Questo protocollo è stato approvato dal Comitato per il Benessere Animale e l'Etica del Dipartimento di Scienze degli Animali di Laboratorio dell'Università di Fudan (Approvazione n.: 2019 Huashan Hospital JS-008).
Istituzione del modello del ratto
Lesione da rottura del tronco superiore sinistro
La temperatura ambiente fu mantenuta tra 23 e 25 °C. I ratti di Sprague-Dawley sono stati anestetizzati con pentobarbital sodio intraperitoneale all'1% (0,4 mL/100 g di peso corporeo). Dopo l'induzione dell'anestesia, il ratto veniva posizionato in posizione supina sulla tavola operatoria con gli arti anteriori abdotti a 90° dal tronco. Il collo, il petto, l'ascella e, solo negli animali NG, entrambi gli arti posteriori sono stati rasati. La pelle è stata disinfettata con povidone-iodio. È stata effettuata un'incisione cervicale mediana di 3 cm dalla cartilagine cricoide fino al bordo superiore del manubrio sterni. Al microscopio chirurgico, il tessuto sottocutaneo e la fascia profonda sono stati sezionati strato dopo strato per esporre i muscoli sterno-ioculare, sternomastoideo, pettorale maggiore e pettorale minore. Questi quattro muscoli venivano retraiti utilizzando retrattori sterili e su misura a graffette. Le estremità distali dei retrattori venivano fissate alla tavola di comando con elastici e la tensione veniva regolata per ottenere un'esposizione ottimale proteggendo la vena giugulare interna. Sono stati identificati i muscoli scaleni anteriori e medi, e la porzione supraclavicolare del plesso brachiale nello spazio interscaleno è stata esposta (Figura 1A). Le radici C5 e C6 sono state tagliate di 5 mm distali rispetto ai rispettivi forami intervertebrali, poi un segmento di 5 mm è stato resezionato per creare un gap definito (Figura 1B). Nel gruppo NT, i monconi prossimali di C5 e C6 sono stati suturati ai tessuti molli adiacenti per impedire agli assoni rigeneranti di entrare nella via distale.
Istituzione del modello NG
È stata effettuata un'incisione a forma di L lungo il lato dorsolaterale della zampa posteriore, attraversando il malleolo laterale e risalendo il lato laterale della zampa inferiore. Sotto un microscopio chirurgico, il tessuto sottocutaneo e la fascia profonda venivano dissezionati strato dopo strato, facendo attenzione a proteggere la piccola vena safena, poi il nervo surale veniva esposto e prelevato. I nervi surali bilaterali hanno fornito una lunghezza totale di 8 cm. Dopo aver ritagliato il tessuto connettivo perineurale, ogni nervo è stato diviso in otto segmenti da 1 cm. Il nervo soprascapolare è stato sectato all'origine dal tronco superiore. Un innesto è stato utilizzato per collegare il nervo C5 al nervo soprascapolare; tre innesti da C5 e quattro innesti da C6 al tronco superiore (Figura 1C).
Istituzione del modello NT
L'incisione cervicale della linea mediana era estesa di circa 2,5 cm distalmente verso il braccio superiore. Nel punto in cui emerge il ramo cutaneo pettorale laterale, il muscolo pettorale maggiore è stato inciso lungo la direzione della fibra tra il pettorale maggiore e il bicipite. Il pettorale minore più profondo è stato sezionato in modo brusco per mostrare i cordoni del plesso brachiale che corrono sotto il pettorale maggiore. Il nervo ulnare nasce dal midollo mediale e percorre il percorso più medialmente all'interno del segmento del cordone (Figura 1D). Il nervo musculocuteo ha origine dal midollo laterale, passa sotto il bordo inferiore della terea maggiore nel braccio e infine entra nel ventre del bicipite brachiale, che corre più lateralmente all'interno del segmento del cordone (Figura 1D). Il nervo radiale ha origine dal midollo posteriore, passa sotto il bordo inferiore del tendine del dorsale largo nel braccio posteriore e produce tre rami che alimentano le teste lunghe, mediali e laterali del tricipite. Il nervo ascellare nasce anch'esso dal midollo posteriore, attraversa lo spazio quadrangolare e si divide in rami anteriori e posteriori che innervano il muscolo deltoide.
