Każdego roku, miliony ludzi są dotknięte urazami nerwów obejmujących zarówno obwodowy układ nerwowy (PNS), jak i ośrodkowy układ nerwowy (OUN)1. Badania wykazały, że zdolność naprawcza aksonów OUN jest dość ograniczona po urazach nerwów, podczas gdy PNS wykazuje zwiększoną pojemność ze względu na znaczną plastyczność SCs2. Niemniej jednak osiągnięcie pełnej regeneracji po urazach nerwów obwodowych pozostaje żmudne i nadal stanowi poważne wyzwanie dla zdrowia ludzkiego3,4. W dzisiejszych czasach autoprzeszczepy pozostają powszechną metodą leczenia, pomimo wad związanych z chorobowością miejsca dawczego i ograniczoną dostępnością5. Ta sytuacja skłoniła naukowców do zbadania alternatywnych terapii, w tym materials6, molecular factors7 i stymulacji elektrycznej (ES). Jako czynnik sprzyjający wzrostowi aksonów i regeneracji nerwów8, wybór odpowiedniej metody ES i zbadanie relacji między ES i SC stają się niezbędne.
SC są głównymi komórkami glejowymi PNS, odgrywającymi kluczową rolę w regeneracji PNS9,10. Po urazach nerwów obwodowych SC przechodzą szybką aktywację, rozległe przeprogramowanie2 i przejście ze stanu tworzącego mielinę do morfologii wspomagającej wzrost, aby przeprowadzić regenerację nerwu2. Znaczna proliferacja SC występuje na dystalnym końcu uszkodzonego nerwu, podczas gdy SC dystalnego kikuta ulega proliferacji i wydłużeniu, tworząc pasmo Bungnnera, które jest niezbędne do kierowania aksonami do wzrostu w kierunku narządu docelowego11. Co więcej, SC z bliższych i dystalnych pni nerwów migrują do mostka nerwowego, tworząc sznury SC promujące regenerację aksonów12. Ponadto wcześniejsze badania wykazały, że synteza i wydzielanie istotnych czynników związanych z SC zmienia się w przypadkach regeneracji nerwów obwodowych, w tym czynników transkrypcyjnych13, czynniki neurotroficzne14 i regulatory mielinizacji13. Dostarcza to również wskaźników do oceny aktywności SCs. Na ich podstawie szeroko zbadano promocję proliferacji, migracji, syntezy i wydzielania odpowiednich czynników SC w celu poprawy regeneracji nerwów obwodowych15.
Poprzednie badania wykazały możliwość wykorzystania ES do regeneracji nerwów1. Powszechnie akceptowanym wyjaśnieniem jest to, że ES może indukować depolaryzację błon komórkowych, zmieniać potencjał błony i wpływać na funkcje białek błonowych poprzez zmianę rozkładu ładunków na tych biomolekułach1. Jednak szeroko stosowany intensywny PEF może powodować silny ból, mimowolne skurcze mięśni i migotanie serca8. Zwiększa również aktywność kinazy kreatynowej (CK), zmniejsza siłę mięśni i indukuje rozwój opóźnionej bolesności mięśni (DOMS)16. nsPEF to nowa technika, która stymuluje badanych polami elektrycznymi o wysokim napięciu w ciągu nanosekundowego czasu trwania impulsu i jest stopniowo stosowana w badaniach na poziomie komórkowym17,18. Wcześniejsze badania wykazały, że możliwym uzasadnieniem nsPEF promującego proliferację komórek i aktywność organelli jest tworzenie nanoporów błonowych i aktywacja kanałów jonowych, co prowadzi do wzrostu cytoplazmatycznego stężenia Ca2+ 19. nsPEF wykorzystuje technologię mocy impulsów do ładowania błony komórkowej, wytwarzając impulsy charakteryzujące się krótkim czasem trwania, szybkim czasem narastania, dużą mocą i niską gęstością energii20. Te cechy sugerują, że nsPEF może być preferowanym trybem z minimalnymi skutkami ubocznymi stymulacji8. Ponadto nsPEF oferuje takie korzyści, jak minimalnie inwazyjne procedury, odwracalność, możliwość regulacji i nieniszczącość tkanek nerwowych w porównaniu z interwencjami chirurgicznymi. Jednym z głównych kierunków badań nad nsPEF w dziedzinie biomedycyny jest jego zastosowanie do ablacji tkanek nowotworowych za pomocą stymulacji wysokoenergetycznym polem elektrycznym21,22,23. Niektóre wyniki badań wskazują, że 12-nsPEF może stymulować nerwy obwodowe, nie powodując uszkodzeń24. Jednak obecnie istnieją ograniczone dowody dotyczące zastosowania nsPEF w dziedzinie regeneracji nerwów. Co więcej, stymulacja SC za pomocą nsPEF jest pionierską próbą, przyczyniającą się do dalszych badań in vivo i klinicznych. Badanie to ma na celu sprawdzenie, czy stymulacja nsPEF SC może wspomagać regenerację nerwów i stanowić wiarygodną podstawę do dalszych dogłębnych i systematycznych badań.