Simpatectomía lumbar quirúrgica en ratones

Las lesiones de los nervios periféricos (PNI) pueden provocar déficits motores, sensoriales y simpáticos en los objetivos del tejido distal que rara vez se recuperan completamente funcionalmente¹. La investigación del PNI se ha centrado a menudo en la regeneración motora y sensorial; Sin embargo, casi una cuarta parte del nervio ciático de la rata consta de axones simpáticos no mielinizados². El papel de la inervación simpática en los tejidos periféricos, sin embargo, no se comprende completamente³. El sistema nervioso simpático desempeña un papel importante en el mantenimiento de la homeostasis corporal, participando en la regulación inmunitaria, la termorregulación, el tono vascular, la biogénesis mitocondrial, etc^. 4,5,6,7,8,9,10,11 . Cuando se pierde la inervación simpática en la unión neuromuscular, se observa debilidad muscular persistente e inestabilidad sináptica a pesar del mantenimiento de la inervación de las motoneuronas¹². Se ha demostrado que esta regulación simpática de la transmisión sináptica en la unión neuromuscular disminuye con el envejecimiento^13,14, lo que contribuye a la sarcopenia, definida como la reducción dependiente de la edad en la masa muscular, la fuerza y la potencia¹⁵. Es necesario comprender mejor el papel de la inervación simpática de los tejidos periféricos para el desarrollo de terapias que optimicen los resultados funcionales de los pacientes con IPN y otras formas de disfunción simpática.

La simpatectomía es una poderosa herramienta experimental que permitirá investigar el papel de la inervación simpática en los tejidos diana distales. Específicamente, la extirpación de los ganglios simpáticos a nivel L2-L5 elimina la mayor parte de la inervación simpática a las extremidades inferiores, lo que es especialmente útil para los investigadores interesados en el nervio ciático.

Este protocolo detalla la extirpación de neuronas simpáticas postganglionares de nivel L2-L5 de un ratón como cirugía de supervivencia. Este procedimiento requiere habilidades microquirúrgicas en roedores y familiaridad con la anatomía del ratón, y cuando se realiza de manera efectiva, no causa diferencias fenotípicas visibles. La simpatectomía lumbar quirúrgica se ha utilizado en la investigación con roedores, más en ratas que en ratones 16,17,18,19,20,21; Sin embargo, actualmente no existe un protocolo detallado que describa el protocolo. Los estudios anteriores que utilizan la simpatectomía lumbar se han centrado principalmente en el papel de la inervación simpática en la respuesta al dolor, que generalmente se atenúa con la simpatectomía en varios modelos de lesiones nerviosas. Son pocos los estudios que han utilizado esta técnica en ratones²², probablemente debido al menor tamaño de los puntos de referencia anatómicos, ya que se creía que el uso de la simpatectomía quirúrgica era “prácticamente impracticable” en animales pequeños^23,24. Las simpatectomías localizadas en forma de microsimpatectomías también se han utilizado en modelos de roedores, también principalmente en el contexto de comportamientos de dolor 25,26,27. La microsimpatectomía, a diferencia de la simpatectomía lumbar total, utiliza un abordaje dorsal a través del cual se desconecta y extirpa un segmento de la rama gris a un nervio espinal específico, lo que permite una simpatectomía muy específica que evitará efectos secundarios más amplios.

Debido a que los modelos de ratón son críticos para muchos estudios que requieren manipulación genética, este procedimiento también tendrá aplicaciones versátiles más allá de la amplitud de las lesiones de los nervios periféricos. Utilizando un abordaje transabdominal, los ganglios simpáticos lumbares se pueden visualizar y resecar de forma fiable desde el ratón sin efectos adversos aparentes. A pesar de que existen protocolos para la destrucción química de las neuronas simpáticas postganglionares, como el uso de 6-hidroxidopamina (6-OHDA)^23,24, este procedimiento quirúrgico permite dirigirse anatómicamente específicamente a los ganglios simpáticos lumbares postganglionares. El uso de la simpatectomía quirúrgica también evita las preocupaciones inespecíficas y dependientes de la dosis relacionadas con los métodos farmacológicos^28,29.

El uso de simpatectomías químicas mediante la administración de 6-OHDA fue descrito en 1967 como una forma sencilla de lograr la destrucción selectiva de las terminaciones nerviosas adrentrópicas, ya que las simpatectomías quirúrgicas en animales pequeños no eran favorecidas^23,24. La 6-OHDA es una neurotoxina catecolaminérgica que se forma endógenamente en pacientes con enfermedad de Parkinson, y su toxicidad se deriva de su capacidad para formar radicales libres e inhibir la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias^30,31. A través de los mecanismos de transporte de la captación de norepinefrina-1, el 6-OHDA es capaz de acumularse dentro de las neuronas noradrenérgicas, como las neuronas simpáticas postganglionares²⁸. Eventualmente, la neurona es destruida por el 6-OHDA; Sin embargo, las terminales del sistema nervioso periférico se regeneran, con el restablecimiento de la actividad funcional incluso cuando los niveles de aminas siguen reducidos. También están presentes diferentes umbrales de dosis para diferentes órganos en respuesta a 6-OHDA, y se ha demostrado que dosis más altas de 6-OHDA exhiben más efectos inespecíficos, extendiendo sus consecuencias neurotóxicas a las neuronas que no contienen catecolaminas e incluso a las células no neuronales. Aparte de las neuronas noradrenérgicas, las neuronas dopaminérgicas también se ven afectadas por el 6-OHDA²⁹, lo que hace que la simpatectomía química sea menos específica para las neuronas simpáticas postganglionares que la simpatectomía quirúrgica.

Por lo tanto, una simpatectomía lumbar quirúrgica permite la ablación dirigida de la inervación simpática a las extremidades inferiores, que se puede combinar con una variedad de técnicas experimentales y manipulaciones genéticas en el ratón para estudiar cómo el sistema nervioso simpático contribuye a diversos estados de lesiones y enfermedades.