Traumatisch perifeer zenuwletsel (TPNI) is een veelvoorkomende oorzaak van morbiditeit na orthopedisch trauma 1,2,3. Jaarlijks lijdt ongeveer 3% van de traumapatiënten aan zenuwbeschadiging 1,4, met een incidentie van 3,50,000 gevallen5, resulterend in 50,000 chirurgische reparaties6. TPNI's komen voor in een breed scala van ernst, en het functionele herstel hangt rechtstreeks af van het type en de ernst van deze verwondingen 7,8,9. Minder ernstig trauma (bijv. milde verbrijzeling, onvolledige scheuring, enz.) zal eerst de myelineschede en axonen verwonden, terwijl ernstigere krachten (bijv. ernstige verbrijzeling, volledige snijwonden, enz.) het bindzenuwweefsel zullen verstoren; bijvoorbeeld het endoneurium, perineurium en epineurium naast de myeline en axonen 1,10. Patiënten met TPNI hopen dat de zenuwfunctie uiteindelijk zal terugkeren en dat de spieratrofie zal worden teruggedraaid. Tientallen jaren van onderzoek hebben geen precieze behandelingen opgeleverd om volledig herstel te verbeteren of te verzekeren, ondanks de vooruitgang in de behandelingsprocedures11,12.
Zenuwdoorsnijdingen zullen niet genezen zonder chirurgisch herstel, dat vaak onder de microscoop wordt uitgevoerd. Reparaties worden meestal end-to-end uitgevoerd, waarbij wordt geprobeerd ervoor te zorgen dat de reparatielocatie niet onder spanning staat. Zenuwtransplantatie wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat reparaties spanningsloos zijn13,14. Ondanks de schijnbaar geavanceerde methoden die bij deze reparaties worden gebruikt, is functioneel herstel over het algemeen niet indrukwekkend11,12. De revalidatie is vaak onvolledig en onbevredigend. Het optimale functionele herstel vereist regenererende axonen om de plaats van de verwonding (zenuwbrug) te passeren en het doelorgaan te innerveren. Deze processen worden gecompliceerd door axonale misleiding of groeiachterstand, wat resulteert in spieratrofie en uiteindelijk falen om te herstellen 15,16,17,18. Het is aangetoond dat functionele resultaten na zenuwherstel (bijv. end-to-end hechten, isotransplanteren, enz.) afhangen van de nauwkeurigheid van fasciculaire appositie19,20. Een goede directionaliteit van de doorgesneden zenuwstompen en hun bundels is dus van cruciaal belang bij zenuwherstel, zonder welke een slecht functioneel herstel kan worden verwacht, zelfs bij optimale axonale regeneratie. Microchirurgisch hechtherstel zelf is een traumatisch proces en er is weinig gebeurd in termen van nieuwe methoden om de resultaten drastisch te verbeteren. Het veld mist reproduceerbare diermodellen voor zenuwtranssectie, wat resulteert in voorspelbare hiaten die betrouwbare herstelmetingen op functioneel en weefselniveau mogelijk maken. Dergelijke methoden zouden, indien beschikbaar, karakterisering van zenuwregeneratie mogelijk maken zonder de problemen van variabele veranderingen in neurale vascularisatie en post-denervatie-atrofie21,22. Veel groepen proberen betere modellen te gebruiken die dit soort variabiliteit beperken. Een manier is om ervoor te zorgen dat zenuwreparaties minimaal worden gemanipuleerd en dat zenuwstompen perfect worden tegengewerkt.
