Dit protocol werd goedgekeurd door de Commissie Dierenwelzijn en Ethiek van de afdeling Laboratoriumdierwetenschappen van de Fudan Universiteit (Goedkeuringsnummer: 2019 Huashan Ziekenhuis JS-008).
Vestiging van het ratmodel
Scheuring aan de linkerkant bovenste romp
De kamertemperatuur bleef 23–25 °C liggen. Sprague-Dawley-ratten werden verdoofd met intraperitoneale 1% natriumpentobarbital (0,4 mL/100 g lichaamsgewicht). Na de inleiding van de narcose werd de rat in rugligging op het bedieningspaneel geplaatst, met de voorpoten 90° van de romp afgevoerd. De nek, borst, oksel en, alleen bij NG-dieren, beide achterpoten werden afgeschoren. De huid werd gedesinfecteerd met povidonjodium. Er werd een 3 cm lange middenlijn cervicale incisie gemaakt van het cricoid-kraakbeen tot aan de bovenste rand van het manubrium sterni. Onder een operatiemicroscoop werden het subcutane weefsel en de diepe fascia laag voor laag ontleed om de spieren sternohyoid, sternomastoid, pectoralis major en pectoralis minor bloot te leggen. Deze vier spieren werden ingetrokken met steriele, op maat gemaakte paperclip-retractoren. De distale uiteinden van de retractoren werden met elastiekjes aan de bedieningsplank bevestigd en de spanning werd aangepast om optimale belichting te bereiken terwijl de interne halsslagader werd beschermd. De anterieure en midden scalene spieren werden geïdentificeerd, en het supraclaviculaire deel van de plexus brachial in de inter-scalene ruimte werd blootgelegd (Figuur 1A). De C5- en C6-wortels werden 5 mm distaal van hun respectievelijke intervertebrale foramina doorgesneden, waarna een segment van 5 mm werd verwijderd om een gedefinieerde opening te creëren (Figuur 1B). In de NT-groep werden de proximale stompjes van C5 en C6 aan aangrenzend zacht weefsel gehecht om te voorkomen dat regenererende axonen het distale pad binnendringen.
Oprichting van het NG-model
Langs het dorsolaterale aspect van de achterpoot werd een L-vormige incisie gemaakt, over de laterale malleolus en omhoog langs het laterale deel van het onderbeen. Onder een operatiemicroscoop werden het subcutane weefsel en de diepe fascia laag voor laag ontleed, waarbij zorgvuldig werd gezorgd voor de kleine vena saphena, waarna de nervus suralus blootgelegd en geoogst werd. De bilaterale surale zenuwen leverden een totale lengte van 8 cm op. Na het trimmen van het perineurale bindweefsel werd elke zenuw verdeeld in acht segmenten van 1 cm. De suprascapulaire zenuw werd bij zijn oorsprong doorgesneden vanuit de bovenste stam. Er werd één graft gebruikt om van C5 naar de suprascapulaire zenuw te overbruggen; drie grafts van C5 en vier grafts van C6 naar de bovenste stam (Figuur 1C).
Oprichting van het NT-model
De middenlijn cervicale incisie werd ongeveer 2,5 cm distaal naar de bovenarm verlengd. Op het punt waar de laterale cutane tak van de pectoralis uitkomt, werd de pectoralis major ingesneden langs de vezelrichting tussen de pectoralis major en de biceps. De diepere pectoralis minor werd bot ontleed om de brachiale plexusstrengen onder de pectoralis major bloot te leggen. De zenuw ulnaris ontspringt uit het mediale koord en loopt het meest mediaal binnen het navelstrengsegment (Figuur 1D). De musculocutane zenuw ontspringt in de laterale navelstreng, loopt onder de onderste rand van de teres major in de arm en gaat uiteindelijk de buik van de biceps brachii binnen, waar hij het meest lateraal in het koordsegment loopt (Figuur 1D). De zenuw radius ontspringt in de achterste koord, loopt onder de onderrand van de latissimus dorsi pees door naar de achterarm, en geeft drie takken af die de lange, mediale en laterale hoofden van de triceps voorzien. De axillaire zenuw ontspringt ook uit het achterste koord, doorkruist de vierhoekige ruimte en splitst zich in voorste en achterste takken die de deltoïdus innerveren.
