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La lesión axonal es una consecuencia común y grave del daño cerebral y medular, a menudo causada por lesiones traumáticas, neurotoxinas o trastornos neurológicos que alteran la conectividad neuronal y perjudican la regeneraciónaxonal 1,2. No todas las neuronas poseen una capacidad intrínseca de regeneración, crucial para la reparación de axones seccionados. La tasa de regeneración axonal está influida por múltiples factores, incluyendo el potencial intrínseco de crecimiento de la neurona, la eficiencia en la síntesis de proteínas, la dinámica del citoesqueleto, la eliminación de restos de mielina y la disponibilidad de factoresde crecimiento 3,4.
En el sistema nervioso central (SNC) adulto de mamíferos, la lesión axonal conduce a una capacidad regenerativa disminuida, principalmente debido a la falta de factores intrínsecos que promueven el crecimiento y a la presencia de señales extrínsecasinhibitorias 1,5. En cambio, los axones del sistema nervioso periférico (SNP) poseen una capacidad robusta para regenerarse tras una lesión, gracias a los mecanismos intrínsecos de autorreparación de las neuronas periféricas y a la rápida reactivación de los programas de crecimiento pro-regenerativo. Al lesionarse, el segmento distal del axón se desconecta del soma neuronal y sufre degeneración walleriana, caracterizada por desintegración y fragmentaciónaxonal 6,7. La eliminación eficiente de los restos axonales y de mielina por parte de las células gliales es esencial para una regeneración exitosa, ya que previene la formación de cicatrices que podrían dificultar el crecimiento axonal 3,8. Este proceso, junto con la remodelación del citoesqueleto de axones lesionados, favorece el recrecimiento del muñón proximal y facilita la reinervación del objetivo. Estos eventos ocurren en fases parcialmente superpuestas, durante las cuales la activación inducida por lesión de factores de transcripción como ATF3 y c-Jun promueve programas de expresión génicapro-regenerativa 4,9,10.
La fusión axonal regenerativa representa un mecanismo eficiente para restaurar la conectividad neuronal tras la lesiónaxonal 11. Este proceso fue descrito por primera vez en el cangrejo de río Procambarus clarkii en 1967-12 y desde entonces ha sido documentado en varias especies13, 14, 15, 16, incluyendo Caenorhabditis elegans17. Aunque la evidencia directa de la fusión axonal en mamíferos sigue siendo limitada, se han empleado con éxito estrategias inductoras de fusión para mejorar la reparaciónnerviosa 11. Cabe destacar que el químico fusógeno polietilenoglicol (PEG) promueve el resellado de membranas y ha demostrado facilitar la recuperación funcional tras lesiones tanto en los nervios periféricos como en la médula espinal en modelosmamíferos 18,19,20,21,22,23,24. Hallazgos recientes indican que la depleción de la peroxidasa de glutatión (GPX) es suficiente para promover la fusión axonal en C. elegans25. De manera similar, los ratones knockout condicional de Gpx4 o aquellos tratados con el inhibidor de GPX ML162 mostraron una recuperación funcional acelerada tras la transección del nervio ciático, potencialmente mediante fusión axonalmejorada 25.
El nervio ciático es un nervio mixto compuesto por axones sensoriales, somáticos motores yautomotores autónomos 26. Proviene de los segmentos espinales L4 y L5 en ratas27, y de los segmentos L3 y L4 en ratones28. Debido a su accesibilidad y consistencia anatómica, la lesión del nervio ciático se ha convertido en uno de los modelos más utilizados para estudiar la regeneración del nervioperiférico 29,30. Estos modelos permiten investigar tanto los mecanismos neuronales intrínsecos como los factores ambientales extrínsecos que influyen en el crecimiento axonal y la recuperaciónfuncional 3,4,9. El uso de la trituración del nervio ciático como paradigma experimental en neurociencia se remonta a finales del sigloXIX 29. Además de los modelos de aplastamiento nervioso, la transección nerviosa se utiliza ampliamente para estudiar la regeneración de axones y la recuperación funcional. Sin embargo, la transección clásica del nervio ciático seguida de sutura en ratones suele ser menos reproducible y fiable que en ratas, debido al pequeño tamaño del nervio y su texturafrágil.
