Chirurgische lumbale Sympathektomie bei Mäusen

Periphere Nervenverletzungen (PNIs) können zu motorischen, sensorischen und sympathischen Defiziten bei distalen Gewebezielen führen, die sich selten voll funktionsfähig erholen¹. Die PNI-Forschung hat sich oft auf die motorische und sensorische Regeneration konzentriert; Fast ein Viertel des Ischiasnervs der Ratte besteht jedoch aus unmyelinisierten sympathischen Axonen². Die Rolle der sympathischen Innervation in den peripheren Geweben ist jedoch nicht vollständig geklärt³. Das sympathische Nervensystem spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der körperlichen Homöostase und ist an der Immunregulation, der Thermoregulation, dem Gefäßtonus, der mitochondrialen Biogenese und mehr beteiligt 4,5,6,7,8,9,10,11 . Wenn die sympathische Innervation an der neuromuskulären Verbindung verloren geht, werden trotz Aufrechterhaltung der Motoneuron-Innervation eine anhaltende Muskelschwäche und synaptische Instabilität beobachtet¹². Es wurde gezeigt, dass diese sympathische Regulation der synaptischen Übertragung an der neuromuskulären Verbindung mit zunehmendem Alter abnimmt^13,14, was zur Sarkopenie beiträgt, die als altersabhängige Verringerung von Muskelmasse, Kraft und Kraft definiert^{ist 15}. Ein besseres Verständnis der Rolle der sympathischen Innervation peripherer Gewebe ist notwendig für die Entwicklung von Therapien, die die funktionellen Ergebnisse für Patienten mit PNIs und anderen Formen der sympathischen Dysfunktion optimieren.

Die Sympathektomie ist ein leistungsfähiges experimentelles Instrument, mit dem die Rolle der sympathischen Innervation im distalen Zielgewebe untersucht werden kann. Insbesondere entfernt die Entfernung der sympathischen Ganglien auf L2-L5-Ebene einen Großteil der sympathischen Innervation zu den unteren Gliedmaßen, was besonders nützlich für Forscher ist, die sich für den Ischiasnerv interessieren.

Dieses Protokoll beschreibt die Entnahme von postganglionären sympathischen Neuronen im L2-L5-Spiegel aus einer Maus als Überlebensoperation. Dieses Verfahren erfordert mikrochirurgische Fähigkeiten von Nagetieren und Vertrautheit mit der Anatomie von Mäusen und verursacht bei effektiver Durchführung keine sichtbaren phänotypischen Unterschiede. Eine chirurgische lumbale Sympathektomie wurde in der Nagetierforschung eingesetzt, mehr bei Ratten als bei Mäusen 16,17,18,19,20,21; Ein detailliertes Protokoll, das das Protokoll beschreibt, existiert derzeit jedoch nicht. Frühere Studien, in denen die lumbale Sympathektomie angewendet wurde, konzentrierten sich hauptsächlich auf die Rolle der sympathischen Innervation bei der Schmerzreaktion, die im Allgemeinen durch Sympathektomie bei verschiedenen Nervenverletzungsmodellen abgeschwächt wird. In weniger Studien wurde diese Technik bei Mäusen^{angewendet 22}, wahrscheinlich aufgrund der geringeren Größe der anatomischen Orientierungspunkte, da man davon ausging, dass die Anwendung einer chirurgischen Sympathektomie bei Kleintieren “praktisch nicht praktikabel” sei^23,24. Lokalisierte Sympathektomien in Form von Mikrosympathektomien wurden auch in Nagetiermodellen eingesetzt, ebenfalls meist im Zusammenhang mit dem Schmerzverhalten 25,26,27. Die Mikrosympathektomie verwendet im Gegensatz zur totalen lumbalen Sympathektomie einen dorsalen Zugang, bei dem ein Segment des grauen Ramus zu einem bestimmten Spinalnerv getrennt und entfernt wird, was eine sehr gezielte Sympathektomie ermöglicht, die weitreichende Nebenwirkungen vermeidet.

Da Mausmodelle für viele Studien, die eine genetische Manipulation erfordern, von entscheidender Bedeutung sind, wird dieses Verfahren auch über die Bandbreite peripherer Nervenverletzungen hinaus vielseitige Anwendungen haben. Mit einem transabdominalen Zugang können die lumbalen sympathischen Ganglien zuverlässig sichtbar gemacht und von der Maus reseziert werden, ohne dass sichtbare Nebenwirkungen erkennbar sind. Obwohl Protokolle für die chemische Zerstörung postganglionärer sympathischer Neuronen verfügbar sind, wie z.B. die Verwendung von 6-Hydroxydopamin (6-OHDA)^23,24, ermöglicht dieses chirurgische Verfahren ein anatomisch spezifisches Targeting der postganglionären lumbalen sympathischen Ganglien. Durch den Einsatz einer chirurgischen Sympathektomie werden auch die unspezifischen und dosisabhängigen Bedenken im Zusammenhang mit pharmakologischen Methoden vermieden^28,29.

Die Anwendung chemischer Sympathektomien durch Verabreichung von 6-OHDA wurde 1967 als einfacher Weg zur selektiven Destruktion adrenerger Nervenenden beschrieben, da chirurgische Sympathektomien bei Kleintieren nicht bevorzugt wurden^23,24. 6-OHDA ist ein katecholaminerges Neurotoxin, das endogen bei Patienten mit Parkinson-Krankheit gebildet wird, und seine Toxizität beruht auf seiner Fähigkeit, freie Radikale zu bilden und die Elektronentransportkette in den Mitochondrien zu hemmen^30,31. Durch Noradrenalinaufnahme-1-Transportmechanismen ist 6-OHDA in der Lage, sich in noradrenergen Neuronen, wie z. B. postganglionären sympathischen Neuronen, anzureichern²⁸. Schließlich wird das Neuron durch 6-OHDA zerstört; Die Endstationen im peripheren Nervensystem regenerieren sich jedoch, wobei die funktionelle Aktivität auch dann wiederhergestellt wird, wenn der Aminspiegel noch reduziert ist. Als Reaktion auf 6-OHDA gibt es auch unterschiedliche Dosisschwellen für verschiedene Organe, und es hat sich gezeigt, dass höhere Dosen von 6-OHDA unspezifischere Wirkungen zeigen, was seine neurotoxischen Folgen auf nicht-Katecholamin-haltige Neuronen und sogar nicht-neuronale Zellen ausweitet. Neben noradrenergen Neuronen sind auch dopaminerge Neuronen von 6-OHDA betroffen²⁹, so dass die chemische Sympathektomie letztlich weniger spezifisch für postganglionäre sympathische Neuronen ist als die chirurgische Sympathektomie.

Daher ermöglicht eine chirurgische lumbale Sympathektomie die gezielte Ablation der sympathischen Innervation zu den unteren Extremitäten, die mit einer Vielzahl von experimentellen Techniken und genetischen Manipulationen bei der Maus kombiniert werden kann, um zu untersuchen, wie das sympathische Nervensystem zu verschiedenen Verletzungs- und Krankheitszuständen beiträgt.