Overdracht van spinale accessory zenuw naar de suprascapulaire zenuw
De sternocleidomastoïde spier werd teruggetrokken binnen de middenlijn cervicale incisie om de spinale accessory zenuw bloot te leggen. De zenuw komt tevoorschijn onder de digastrische spier, bereikt het middelste derde deel van de mediale rand sternocleidomastoïd, geeft de sternocleidomastoïde tak af, loopt verder langs de achterrand van die spier en daalt lateraal af in de nek om de trapezius te innerveren. De sternocleidomastoïde tak werd doorgesneden om tractie op de accessorische zenuw te elimineren die anders de coaptatieplaats na overdracht zou kunnen verstoren. De trapeziustak was bij het ingangspunt in de spier verdeeld. De suprascapulaire zenuw werd bij zijn oorsprong distaal van de bovenste stam doorgesneden. De trapeziustak van de accessorische zenuw werd met een enkele 10-0 synthetische polypropyleenhechting aan de suprascapulaire zenuw gecoapt (Figuur 1E).
Ulnaris zenuwfascicle overdracht naar de bicepsmotorische tak van de musculocutane zenuw (Oberlin-procedure)
De hoofdstam van de musculocutane zenuw werd distaal gemobiliseerd totdat de gehele bicepsmotorische tak volledig blootgesteld was. Op het niveau van het middelste derde deel van de bicepsmotorische tak werd een 6 mm lange fascikel van de laterale zijde van de ulnaris zenuw geoogst, en het distale uiteinde werd scherp doorgesneden. De bicepsmotorische tak werd bij zijn oorsprong doorgesneden van de musculocutane zenuwstam. De gemobiliseerde ulnaire fascicle werd met een enkele 10-0 synthetische polypropyleenhechting aan de bicepsmotortak bevestigd. Volledige blootstelling van de bicepsmotorische tak dient twee doelen: (1) het identificeren van de exacte plek voor fascicle-oogst van de ulnaris zenuw, en (2) het waarborgen van een spanningsvrije coaptatie na de overdracht (Figuur 1F).
Overdracht van de radiale long-head triceps tak naar de anterieure tak van de axillaire zenuw (Leechavengvongs-procedure)
De rat werd opnieuw in de buikligging geplaatst met de voorpoot 90° naar de stam gedraaid. Het dorsale deel van de linker bovenarm werd afgeschoren en gedesinfecteerd. Er werd een lengtesnede van 3,5 cm gemaakt aan de dorsale zijde van de linker bovenarm, die zich uitstrekte van het schoudergewricht tot het midden-humerale niveau. Onder de operatiemicroscoop werden het subcutane weefsel en de diepe fascia laag voor laag ontleed. De deltaspier werd teruggetrokken om de onderliggende vierhoekige ruimte bloot te leggen, waar de hoofdromp van de axillaire zenuw en de bijbehorende posterieure circumflexe humerale vaten uit de ruimte kwamen. De axillaire zenuw werd distaal gemobiliseerd totdat de gehele voorste en achterste afdelingen volledig bloot waren vlak voordat ze de buik van de deltaspier binnengingen. Binnen dezelfde incisie werd de hoofdstam van de zenuw radialis geïdentificeerd tussen de lange en laterale hoofden van de triceps. De radiale zenuw werd distaal gemobiliseerd totdat de gehele motorische tak naar de lange kop van de triceps duidelijk zichtbaar was (Figuur 1G). De long-head triceps-tak werd bij de ingang in de spier doorgesneden en werd proximaal gereflecteerd om de anterieure tak van de axillaire zenuw te benaderen. De voorste tak van de axillaire zenuw werd bij zijn oorsprong doorgesneden vanuit de hoofdstam en werd distaal weerspiegeld. De long-head triceps tak naar de voorste tak van de axillaire zenuw werd voorzien van een enkele 10-0 synthetische polypropyleenhechting (Figuur 1H).