Utilizando un modelo modificado de transección y resutura del nervio ciático, denominado "bucle antes de la transección", se generaron con éxito25 modelos reproducibles de transección y resutura del nervio ciático. Este enfoque elimina la necesidad de manipular el nervio tras la transección mediante la preinserción de la sutura antes del corte, reduciendo así el esfuerzo mecánico y minimizando la variabilidad debida a la técnica quirúrgica. Se encontró que niveles moderados de modulación de GPX contribuyeron a la recuperación funcional tras la transección completa del nervio ciáticodel ratón 25. El cotratamiento de bajas concentraciones ML162 (0,25 μM)32, inhibidor de GPX y polietilenglicol (PEG, 500 mM)18,19,20,21,22,23,24 en la lesión de resutura del nervio ciático (SNT) mejoró con éxito la puntuación de comportamiento evaluada mediante pincipollas, asimetría de falla del pie y la prueba de dispersión de los dedos 25,33.34. Los fragmentos de axones distales amputados de neuronas ganglionares de la raíz dorsal (DRG) de mamíferos degeneran en 3 días, lo que provoca alteraciones en las uniones neuromusculares (NMJ)6,35, y las neuronas DRG regenerativas reinervan los músculos para recuperar sus funciones. El grupo de cotratamiento SNT/resuture-ML162/PEG mostró NMJs inervadas y puntuaciones de comportamiento mejoradas en el punto de inicio (3 días después de la operación), lo que indica una recuperación temprana de la funciónneuromuscular 25.
Aquí se describe el método de microsutura "bucle antes de la transección" y la administración de fármacos que permitió las observaciones anteriores en ratones. Un protocolo de fusión PEG-fusión previamente establecido, que permite la reparación rápida de nervios seccionados de ratas, fuemodificado 18. Se informó inicialmente que el polietilenglicol (PEG) promovía la reconexión exógena de los axones gigantes mediales (MGA) de cangrejo de río cortados invitro 36. Los protocolos de fusión PEG mejoraron los resultados conductuales en el 25%-30% de los ensayos que involucraron lesiones por separación por aplastamiento del nervio ciático de la rata, aunque no se observó recuperación funcional en los primerospuntos 34. Las mejoras posteriores incorporaron el concepto de sellado endógeno pormembrana 37. Tras una lesión nerviosa, la reparación rápida del plasmalemo es neuroprotectora y previene la neurodegeneración. La acumulación inducida por Ca2+ de vesículas unidas a membranas facilita este procesode sellado 38. La transección nerviosa completa altera el axolema así como las vainas endoneurial, perineurial y epineurial en el lugar de la lesión. La microsutura de la vaina epineurial alinea los muñones del nervio proximal y distal. Durante el paso de sutura, el uso de solución fisiológica hipotónica libre de Ca2+ reduce la formación de vesículas delimitadas por membrana, manteniendo abiertas las vainas endoneuriales y perineuriales y permitiendo que se aproximen de cerca mediante las suturas epineuriales. A continuación, la aplicación de solución salina que contieneCa 2+ induce la acumulación de vesículas para sellar la ruptura plasmalemémicarestante 18.
En este protocolo, se utilizaron ratones adultos FVB (8-10 semanas) y ratones C57BL/6, y no se observó ninguna diferencia específica de la cepa. El nervio ciático en ratones se encuentra aproximadamente a 1-2 mm por debajo del músculo glúteo a mitad del muslo y es notablemente más delgado y frágil que en ratas, lo que requiere mayor precisión quirúrgica durante la disección y sutura. Se debe tener cuidado para evitar que los nervios se sobreestiren o manipulen en exceso que puedan comprometer la recuperación funcional. Este enfoque consiste en seccionar completamente el nervio, lo que resulta en un espacio físico entre los muñones proximal y distal. Debido a que esta brecha inhibe la regeneración axonal directa, la recuperación exitosa suele requerir intervención microquirúrgica o injerto nervioso.
Dado que el nervio ciático del ratón es más fino y delicado que el de la rata, se requiere mayor precisión quirúrgica. Aunque la microsutura se utiliza comúnmente, puede causar inadvertidamente traumatismos adicionales debido a una manipulación excesiva o a pasadas repetidas deaguja. Estas limitaciones pueden introducir variabilidad y potencialmente dificultar la evaluación de nuevas estrategias de tratamiento. Por lo tanto, lograr resultados quirúrgicos consistentes minimizando el daño nervioso inducido por sutura es esencial para evaluar de forma fiable la recuperación funcional en modelos de transección nerviosa. Utilizando este método de "bucle antes de la transección", se generaron modelos reproducibles de transección y resutura del nervio ciático, y se evaluaron los efectos del tratamiento dual con PEG y ML162 sobre la recuperación funcional. En general, a pesar de su uso generalizado, el modelo de transección del nervio ciático en ratón presenta desafíos técnicos debido al pequeño tamaño y fragilidad del nervio. Este método modificado de resutura descrito aquí aborda una necesidad crítica de un protocolo microquirúrgico reproducible y estandarizado que minimice el daño mecánico.