Simpatectomia lombare chirurgica nei topi

Le lesioni dei nervi periferici (PNI) possono portare a deficit motori, sensoriali e simpatici in bersagli tissutali distali che raramente recuperano completamente funzionalmente¹. La ricerca sul PNI si è spesso concentrata sulla rigenerazione motoria e sensoriale; Tuttavia, quasi un quarto del nervo sciatico di ratto è costituito da assoni simpatici non mielinizzati². Il ruolo dell’innervazione simpatica nei tessuti periferici, tuttavia, non è completamente compreso³. Il sistema nervoso simpatico svolge un ruolo importante nel mantenimento dell’omeostasi corporea, partecipando alla regolazione immunitaria, alla termoregolazione, al tono vascolare, alla biogenesi mitocondriale e altro ancora 4,5,6,7,8,9,10,11 . Quando l’innervazione simpatica alla giunzione neuromuscolare viene persa, si osserva una persistente debolezza muscolare e instabilità sinaptica nonostante il mantenimento dell’innervazione dei motoneuroni¹². È stato dimostrato che questa regolazione simpatica della trasmissione sinaptica alla giunzione neuromuscolare diminuisce con l’invecchiamento^13,14, il che contribuisce alla sarcopenia, definita come la riduzione età-dipendente della massa, della forza e della potenza muscolare¹⁵. Una migliore comprensione del ruolo dell’innervazione simpatica dei tessuti periferici è necessaria per lo sviluppo di terapie che ottimizzino i risultati funzionali per i pazienti con PNI e altre forme di disfunzione simpatica.

La simpatectomia è un potente strumento sperimentale che consente di studiare il ruolo dell’innervazione simpatica nei tessuti bersaglio distali. In particolare, la rimozione dei gangli simpatici di livello L2-L5 rimuove la maggior parte dell’innervazione simpatica agli arti inferiori, il che è particolarmente utile per gli investigatori interessati al nervo sciatico.

Questo protocollo descrive in dettaglio la rimozione dei neuroni simpatici postgangliari di livello L2-L5 da un topo come intervento chirurgico di sopravvivenza. Questa procedura richiede abilità microchirurgiche nei roditori e familiarità con l’anatomia del topo e, se eseguita in modo efficace, non causa differenze fenotipiche visibili. Una simpatectomia lombare chirurgica è stata utilizzata nella ricerca sui roditori, più nei ratti che nei topi 16,17,18,19,20,21; Tuttavia, attualmente non esiste un protocollo dettagliato che descriva il protocollo. Precedenti studi che utilizzavano la simpatectomia lombare si sono concentrati principalmente sul ruolo dell’innervazione simpatica nella risposta al dolore, che è generalmente attenuata dalla simpatectomia in vari modelli di lesione nervosa. Meno studi hanno utilizzato questa tecnica nei topi²², probabilmente a causa delle dimensioni ridotte dei punti di riferimento anatomici, poiché si riteneva che l’uso della simpatectomia chirurgica fosse “praticamente non praticabile” nei piccoli animali^23,24. Le simpatectomie localizzate sotto forma di microsimpatectomia sono state utilizzate anche in modelli di roditori, anche per lo più nel contesto dei comportamenti dolorosivi 25,26,27. La microsimpatectomia, a differenza della simpatectomia lombare totale, utilizza un approccio dorsale attraverso il quale un segmento del ramo grigio di uno specifico nervo spinale viene scollegato e rimosso, consentendo una simpatectomia molto mirata che eviterà effetti collaterali più diffusi.

Poiché i modelli murini sono fondamentali per molti studi che richiedono la manipolazione genetica, questa procedura avrà applicazioni versatili anche al di là dell’ampiezza delle lesioni dei nervi periferici. Utilizzando un approccio transaddominale, i gangli simpatici lombari possono essere visualizzati in modo affidabile e resecati dal topo senza effetti avversi apparenti. Sebbene siano disponibili protocolli per la distruzione chimica dei neuroni simpatici postgangliari, come l’uso di 6-idrossidopamina (6-OHDA)^23,24, questa procedura chirurgica consente un targeting anatomicamente specifico dei gangli simpatici lombari postgangliari. L’uso di una simpatectomia chirurgica evita anche i problemi aspecifici e dose-dipendenti legati ai metodi farmacologici^28,29.

L’uso di simpatectomie chimiche attraverso la somministrazione di 6-OHDA è stato descritto nel 1967 come un modo semplice per ottenere la distruzione selettiva delle terminazioni nervose adrenergiche poiché le simpaticectomie chirurgiche nei piccoli animali non erano favorite^23,24. Il 6-OHDA è una neurotossina catecolaminergica che si forma endogenamente nei pazienti con malattia di Parkinson e la sua tossicità deriva dalla sua capacità di formare radicali liberi e inibire la catena di trasporto degli elettroni nei mitocondri ^30,31. Attraverso i meccanismi di trasporto dell’uptake-1 della noradrenalina, il 6-OHDA è in grado di accumularsi all’interno dei neuroni noradrenergici, come i neuroni simpatici postgangliari²⁸. Alla fine, il neurone viene distrutto dal 6-OHDA; Tuttavia, i terminali del sistema nervoso periferico si rigenerano, con il ripristino dell’attività funzionale anche quando i livelli di ammina sono ancora ridotti. Soglie di dosaggio diverse sono presenti anche per diversi organi in risposta al 6-OHDA, e dosi più elevate di 6-OHDA hanno dimostrato di mostrare effetti più aspecifici, estendendo le sue conseguenze neurotossiche ai neuroni non contenenti catecolamine e persino alle cellule non neuronali. A parte i neuroni noradrenergici, i neuroni dopaminergici sono influenzati anche dal 6-OHDA²⁹, rendendo la simpatectomia chimica in definitiva meno specifica per i neuroni simpatici postgangliari rispetto alla simpatectomia chirurgica.

Pertanto, una simpatectomia lombare chirurgica consente l’ablazione mirata dell’innervazione simpatica agli arti inferiori, che può essere combinata con una varietà di tecniche sperimentali e manipolazioni genetiche nel topo per studiare come il sistema nervoso simpatico contribuisce a vari stati di lesione e malattia.