Na voltooiing van alle zenuwreconstructies werd elk operatieveld gespoeld met steriele zoutoplossing en werd elke coaptatieplaats zorgvuldig geïnspecteerd om de integriteit te bevestigen. Alle incisies werden in lagen gesloten: de pectoralis major werd benaderd met 5-0 niet-absorberbare zijden hechtingen (alleen nodig in de cervicale incisie van de NT-groep), gevolgd door de subcutane fascia en huid. Omdat elke zenuwcoaptatie zonder spanning werd uitgevoerd, was postoperatieve immobilisatie van de bovenste ledemaat niet nodig.
Gedragsbeoordeling
Ochiai score13
De rat werd aan de staart opgetild zodat zijn lichaam 30 cm boven de tafel hing, en de houding van beide voorpoten werd geobserveerd. De rat werd op een afgesloten startbaan (50 cm lang × 10 cm breed) op de tafel geplaatst om zijn voorpootgang tijdens het lopen te observeren. De hele catwalk was bedekt met wit papier en het startpunt werd bevochtigd met zwarte inkt. Terwijl de rat vooruitloopt, worden duidelijke voetafdrukken gevonden. 0 punten – wanneer opgehangen, hangen beide voorpoten ontspannen recht naar de vloer (Figuur 2A-1); tijdens het lopen wordt geen van beide voorpooten meegesleept (Figuur 2A-2). 1 punt – wanneer hangend, is de aangetaste voorpoot licht geadduceerd en gebogen (Figuur 2B-1); tijdens het lopen is lichte slepen door beperkte elleboogbuiging zichtbaar (Figuur 2B-2). 2 punten – wanneer hangend, is het aangetaste voorpoot volledig gebogen en geadduceerd (Figuur 2C-1); tijdens het lopen is hevig slepen duidelijk (Figuur 2C-2).
Barth voetfouttest13
Een horizontaal metalen raster (50 cm × 38 cm) werd 11 cm boven de tafel geplaatst; Elk raster meet 1,5 cm. De rat werd op het grid geplaatst; wanneer de getroffen voorpoot door een roosteropening glijdt, wordt dit geregistreerd als een "voetbreuk" (Figuur 3). Het aantal voetfouten dat het aangetaste ledemaat in 2 minuten maakte, werd geteld.
Terzis verzorgingstest14
De rat werd in een open, transparant observatiebox geplaatst. Ongeveer 1–3 ml normale zoutoplossing werd op de snuit en het gezicht van de rat gespoten, en de pogingen om de waterdruppels te verwijderen werden waargenomen.
Graad 0 – geen reactie van het aangetaste ledemaat.
Graad 1 – het aangedane ledemaat buigt bij de elleboog en bereikt de mond, maar kan de neus niet bereiken (Figuur 4A).
Graad 2 – het aangedane ledemaat bereikt de neus (Figuur 4B).
Graad 3 – het aangedane ledemaat reikt boven de neus, maar kan het oog niet bereiken (Figuur 4C).
Graad 4 – het aangedane ledemaat bereikt het oog, maar kan het oor niet bereiken (Figuur 4D).
Graad 5 – het aangedane ledemaat bereikt het oor of erachter (Figuur 4E).
