endolymphatic säcken och kanalen, men skilde sig i att de också samtidigt blockerade cochlear akvedukten5. De visade förekomsten av endolymphatic hydrops, som bedöms via histologi, vid fyra veckor efter utplåna endolymphatic säcken och hindrar cochlear akvedukten. Megerian et al. var den första att publicera en video artikel som visar en extradural obliteration av endolymphatic säcken och kanal som innebar borrning direkt på den mediala delen av operculum att gå in i endolymphatic säcken och kanal6. De visade histologic bevis på endolymphatic hydrops i ett marsvin offras vid 28 veckor efter operationen, samt hörselnedsättning i 16 kHz region6. Huruvida det var möjligt att inducera histologiskt bekräftade endolymphatic hydrops och lågfrekvent hörselnedsättning vid en tidig tidpunkt med extradural metoder var okänd.

Det övergripande målet med denna rapport är att visa en extradural strategi för att inducera experimentella endolymphatic hydrops på 30 dagar postoperativt genom att utplåna endolymphatic säcken och skada endolymphatic trumman med en fin plocka. Logiken bakom användningen av denna teknik är fördelen med att undvika behovet av att borra på petrous tinningben, vilket tar bort risken för att oavsiktligt skada dura och orsakar en CSF läcka, mildra möjligheten att skada den bakre halvcirkelformade kanalen, och minska risken för skador på sigmoid sinus.

Protocol

Alla förfaranden som anges omedelbart nedan i protokollet avsnitt genomfördes som beskrivs i protokoll som godkänts av Washington University i St Louis Institutional Animal Care and Use Committee. 1. Bedövningsinduktion och övervakning av vitala tecken OBS: Denna studie använde pigmenterade NIH-stam marsvin som erhållits från en in-house avel koloni. Använd marsvin av båda könen och väger minst 350 g. Placera marsvine…

Representative Results

Den presenterade metoden används en extradural strategi för att utplåna endolymphatic säcken och skada endolymphatic trumman med en fin plocka i sju marsvin bestående av två hanar och fem honor. Den genomsnittliga varaktigheten av kirurgi var 2 timmar från snitt till stängning. Den totala borrtiden varierade från 5-10 minuter. Upp till 4 timmar behövdes för marsvinet att helt komma ut ur anestesi. Det fanns inga intraoperativa eller postoperativa dödsfall i provet. det fanns i…

Discussion

Den presenterade extradural metoden hade en framgång på 86% för att uppnå histologiskt bekräftade endolymphatic hydrops och lågfrekvent hörselnedsättning. Metoden uppnådde tillförlitligt histologiska bevis på endolymphatic hydrops av postoperativ dag 30, överensstämmer med tidigare studier som använde en intradural metod2. Metodens betydelse för befintliga metoder är att det inte krävs en GSR-läcka, vilket undanröjer en potentiell förvirrande variabel som har föreslagits för …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi tackar Shannon M. Lefler för hjälp med siffror och tabellen över material. Forskning som rapporterats i denna publikation stöddes av National Institute of Deafness and Other Communication Disorders inom National Institutes of Health, genom “Development of Clinician / Researchers in Academic ENT” utbildningsbidrag, tilldelning nummer T32DC000022 (C.V.V.) och av R01 DC014997 (J.T.L). Innehållet är enbart författarnas ansvar och representerar inte nödvändigtvis de officiella åsikterna hos National Institutes of Health.