Trasferimento del nervo accessorio spinale al nervo soprascapolare
Il muscolo sternocleidomastoideo è stato retratto all'interno dell'incisione cervicale mediana per esporre il nervo accessorio spinale. Il nervo emerge da sotto il muscolo digastrico, raggiunge il terzo medio del bordo mediale sternocleidomastoideo, rilascia il ramo esternocleidomastoideo, prosegue lungo il bordo posteriore di quel muscolo e scende lateralmente nel collo per innervare il trapezio. Il ramo sternocleidomastoideo è stato interseccato per eliminare la trazione sul nervo accessorio che altrimenti avrebbe potuto interrompere il sito di coaptazione dopo il trasferimento. Il ramo trapezio era diviso al punto di ingresso nel muscolo. Il nervo soprascapolare è stato sectato alla sua origine distale rispetto al tronco superiore. Il ramo trapezio del nervo accessorio è stato coapttato al nervo soprascapolare con una singola sutura sintetica in polipropilene 10-0 (Figura 1E).
Trasferimento del fascicolo del nervo ulnare al ramo motorio del bicipite del nervo musculocuteo (procedura di Oberlin)
Il tronco principale del nervo muscololocuteo veniva mobilitato distalmente fino a quando l'intero ramo motorio del bicipite era completamente esposto. Al livello del terzo medio del ramo motorio del bicipite, fu prelevato un fascicolo di 6 mm dal lato laterale del nervo ulnare, e la sua estremità distale fu nettamente interseccata. Il ramo motorio del bicipite è stato intersectato all'origine dal tronco nervoso musculocuteo. Il fascicolo ulnare mobilitato è stato coaptizzato al ramo motorio del bicipite con una singola sutura sintetica in polipropilene 10-0. L'esposizione completa del ramo motorio del bicipite ha due scopi: (1) identificare il sito esatto per il prelievo del fascicolo dal nervo ulnare, e (2) garantire una coaptazione senza tensione dopo il trasferimento (Figura 1F).
Trasferimento del ramo radiale del tricipite a testa lunga al ramo anteriore del nervo ascellare (procedura di Leechavengvong)
Il ratto fu riposizionato in posizione prona con l'arto anteriore abdotto a 90° rispetto al tronco. La parte dorsale del braccio superiore sinistro è stata rasata e disinfettata. È stata effettuata un'incisione longitudinale di 3,5 cm sul lato dorsale del braccio superiore sinistro, estendendosi dall'articolazione della spalla fino al livello medio-umerale. Al microscopio operatorio, il tessuto sottocutaneo e la fascia profonda venivano sezionati strato dopo strato. Il muscolo deltoideo è stato retrato per esporre lo spazio quadrangolare sottostante, dove si vedevano uscire dallo spazio il tronco principale del nervo ascellare e i relativi vasi umerali circonflessi. Il nervo ascellare è stato mobilitato distalmente fino a quando l'intera divisione anteriore e posteriore non è stata completamente esposta poco prima di entrare nel ventre deltoideo. All'interno della stessa incisione, il tronco principale del nervo radiale è stato identificato tra le teste lunghe e laterali del tricipite. Il nervo radiale è stato mobilitato distalmente fino a quando l'intero ramo motorio verso la testa lunga del tricipite non è stato chiaramente visualizzato (Figura 1G). Il ramo tricipite a testa lunga veniva intersectato all'ingresso nel muscolo e veniva riflesso prossimalmente per approssimare il ramo anteriore del nervo ascellare. Il ramo anteriore del nervo ascellare è stato tranciato all'origine dal tronco principale, e si è riflesso distalmente. Il ramo del tricipite a testa lunga verso il ramo anteriore del nervo ascellare è stato coaptato da una singola sutura sintetica in polipropilene 10-0 (Figura 1H).