Samengesteld spieractiepotentiaal (CMAP)
De rat werd verdoofd, geïmmobiliseerd en voorbereid zoals eerder beschreven in het protocol, en het supraclavikule gedeelte en het koordsegment van de plexus brachiale brachiale werden blootgelegd. De zwarte opnamenaald-elektrode werd in de buik van de doelspier (biceps brachii, deltawortel of infraspinatus) ingebracht. De rode opname-elektrode werd ingebracht in de pees-spier overgang van dezelfde spier. De groene referentie-elektrode werd geplaatst tussen de zwarte en rode elektroden (Figuur 5). Alle elektroden worden tot een diepte van 2 mm ingebracht, en identieke inzetplaatsen worden aan beide zijden gebruikt. De zenuw werd voorzichtig opgeheven met de stimulerende elektrode voor onderzoek. Er werd een enkele vierkante golfpuls van 0,5 mA intensiteit en 0,2 ms duur afgeleverd; CMAP-latentie en amplitude werden geregistreerd. De contralaterale (gezonde) kant werd als referentie gebruikt (kreeg een waarde van 1 toegewezen). De latentievertragingsrate ([latentie aan de getroffen kant/latentie aan de gezonde kant] × 100 %) en de amplitudeherstelsnelheid ([amplitude aan de getroffen kant/amplitude aan de gezonde kant] × 100 %) werden berekend.
Immunofluorescentiekleuring
Myeliniseerde vezels werden gelabeld met anti-neurofilament 200 (NF200); onder hen werden motorisch gemyeliniseerde vezels onderscheiden door co-labeling met anticholine-acetyltransferase (ChAT). Vezels die positief zijn voor NF200 maar negatief voor ChAT werden daarom geclassificeerd als sensorisch gemyeliniseerde vezels15.
Voor de zenuwtransplantaatgroep werd de hoofdstam van de musculocutaneus, axillaire en suprascapulaire zenuwen distaal van de tweede hechtingsplaats op het aangedane ledemaat geoogst. Voor de zenuwtransfergroep werden de bicepstak van de musculocutane zenuw, de voorste tak van de axillaire zenuw en de suprascapulaire zenuw distaal van hun respectievelijke coaptatieplaatsen gebracht. Een segment van 3 mm van elke zenuw werd ondergedompeld in 4% paraformaldehyde en vastgezet op 4 °C gedurende 24 uur.
De monsters waren loodrecht op de lengteas gepositioneerd, ingebed in paraffine en seriële doorsneden op 3 μm. Na deparaffinisatie werd antigeenwinning uitgevoerd in een 0,01 M EDTA-buffer (pH 8,0) met behulp van een magnetron. Secties werden 's nachts geïncubeerd bij 4 °C met primaire antilichamen verdund in PBS (ChAT, 1:200; NF200, 1:500), gevolgd door PBS-wasbeurten en 50 minuten incubatie bij kamertemperatuur met secundaire antilichamen (Cy3-geconjugeerde geitenanti-konijn, 1:300; Alexa Fluor 488-geconjugeerde geitenantimuis, 1:400) beschermd tegen licht. De kernen werden tegengekleurd met DAPI. Hele dwarsdoorsneden van elke zenuw werden in beeld genomen onder een fluorescentiemicroscoop uitgerust met een dia-scanner.
NF200 werd gevisualiseerd met groene fluorescentie en ChAT met rode fluorescentie; NF200-positieve/ChAT-negatieve profielen werden geteld als sensorisch gemyeliniseerde vezels. Vijf willekeurig geselecteerde secties van elke zenuw werden geanalyseerd met ImageJ. Het totale aantal sensorisch gemyeliniseerde vezels in de gehele doorsnede werd voor elke sectie geteld, en de gemiddelde waarde van de vijf secties werd als de definitieve telling voor dat zenuwmonster genomen.
Statistische analyse
De steekproefgrootte (n = 8 per groep) werd prospectief berekend met G*Power met behulp van de sensory-axon-count piloteffectgrootte (Cohen's d = 2,31) om ≥ 80% vermogen te verkrijgen bij α = 0,05. Alle statistische analyses werden uitgevoerd met behulp van GraphPad Prism. De gegevens worden gepresenteerd als mediaan (interkwartielbereik) [M (p25–p75)]. Er werden groepsvergelijkingen uitgevoerd met de Mann-Whitney U-test. Een P-waarde < 0,05 werd als statistisch significant beschouwd.