Materials

12 mL syringe Henke-Sass Wolf 5100-X00V0
1 mL and 3 mL syringe BD Precision(Ordered from Fischer Sci) 14-826-87 15859152
27.5 butterfly gauge needle Terumo Surflo Winged Infusion Set, Terumo Corporation, Japan) (Ordered from McKesson) 448407
4-0 suture McKesson 1034507
4×4 gauze sponges Dukal (Ordered form McKesson) 374454
60mL syringe Fisher Sci 22-031-375
Anspach otologic drill Anspach SC2100
atipamezole Zoetis 107204-6
autoclave Fisher sci 15-103-0508
autoclave bags McKesson 524881
bayonet separator Olympus AL 130564
bupivicaine auro Medics Pharma 555150-169-10
clear sterile drape 3M 1020
cotton balls Fisherbrand (ordered from Fisher Sci) 22-456-885
cotton swabs McKesson 508716
diamond burrs #3, #2, #1, and #0.5 mm Anspach QD8-3SD; QD8-2SD; QD8-1SD; QD8-05SD
diaper pad McKesson 945330
disposable 15 blade Swann-Morton 0305
enrofloxacin Hospira 0409-4888-01
epinephrine McKesson 63739-0456
eye ointment Dechra Vet Products 17033-211-38
Freer elevator Grace Medical 215100FX
gelfoam Pfizer (Ordered from McKesson) 82830
hair trimmers Oster Power Pro Cordless (ordered from Amazon) 078400-020-000
iodine scrub Purdue Pharma (ordered from mcKesson) 521243
iris scissors Olympus CL-542114
ketamine Henry Schein Animal Health 55853
lactated ringers B. Braun Medical (ordered from McKesson) 186662
lancet knife by Rosen Grace Medical 151100FX referred to as curette in the text
lubricant Milex (ordered from Cooper Surgical) MX5030
masking tape 3M (ordered from fisher sci 19047259
metal rectangle basin Amazon B07NQDBC6T
needle holder Olympus CR 213015-ENT
needles: 27 gage, 18 gauge BD Precision(Ordered from Fischer Sci) 14-826-48 14-826-5D
neonatal warming isollete Air Borne Life Support Systems 731-1800
operating microscope Carl Zeiss OPMI pico
oxygen tank AirGas OX USP200
pulse ox CapnoTrue (Ordered from Medacx) M-3090112001
rectal probe with heating blanket Harvard Apparatus probe: PY2 50-7217 Heating Blanket: PY2 50-7214
red body holder Lichtenhan Lab N/A In-house product
right angle Olympus BV-230337
rosen needle Olympus AM-130566 customized, it is the instrument I use to tear the sac
rubber tubing for O2 administration Fisher Sci 14-171-104
saran wrap Fisher Sci NC9617977
stereotactic head holder WUSTL Instrument Machine Shop N/A In-house product
sterile drapes Cardinal Health 7553
suction tube by Baron Grace Medical 034903FX 034905FX #3 and #5 Suction
tissue forceps adson brown Grace Medical 325112FX
Weitlander retractor Olympus Grace Medical BL200011 100313FX
xylazine Akorn 59399-110-20

References

  1. Kimura, R. S., Schuknecht, H. F. Membranous Hydrops in the Inner Ear of the Guinea Pig after Obliteration of the Endolymphatic Sac. Pract oto-rhino-laryng. 27, 343-354 (1965).
  2. Salt, A. N., DeMott, J. Time course of endolymph volume increase in experimental hydrops measured in vivo with an ionic volume marker. Hearing Research. 74 (1-2), 165-172 (1994).
  3. Walsted, A., Garbarsch, C., Michaels, L. Effect of craniotomy and cerebrospinal fluid loss on the inner ear. An experimental study. Acta Oto-Laryngologica. 114 (6), 626-631 (1994).
  4. Andrews, J. C., Bohmer, A. The surgical approach to the endolymphatic sac and the cochlear aqueduct in the guinea pig. American Journal of Otolaryngology. 10 (1), 61-66 (1989).
  5. Lee, J. R., Wright, C. G., Meyerhoff, W. L. Modified occipital approach to the endolymphatic sac and cochlear aqueduct of the guinea pig. American Journal of Otolaryngology. 14 (2), 165-169 (1993).
  6. Megerian, C. A., et al. Surgical induction of endolymphatic hydrops by obliteration of the endolymphatic duct. Journal of Visualized Experiments. (35), (2010).
  7. Lichtenhan, J. T., Cooper, N. P., Guinan, J. J. A new auditory threshold estimation technique for low frequencies: proof of concept. Ear and Hearing. 34 (1), 42-51 (2013).
  8. Lichtenhan, J. T., Hartsock, J., Dornhoffer, J. R., Donovan, K. M., Salt, A. N. Drug delivery into the cochlear apex: Improved control to sequentially affect finely spaced regions along the entire length of the cochlear spiral. Journal of Neuroscience Methods. 273, 201-209 (2016).
  9. Lichtenhan, J. T., Hartsock, J. J., Gill, R. M., Guinan, J. J., Salt, A. N. The auditory nerve overlapped waveform (ANOW) originates in the cochlear apex. Journal of the Association for Research in Otolaryngology. 15 (3), 395-411 (2014).
  10. Lichtenhan, J. T., Hirose, K., Buchman, C. A., Duncan, R. K., Salt, A. N. Direct administration of 2-Hydroxypropyl-Beta-Cyclodextrin into guinea pig cochleae: Effects on physiological and histological measurements. PloS One. 12 (4), e0175236 (2017).
  11. Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nature Methods. 9 (7), 671-675 (2012).
check_url/kr/60597?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Valenzuela, C. V., Lee, C., Buchman, C. A., Lichtenhan, J. T. A Revised Surgical Approach to Induce Endolymphatic Hydrops in the Guinea Pig. J. Vis. Exp. (160), e60597, doi:10.3791/60597 (2020).

View Video