Dopo il completamento di tutte le ricostruzioni nervose, ogni campo chirurgico fu irrigato con soluzione salina sterile e ogni sito di coaptazione fu accuratamente ispezionato per confermarne l'integrità. Tutte le incisioni sono state chiuse a strati: il muscolo pettorale maggiore è stato approssimato con suture di seta 5-0 non assorbibili (richieste solo nell'incisione cervicale del gruppo NT), seguite dalla fascia sottocutanea e dalla pelle. Poiché ogni coaptazione nervosa veniva eseguita senza tensione, l'immobilizzazione post-operatoria dell'arto superiore era non necessaria.
Valutazione comportamentale
Ochiaipunteggio 13
Il ratto veniva sollevato per la coda in modo che il suo corpo fosse sospeso a 30 cm dal tavolo, osservando la postura di entrambi gli arti anteriori. Il ratto è stato posizionato in una pista ristretta (50 cm di lunghezza × 10 cm di larghezza) sul tavolo per osservare l'andatura degli arti anteriori durante la camminata. L'intera pista era coperta da carta bianca e la parte di partenza era inumidita con inchiostro nero. Mentre il ratto avanza, si trovano impronte chiare. 0 punti – quando sospesi, entrambi gli arti anteriori pendono dritti verso il pavimento in modo rilassato (Figura 2A-1); durante la camminata, nessuno dei due arti anteriori viene trascinato (Figura 2A-2). 1 punto – quando sospeso, l'arto anteriore interessato è leggermente aduto e fletto (Figura 2B-1); durante la camminata, si osserva un lieve trascinamento dovuto a una flessione limitata dei gomiti (Figura 2B-2). 2 punti – quando sospeso, l'arto anteriore interessato è completamente fletto e addotto (Figura 2C-1); durante la camminata, è evidente un grave trascinamento (Figura 2C-2).
Test di faglia del piede di Barth13
Una griglia metallica orizzontale (50 cm × 38 cm) era preparata sollevata di 11 cm sopra il tavolo; ogni quadrato della griglia misura 1,5 cm. Il ratto fu posizionato sulla griglia; ogni volta che l'arto anteriore colpito scivola attraverso un'apertura a griglia, viene registrato come una "faglia del piede" (Figura 3). È stato contato il numero di falle al piede causate dall'arto colpito in 2 minuti.
Test di toelettatura Terzis14
Il ratto fu posto in una cassetta trasparente aperta. Circa 1–3 mL di soluzione salina normale sono stati spruzzati sul muso e sul viso del ratto, e sono stati osservati i tentativi di rimuovere le gocce d'acqua.
Grado 0 – nessuna risposta da parte dell'arto colpito.
Grado 1 – l'arto colpito si flette al gomito e raggiunge la bocca, ma non può raggiungere il naso (Figura 4A).
Grado 2 – l'arto interessato raggiunge il naso (Figura 4B).
Grado 3 – l'arto colpito arriva sopra il naso ma non raggiunge l'occhio (Figura 4C).
Grado 4 – l'arto colpito raggiunge l'occhio ma non può raggiungere l'orecchio (Figura 4D).
Grado 5 – l'arto colpito raggiunge l'orecchio o lo seguono (Figura 4E).
