Хирургическая поясничная симпатэктомия у мышей

Повреждения периферических нервов (ПНИ) могут приводить к двигательному, сенсорному и симпатическому дефициту в дистальных тканевых мишенях, которые редко полностью функционально восстанавливаются¹. Исследования PNI часто сосредоточены на моторной и сенсорной регенерации; Тем не менее, почти четверть седалищного нерва крысы состоит из немиелинизированных симпатических^{аксонов2}. Роль симпатической иннервации в периферических тканях, тем не менее, до конца не изучена³. Симпатическая нервная система играет важную роль в поддержании гомеостаза организма, участвуя в иммунной регуляции, терморегуляции, тонусе сосудов, митохондриальном биогенезе и т.д^{. 4,5,6,7,8,9,10,11}. При утрате симпатической иннервации в нервно-мышечном соединении наблюдается стойкая мышечная слабость и синаптическая нестабильность, несмотря на поддержание иннервации мотонейрона¹². Было показано, что эта симпатическая регуляция синаптической передачи в нервно-мышечном соединении снижается с возрастом^13,14, что способствует саркопении, определяемой как возрастное снижение мышечной массы, силы и мощности¹⁵. Лучшее понимание роли симпатической иннервации периферических тканей необходимо для разработки методов лечения, которые оптимизируют функциональные результаты у пациентов с ПНИ и другими формами симпатической дисфункции.

Симпатэктомия является мощным экспериментальным инструментом, который позволит исследовать роль симпатической иннервации в дистальных тканях-мишенях. В частности, удаление симпатических ганглиев уровня L2-L5 удаляет большую часть симпатической иннервации нижних конечностей, что особенно полезно для исследователей, интересующихся седалищным нервом.

В этом протоколе подробно описывается удаление постганглионарных симпатических нейронов уровня L2-L5 у мыши в качестве операции по выживанию. Эта процедура требует от грызунов микрохирургических навыков и знакомства с анатомией мыши, и при эффективном выполнении не вызывает каких-либо видимых фенотипических различий. Хирургическая поясничная симпатэктомия использовалась в исследованиях на грызунах, в большей степени на крысах, чем на мышах 16,17,18,19,20,21; Однако подробного протокола, описывающего этот протокол, в настоящее время не существует. Предыдущие исследования с использованием поясничной симпатэктомии в первую очередь были сосредоточены на роли симпатической иннервации в болевой реакции, которая, как правило, ослабляется симпатэктомией в различных моделях повреждения нервов. В меньшем количестве исследований этот метод использовался на мышах²², вероятно, из-за меньшего размера анатомических ориентиров, поскольку использование хирургической симпатэктомии считалось «практически непрактичным» у мелких животных^23,24. Локализованная симпатэктомия в форме микросимпатэктомии также использовалась в моделях грызунов, также в основном в контексте болевого поведения 25,26,27. Микросимпатэктомия, в отличие от тотальной поясничной симпатэктомии, использует дорсальный доступ, посредством которого сегмент серой ветви к определенному спинномозговому нерву отсоединяется и удаляется, что позволяет проводить очень целенаправленную симпатэктомию, которая позволит избежать более широких побочных эффектов.

Поскольку мышиные модели имеют решающее значение для многих исследований, требующих генетических манипуляций, эта процедура будет иметь универсальное применение и за пределами широты повреждений периферических нервов. Используя трансабдоминальный доступ, поясничные симпатические ганглии могут быть надежно визуализированы и удалены от мыши без видимых побочных эффектов. Несмотря на то, что существуют протоколы химического разрушения постганглионарных симпатических нейронов, такие как использование 6-гидроксидопамина (6-OHDA)^23,24, эта хирургическая процедура позволяет анатомически специфично нацеливаться на постганглионарные поясничные симпатические ганглии. Использование хирургической симпатэктомии также позволяет избежать неспецифических и дозозависимых проблем, связанных с фармакологическими методами^28,29.

Использование химических симпатэктомий путем введения 6-OHDA было описано в 1967 году как простой способ достижения избирательного разрушения адренергических нервных окончаний, поскольку хирургическая симпатэктомия у мелких животных не была ^{предпочтительной.} 6-OHDA представляет собой катехоламинергический нейротоксин, который эндогенно образуется у пациентов с болезнью Паркинсона, а его токсичность обусловлена его способностью образовывать свободные радикалы и ингибировать цепь переноса электронов в митохондриях^30,31. Благодаря механизмам транспортировки норадреналина Uptake-1, 6-OHDA способен накапливаться в норадренергических нейронах, таких как постганглионарные симпатические нейроны²⁸. В конце концов, нейрон разрушается 6-OHDA; Тем не менее, терминали в периферической нервной системе регенерируют с восстановлением функциональной активности даже тогда, когда уровень аминов все еще снижен. Различные пороговые дозы также присутствуют для разных органов в ответ на 6-OHDA, и было показано, что более высокие дозы 6-OHDA проявляют более неспецифические эффекты, распространяя его нейротоксические последствия на нейроны, не содержащие катехоламин, и даже на ненейрональные клетки. Помимо норадренергических нейронов, дофаминергические нейроны также поражаются 6-OHDA²⁹, что делает химическую симпатэктомию в конечном итоге менее специфичной для постганглионарных симпатических нейронов, чем хирургическая симпатэктомия.

Таким образом, хирургическая поясничная симпатэктомия позволяет целенаправленно абляционировать симпатическую иннервацию нижних конечностей, что может быть сочетано с различными экспериментальными методами и генетическими манипуляциями на мышах для изучения того, как симпатическая нервная система способствует различным травмам и болезненным состояниям.