Bij jonge volwassen en gezonde dieren is de neuromusculaire junctie (NMJ) een zeer stabiele verbinding tussen de presynaps, de zenuwuiteinden van een α-motorische axon, en de postsynapse, het gespecialiseerde gebied van een extrafusale spiervezel waar nicotinerge acetylcholinereceptoren (AChR's) selectief aggregeren1. De bijna perfecte appositie van de pre- en postsynaptische apparaten is noodzakelijk voor een goede neurotransmissie, overleven van α-motorische neuronen en spiervezels en motorische functie. Helaas wordt de functie van de NMJ nadelig beïnvloed door veroudering, ziekten zoals amyotrofische laterale sclerose (ALS), auto-immuunziekten en letsel aan spieren en perifere zenuwen2-5. Deze aanvallen resulteren vaak in degeneratie van presynaptische zenuwuiteinden, waardoor spieren gedenerveerd raken en motorische vaardigheden aanzienlijk worden veranderd. Om deze reden is de identificatie van moleculen die functioneren om de NMJ te onderhouden en te repareren een prioriteit geworden. Omdat perifere zenuwen regenereren en reinnerveren doelen, zijn perifere zenuwletselmodellen gebruikt om moleculaire veranderingen geassocieerd met regenererende NMJ's te identificeren.
Perifere zenuwletselmodellen omvatten vaak het volledig doorsnijden of verpletteren van specifieke zenuwtakken6. Na een snede moet de endoneuriale buis worden gevormd, waardoor axonale regeneratie en reinnervatie van doelcellen en -weefsels worden vertraagd. De ernst van dit type letsel veroorzaakt ook dat axonen van hun oorspronkelijke pad afwijken, wat ertoe leidt dat ze hun oorspronkelijke doelen niet bereiken. Dit staat in contrast met zenuwen die gewond zijn door verplettering waarbij het endoneurium aaneengesloten blijft, wat een pad biedt voor efficiënte en goede regroei van regenererende axonen. Het stelt axonen ook in staat om hun oorspronkelijke spiervezelpartners te vinden en opnieuw te innerveren. Ongeacht het letselmodel, zijn er een aantal cellulaire en moleculaire veranderingen die moeten optreden voor axonen om te regenereren en doelen te reinnerveren. Na een letsel wordt het zenuwsegment proximaal van het doel gebroken en verwijderd via een proces dat Walleriaanse degeneratie wordt genoemd7. Dit proces omvat herprogrammering en de-differentiatie van Schwann-cellen in niet-myeliniserende cellen die regeneratieve factoren uitscheiden, myeline verwijderen en macrofagen naar de plaats van letsel aantrekken8. Macrofagen voltooien op hun beurt de opruiming van myeline en axonaal puin, wat anders de groei van de regenererende axon zou belemmeren9. Tevens activeren motorische en sensorische neuronen mechanismen die nodig zijn om de regeneratie van hun afgesneden axonen te bevorderen. Zodra de regenererende axon het doel bereikt, moet deze transformeren van een groeikogel tot een zenuweitje dat in staat is om goed te transporteren (voor motorische axonen) of te ontvangen (voor sensorische axonen) informatie10. In dit opzicht ondergaan alfa-motorische axonen een reeks goed georchestreerde veranderingen die culmineren in hun groeikogel die differentieert in een volledig functionele presynaptische zenuweit die bijna perfect tegenover de postsynaptische site op het doel spiervezel staat11.
De sciatische, tibiale en accessoire zenuwen zijn de belangrijkste keuzes voor het bestuderen van axonale en NMJ-regeneratie12-14. Er zijn echter een aantal nadelen bij het gebruik van deze modellen om cellulaire en moleculaire veranderingen te onderzoeken die geassocieerd zijn met regenererende NMJ's tussen dieren en onder verschillende omstandigheden. Ten eerste voorziet de sciatische zenuw in de meerderheid van de spieren van het achterste ledemaat, waarbij letsel de beweging en sensatie aanzienlijk beperkt. Het is daarom niet mogelijk om deze methode te gebruiken om de impact van oefening alleen of in combinatie met andere factoren te bestuderen. Bovendien is de sciatische zenuw een vrij dikke structuur en vereist dus een grote hoeveelheid compressiekracht om alle axonen volledig te verwonden. Dit kan op zijn beurt resulteren in volledige doorknipping van de meer oppervlakkige axonen terwijl de endoneuriale buis van dieper liggende axonen intact blijft, wat aanzienlijke variabiliteit introduceert in de snelheid en trouw van regenerering tussen deze axonen. Volledige doorknipping van deze zenuw is zelfs nog onwenselijker aangezien veel axonen zullen falen om opnieuw verbinding te maken met dezelfde spiervezels. Complicaties ontstaan verder doordat de sciatische zenuw intrinsieke anatomische variabiliteit bezit, zowel in het aantal als de plaats van oorsprong van zijn terminale zenuwtakken. Het is daarom zeer moeilijk om dezelfde site te verwonden. Hoewel de tibiale zenuw kleiner is en meer vatbaar is voor verpletterende verwondingen, is er ook geen gemakkelijk beschikbare landmark die kan dienen als verwondingsplaats voor deze zenuwtak.
De accessoire zenuwtak (onderdeel van de craniale zenuw XI) die de sternocleidomastoïde spier voorziet, is ook gebruikt om regeneratie van NMJ's te bestuderen15. Deze zenuw is bijzonder aantrekkelijk omdat NMJ's in de sternocleidomastoïde spier gemakkelijker kunnen worden afgebeeld in levende dieren in vergelijking met NMJ's in andere spieren. Maar net als de sciatische en tibiale zenuwen, is er geen specifiek landmark dat kan worden gebruikt om deze zenuw op dezelfde locatie te verwonden, waardoor het beperkt is als een model voor het vergelijken van regeneratie van NMJ's tussen individuele dieren van een experimentele cohort. Een inconsistente verwondingsplaats introduceert variabiliteit in de snelheden van NMJ-reinnervatie. Vanwege deze tekortkomingen gebruikt de hier gepresenteerde procedure de verwonding van een andere perifere zenuwtak om regenererende NMJ's te onderzoeken.
De gemeenschappelijke fibulazenuw, ook wel de gemeenschappelijke peroneale zen