Potenziale di azione muscolare composto (CMAP)
Il ratto è stato anestetizzato, immobilizzato e preparato come descritto in precedenza nel protocollo, e la porzione sopraclavicolare e il segmento midollare del plesso brachiale sono stati esposti. L'elettrodo nero a ago di registrazione veniva inserito nell'addome del muscolo bersaglio (bicipite brachiale, deltoide o infraspinato). L'elettrodo rosso di registrazione veniva inserito nella giunzione tendine-muscolo dello stesso muscolo. L'elettrodo di riferimento verde fu posizionato tra gli elettrodi nero e quello rosso (Figura 5). Tutti gli elettrodi sono inseriti fino a una profondità di 2 mm e si utilizzano siti di inserimento identici su entrambi i lati. Il nervo è stato sollevato delicatamente con l'elettrodo stimolante per il test. Fu fornito un singolo impulso a onda quadrata di intensità 0,5 mA e durata di 0,2 ms; Sono state registrate la latenza e l'ampiezza del CMAP. Il lato controlaterale (sano) veniva usato come riferimento (assegnato valore a 1). Sono stati calcolati il tasso di ritardo di latenza ([latenza sul lato colpito/latenza sul lato sano] × 100 %) e il tasso di recupero dell'ampiezza ([ampiezza sul lato colpito/ampiezza sul lato sano] × 100 %).
Colorazione a immunofluorescenza
Le fibre mielinizzate sono state marcate con anti-neurofilamento 200 (NF200); tra questi, le fibre mielinizzate motorie sono state distinte per co-marcatura con l'anti-colina acetiltransferasi (ChAT). Le fibre positive per NF200 ma negative per ChAT sono quindi state classificate come fibre mielinizzatesensoriali 15.
Per il gruppo innesto nervoso, il tronco principale dei nervi musculocutaneo, ascellare e soprascapolare è stato prelevato distalmente al secondo sito di sutura sull'arto interessato. Per il gruppo di trasferimento nervoso, il ramo bicipite del nervo musculocutaneo, il ramo anteriore del nervo ascellare e il nervo soprascapolare sono stati spostati distali rispetto ai rispettivi siti di coaptazione. Un segmento di 3 mm di ciascun nervo è stato immerso nel paraformaldeide al 4% e fissato a 4 °C per 24 ore.
I campioni erano orientati perpendicolarmente all'asse longitudinale, immersi in paraffina e sezionati serialmente a 3 μm. Dopo la deparaffinizzazione, il prelievo dell'antigene è stato eseguito in un tampone EDTA di 0,01 M (pH 8,0) utilizzando un forno a microonde. Le sezioni sono state incubate durante la notte a 4 °C con anticorpi primari diluiti in PBS (ChAT, 1:200; NF200, 1:500), seguiti da lavaggi PBS e incubazione di 50 minuti a temperatura ambiente con anticorpi secondari (anti-coniglio di capra coniugato con Cy3, 1:300; Alexa Fluor 488-coniugato anti-topo per capre, 1:400) protetto dalla luce. I nuclei sono stati contrastati con DAPI. Intere sezioni trasversali di ciascun nervo venivano fotografate con un microscopio a fluorescenza dotato di scanner per vetrine.
NF200 è stato visualizzato con fluorescenza verde e ChAT con fluorescenza rossa; I profili NF200-positivi/ChAT-negativi sono stati conteggiati come fibre mielinizzate sensoriali. Cinque sezioni selezionate casualmente da ciascun nervo sono state analizzate con ImageJ. Il numero totale di fibre mielinizzate sensoriali nell'intera sezione trasversale è stato contato per ogni sezione, e il valore medio delle cinque sezioni è stato preso come conteggio finale per quel campione nervoso.
Analisi statistica
La dimensione del campione (n = 8 per gruppo) è stata calcolata prospetticamente con G*Power utilizzando la dimensione dell'effetto pilota del conteggio degli assoni sensoriali (d di Cohen = 2,31) per ottenere ≥ 80% di potenza a α = 0,05. Tutte le analisi statistiche sono state effettuate utilizzando GraphPad Prism. I dati sono presentati come mediana (intervallo interquartile) [M (p25–p75)]. Confronti tra i gruppi sono stati effettuati con il test Mann-Whitney U. Un valore P < 0,05 è stato considerato statisticamente significativo.