Dit kan het beste worden bereikt door gebruik te maken van een gestandaardiseerde perifere zenuwtranssectietechniek die stapsgewijze snij- en fibrinelijm (STG) wordt genoemd. Reparaties in dit STG-model zijn beveiligd met fibrinelijm en de spleetafstanden zijn gestandaardiseerd en geminimaliseerd tot21,22. Fibrinelijm zelf wordt bij mensen gebruikt voor deze reparaties, waarschijnlijk om dezelfde redenen, samen met de gunstige effecten op de vorming van littekens na reparatie 23,24. De sleutel tot de huidige methode is dat het zenuwherstel begint voordat de scheur is voltooid, waardoor een vast letselpatroon wordt gegarandeerd. Deze huidige methode vertoonde een nauwe overeenkomst met de karakteristieke pathofysiologie van zenuwdoorsnijding met de gouden standaard epineurale hechting, en de negatieve impact van fibrinelijm werd niet waargenomen op zenuwregeneratie. Herstel van de doorsnijding van de heupzenuw met fibrinelijm bij muizen verbetert de rek van axon in vergelijking met vroege zenuwregeneratie via hechten, en deze bevindingen komen overeen met STG. STG profiteert ook van het minimale manipulatieprincipe, waarbij de zenuw nooit wordt aangeraakt voor het positioneren van de hechting21. Dit standaardiseert effectief het zenuwtrauma dat gepaard gaat met herstel in het model. Soortgelijke principes werden gebruikt om verkeerde uitlijning te onderzoeken door de zenuw om te draaien voordat22 werd gelijmd. Dit maakte een directe vergelijking van zenuwletsels mogelijk, waarbij bijna dezelfde hoeveelheid manipulatie bijdroeg aan verschillen in uitlijning zonder grotere opening of trauma. Dit vergemakkelijkte het directe onderzoek naar het effect van uitlijning op door zenuwbeschadiging geïnduceerde neurovasculaire veranderingen21,22, spieratrofie21,22 en functioneel herstel21,22. Het huidige onderzoek is het enige dat de studie van doelbewust en precies verkeerd uitgelijnde zenuwstompen mogelijk maakt.
De meeste zenuwen in TPNI zijn niet doorgesneden, hebben geen opening of defect en lijken in staat te zijn tot herstel, en toch blijven in veel van deze gevallen ledematen permanent disfunctioneel door zenuwbeschadigingen en verwarrende interventies. Experimentele TPNI's worden gewoonlijk uitgevoerd op verwondingen door de heupzenuw van knaagdieren (SNCI's) met behulp van vergrendelingsnaaldmachines (ND's), pincetten of soortgelijke apparaten, en een ervaren chirurg om een nauwkeurig en reproduceerbaar verbrijzelingsletsel te creëren 25,26,27,28,29,30. SNCI-diermodellen zijn afhankelijk van de aangeboren precisie van de operator om drukvariatie te beperken, maar dit wordt nooit expliciet gemeten. Dit resulteert in variabiliteit tussen dieren en studies, zonder duidelijke richtlijnen voor de gestandaardiseerde druk. Er wordt dus verwacht dat het vermogen om nauwkeurig een samenhangende, nauwkeurige reeks verwondingen met verschillende bekende intensiteiten af te leveren en te rapporteren, het TPNI-veld ten goede kan komen. Een perfect model kan door elk laboratorium of onderzoeker een SNCI van een bekende ernst van zenuwbeschadiging aan elk dier verstrekken voor authentieke inter-studie en repliceerbaarheid van het apparaat. Om dit tekort aan te pakken, werd een uniek gekalibreerd digitaal apparaat gebouwd met een Force Sensitive Resistor (FSR), bekwaam in het rapporteren van de druk (realtime) die op een zenuw wordt uitgeoefend. Dit apparaat werd vervolgens getest op de repliceerbaarheid van verschillende drukdrukken die worden uitgeoefend door verschillende soorten tangen en ND's31.
Ten slotte werd een specifieke methode ontwikkeld om gaten in zenuw32 aan te pakken. De zenuwgaten in de literatuur worden veroorzaakt door een zenuwsectie te verwijderen en deze vervolgens weer te repareren in het defect 13,33,34. De manipulatie die nodig is voor deze chirurgische ingreep wordt vaak verergerd met hechten, en de stompen van de zenuw trekken zich variabel terug 21,32,34. Het was gebaseerd op de redenering dat met behulp van isogene oversized zenuwtransplantaten, het terugtrekken van de zenuwstomp nooit een probleem zal zijn32. De methode vereiste de gelijktijdige operatie op twee of drie dieren tegelijk, waarbij een transplantaat van 7 mm werd genomen om in een defect van 5 mm te plaatsen dat bij een ander dier werd veroorzaakt. De defectgrootte van het tweede dier werd vervolgens gebruikt om indien nodig een nog kleinere defect in een ander dier te enten. Dit resulteerde in een uitgebreide methode voor gelijktijdige chirurgie om defecten met donorzenuwen te transplanteren die altijd groter zijn dan het zenuwdefect om spanningsloos herstel te garanderen. In combinatie met de vereiste van minimale manipulatie biedt dit een mogelijkheid om de transplantaatlengte rechtstreeks bij syngene dieren te bestuderen zonder asymmetrische transplantaatopeningen die alomtegenwoordig zijn in de literatuur 20,32,34.