פציעות טראומטיות וכירורגיות של רקמות רכות המערבות את שרירי השלד הבסיסיים נותרו אחד האתגרים הגדולים ביותר לשיקום רקמות הן עבור אזרחים והן עבור לוחמים פצועים1. למעשה, כמעט 20% מהפציעות בשדה הקרב מתרחשות גם באזורי הגולגולת של לוחמים פצועים (ראש ופנים)2. כולל, טראומה בגפיים ופציעות ראש וצוואר מהוות >80% מפציעות הקרב בסכסוכים האחרונים2. למרות היכולת הידועה למדי של שרירי השלד לתקן, להתחדש ולעצב מחדש לאחר פציעה, פציעות חמורות יותר, הכרוכות באובדן חלק ניכר מרקמת השריר, אינן מסוגלות להחלים בעצמן ומכונות פציעות אובדן שרירים נפחי (VML). בהגדרה, VML מביא לליקויים אסתטיים ותפקודיים קבועים של השריר הפגוע או של יחידת השריר3.
מעניין לציין שלמרות השכיחות של פגיעות VML גולגולתיות 2,4, חלק גדול מהמחקר עד כה מתמקד בשרירי הגפה 5,6,7,8 ובשרירי תא המטען 9,10,11, עם רק קומץ דיווחים על פציעות VML בשרירי הגולגולת 12,13,14. זה מציג פער מחקר תרגומי חשוב פוטנציאלי, שכן הספרות הקיימת מצביעה על כך שיש הבדלים משמעותיים הן בביולוגיה התפתחותית, כמו גם ביכולת ההתחדשות בין שרירי הגולגולת והגפיים והגזע15,16. למעשה, ישנם יותר מ-20 שרירים בכל צד של הפנים - מה שמשקף את העובדה שאזור הגולגולת מעורב בביצוע משימות חיוניות רבות כמו מצמוץ, בליעה ולעיסה15. יתר על כן, גם בקרב שרירי הגולגולת מתעוררים הבדלים ביחס ליכולת ההתחדשות. לדוגמה, נראה כי שרירים חוץ-עיניים מתחדשים מהר יותר משרירי הגפיים17. לעומת זאת, המעסה מציג תגובה רגנרטיבית איטית יותר מאשר השוקה הקדמית (TA)18. הבדלים אלה עשויים לנבוע, לפחות בחלקם, מהשאלה אם מקורות השרירים הם מסועפים או נגזרים מסומיט - וכתוצאה מכך הן כמויות שונות של תאי לוויין, כמו גם פרופילי ביטוי גנים מובהקים של אוכלוסיות תאי הלוויין המקומיות19. התחשבות במאפיינים הייחודיים של שרירי הגולגולת, כמו גם ביחס לשרירי הגפיים והגזע, עשויה לשפוך תובנה מכניסטית חשובה לשיפור הפיתוח הטיפולי של אפשרויות טיפול מותאמות אישית המטפלות בפציעות VML ספציפיות לשרירים. הבדלים ספציפיים לשרירים אלה עשויים גם להסביר מגבלות ידועות של שרירים דמויי יריעה, כגון הלטיסימוס דורסי, כאפשרויות העברת רקמת שריר תורם לניתוחים משחזרים של ראש וצוואר 20,21,22.
ללא קשר למיקום הפגיעה ב-VML, אין כיום טיפולים שיכולים להחזיר את הצורה והתפקוד המלאים. ניהול קליני בתקן זהב כולל העברת רקמות אוטולוגיות כמו גם שיקום; עם זאת, הראשון בדרך כלל אינו משפר את הכוח ויכול לגרום לתחלואה באתר התורם 3,23, בעוד שהאחרון משפר את טווח התנועה, עם השפעה מינימלית על התאוששות תפקודית או החזרת כוח ההתכווצות, בשריר 1,6. מכל הסיבות הללו, נמשך המחקר לפיתוח גישות טיפוליות יעילות יותר להתחדשות רקמת שריר תפקודית לאחר פגיעה ב-VML. ניתוח שנערך לאחרונה הדגיש את החשיבות הקריטית של מחקרים פרה-קליניים במודלים של פגיעות VML בחולדות לקידום פתרונות טכנולוגיים רגנרטיביים לתיקון VML1.
כפי שצוין בעבודה קודמת 5,8,9,10,24,25, הערכת התאוששות תפקודית לאחר VML היא קריטית להערכת היעילות של התערבויות טיפוליות. באופן ספציפי, בעוד שריפוי פצעים והתאוששות נפח הם מאפיינים מרכזיים של תיקון VML, מדידת התאוששות הכוח לאחר פציעה וטיפול עוזרת לשפוך אור על המנגנונים הביומכניים הרב-ממדיים האחראים לגירעונות VML, כמו גם על המנגנונים המניעים התאוששות תפקודית. ככזה, יצירת קשר בין תיקון רקמות, התאוששות נפח וכוח שרירים משופר היא דרישה מוחלטת לזיהוי הפתרונות היעילים ביותר לתיקון VML9.
בהקשר זה, ישנן שלוש שיטות עיקריות לביצוע מדידות פונקציונליות אלו: (1) במבחנה, (2) באתר, ו-(3) בדיקות in vivo - כאשר כל אחת מציעה יתרונות וחסרונות משלה8. לדוגמה, בדיקה חוץ גופית כוללת בחינה של תפקוד שרירים מבודד מחוץ לאורגניזם החי ומספקת הזדמנות לתמרן באופן ישיר / ספציפי יותר את גירוי השרירים עם מגוון תרופות וכימיקלים המשפיעים על ריגוש והתכווצות השרירים26. למרות ששיטה זו מאפשרת חקירות מפורטות של היבטים תאיים ומולקולריים של תפקוד השרירים והתאוששות27, היא מסירה את אספקת הדם והעצבוב, מה שמגביל את מידת היכולת שלה לסכם את תפקוד השרירים האמיתי 8,26. בדיקה באתרה מעריכה את תפקוד השריר בזמן שהשריר עדיין במיקומו האנטומי הטבעי אך מבודד מהרקמות הסובבות 25,28. בעוד ששיטה זו שומרת על עצבוב ואספקת דם, הפרדת השריר עדיין יכולה להגביל את תחולת הממצאים על סביבת in vivo. בנוסף, ואולי החשוב ביותר, הן בדיקות באתרן והן במבחנה הן הליכים סופיים המונעים בדיקות אורך - הנחוצות כדי לאפשר מעקב אחר התאוששות תפקודית לאורך זמן באותו בעל חיים. לעומת זאת, בדיקת in vivo, הכוללת הערכת תפקוד השריר בסביבתו המקורית, מאפשרת הבנה מלאה יותר של ביצועי השרירים בהקשר פיזיולוגי29. מחקרי in vivo הם גם הטכניקה הכי פחות פולשנית וניתן לבצע אותם שוב ושוב במהלך המחקר29. באמצעות גירוי עצבי חשמלי מלעורית, ניתן לאסוף מדידות תפקודיות בשרירים ספציפיים תוך השארת הגידים, כלי הדם והעצבוב שלמים30. הערכות אורך אלה יכולות לספק תובנות לגבי שינויים עדינים, אך חשובים, המתרחשים בשלבים שונים של ריפוי באותה חיה. שיטה זו משמשת בדרך כלל בדגמי מכרסמים קטנים 8,31,32,33; עם זאת, הוא שימש גם בדגמי בעלי חיים גדולים יותר של חזיר30 וכלב34.
כיום פורסמו שלושה מחקרים על הערכת התאוששות תפקודית לאחר פגיעות VML גולגולתיות. רודריגז ועמיתיו מדווחים על שיטה לתיקון מודל פגיעת VML גולגולת בשריר הזיגומטי הגדול של הביצים. השיטה שלהם מפרטת פרוטוקול בדיקה באתרו שניתן ליישם רק בנקודת הזמן הסופית של המחקר, ולכן אינה מאפשרת הערכה אורכית בתוך בעל חיים בודד13. קים ועמיתיו מתארים שיטה לשימוש באלקטרוניקה ננו-ממברנה כדי לעקוב אחר נתוני אלקטרומיוגרמה רציפים של לעיסה של עכבר לאחר פגיעה ב-VML. הם דיווחו על אות נמוך משמעותית מעכברים פצועים בהשוואה לביקורת, עם זאת, הם גם ציינו כי חפצי תנועה השפיעו על ניתוח האותות וכי העכברים ניסו מדי פעם לגרד את המעגל. בנוסף, נעשה שימוש בעכברים אתימיים ועירומים כדי לאפשר הצמדה בטוחה של הננו-ממברנה לעור, מה שמונע כיום שימוש נרחב יותר בשיטה זו במודלים נפוצים יותר (וחסכוניים) של בעלי חיים12. לבסוף, Zhao et al. מתארים פגם VML בגודל קריטי במעסה העכברים, הפוגע בתזונה בבעלי החיים, כפי שבא לידי ביטוי בירידה משמעותית בעלייה במשקל הגוף, כתוצאה תפקודית14. בהתחשב במחקרים אלה, מאמר זה מתאר שיטה רב-תכליתית וזעיר פולשנית להערכת אורך in vivo של תפקוד ההתכווצות בלסת החולדה לפני ואחרי פגיעה ב-VML באמצעות גירוי של העצב הטריגמינלי עם אלקטרודות תת עוריות. כאשר הבדיקה עוברת סדרה של תדרי סימולציה הולכים וגדלים (20-200 הרץ), מתמר מודד את הכוח שנוצר של השריר. מדידות אלו יכולות לאפשר קביעת נוקשות שרירים וטטנוס מקסימלי, בין היתר. הפרוטוקול שלהלן נועד להעריך את ההתאוששות התפקודית של כוח הנשיכה המקביל לאחר פציעת VML טראומטית, וככזה, כולל גם פרוטוקול ליצירה כירורגית של פציעת VML מאומתת. ניתן ליישם שיטה זו בקלות על מגוון רחב של חולדות ועכברים - ועם שינויים מתאימים בציוד, היא ישימה גם למודלים גדולים יותר של בעלי חיים ופציעות VML30.