Protokół ten został zatwierdzony przez Komitet ds. Dobrostanu Zwierząt i Etyki Laboratorium Nauk o Zwierzętach Uniwersytetu Fudan (Nr Zatwierdzenia: 2019 Szpital Huashan JS-008).
Ustanowienie modelu szczura
Uraz pęknięcia górnej części tułowia po lewej stronie
Temperatura pokojowa była utrzymywana na poziomie 23–25 °C. Szczury Sprague-Dawley były znieczulone intraperitonealnym 1% sodu pentobarbitalem (0,4 mL/100 g masy ciała). Po podaniu znieczulenia szczur był umieszczany w pozycji leżącej na desce operacyjnej, a przednie kończyny były odprowadzone pod kątem 90° od trąby. Szyja, klatka piersiowa, pachy, a u zwierząt NG tylko obie kończyny tylne zostały ogolone. Skóra została zdezynfekowana jodem povidonowym. Wykonano 3 cm nacięcie szyjne szyjki szyjnej od chrząstki chrząstki do górnego brzegu manubrium sterni. Pod mikroskopem operacyjnym tkanka podskórna i powięzi głęboka były rozcinane warstwa po warstwie, aby odsłonić mięsień mostkowy, mostkowo-tłuszczowy, mięsień piersiowy większy i mięsień mięśnia piersiowego mniejsze. Te cztery mięśnie zostały cofnięte za pomocą sterylnych, specjalnie wykonanych spinaczy do papieru. Dalsze końce końców retraktorów były przymocowane do płyty operacyjnej gumkami, a napięcie regulowano, aby uzyskać optymalną ekspozycję, jednocześnie chroniąc żyłę szyjną wewnętrzną. Zidentyfikowano mięśnie skalenne przednie i środkowe, a odsłonięta została część nadprzewinikowa splotu ramiennego w przestrzeni międzyłuskowej (Rysunek 1A). Korzenie C5 i C6 zostały przecięte 5 mm dalej od odpowiednich otworów międzykręgowych, następnie odcięto segment o długości 5 mm, tworząc wyraźną szczelinę (Rysunek 1B). W grupie NT proksymalne kikuty C5 i C6 były przyszywane do sąsiednich tkanek miękkich, aby zapobiec wejściu regenerujących się aksonów do dalszej drogi.
Ustanowienie modelu NG
Wykonano nacięcie w kształcie litery L wzdłuż grzbietowo-bocznej części tylnej łapy, przez boczny młek i wzdłuż bocznej części dolnej części nogi. Pod mikroskopem operacyjnym tkanka podskórna i powięzi głębokie były rozcinane warstwa po warstwie, dbając o ochronę małej żyły odpiszczelowej, następnie nerw brzuszkowy był odsłaniany i pobierany. Obustronne nerwy suralne osiągnęły łączną długość 8 cm. Po przycięciu tkanki łącznej przyrodnej każdy nerw dzielono na osiem segmentów o średnicy 1 cm. Nerw nadłopatkowy został przecięty u początku z górnej części tułowia. Jeden przeszczep został użyty do połączenia z C5 do nerwu nadkapatkowego; trzy szczepienia z C5 i cztery z C6 do górnej części pnia (Rysunek 1C).
Ustanowienie modelu NT
Nacięcie szyjne na linii środkowej zostało wydłużone około 2,5 cm dystalnie w kierunku górnej części ramienia. W miejscu, gdzie boczna gałąź skórna piersiowa wychodzi na zewnątrz, mięsień piersiowy wielki został nacięty wzdłuż kierunku włókien między mięśniem piersiowym a bicepsem. Głębsza część piersiowa mała została tępo rozcięta, odsłaniając splot ramienny biegnący pod mięsem większym. Nerw łokciowy wychodzi z sznura przyśrodkowego i przebiega przyśrodkowo w jego odcinku (Rysunek 1D). Nerw mięśniowo-skórny zaczyna się z pępowina bocznego, przechodzi pod dolną krawędzią mięsa większego do ramienia, a ostatecznie wchodzi do mięśnia bicepsa ramiennego (brzuch), biegnąc najbardziej bocznie w obrębie segmentu pępowiny (Rysunek 1D). Nerw promieniowy zaczyna się z tylnego sznura, przechodzi pod dolną krawędzią ścięgna mięśnia grzbietowego sztygna przyśrodkowego do ramienia tylnego i prowadzi do trzech gałęzi zaopatrujących długie, przyśrodkowe i boczne głowy tricepsów. Nerw pachowy również wychodzi z tylnego rdzenia, przechodzi przez przestrzeń czworokątną i dzieli się na przednią i tylną gałąź, które unerwiają mięsień naramienny.
Transfer nerwu dodatkowego rdzeniowego do nerwu nadkasekowego
Mięsień mostkowo-naczyniowo-domięśniowy został cofnięty w środku nacięcia szyjnego, odsłaniając nerw pomocniczy rdzeniowy. Nerw wychodzi spod mięśnia dwugłowego, dociera do środkowej trzeciej granicy przyśrodkowej mostka mięśniowo-trawko-domostowego, oddziela gałąź mostkowo-naczyniowo-domastoidalną, kontynuuje wzdłuż tylnej krawędzi tego mięśnia i opada bocznie w szyi, unerwiając czworokształt. Gałąź mostkowo-naczyniowo-domowłosa została przecięta, aby wyeliminować trakcję na nerwie dodatkowym, która mogłaby zakłócić miejsce koaptacji po transferze. Gałąź czworoboczkowa była rozdzielona w miejscu wejścia do mięśnia. Nerw nadrzupkowy został przecięty u źródła, dalej od górnej części pnia. Gałąź czworobocznikowa nerwu dodatkowego została połączona z nerwem nadłopatkowym pojedynczym syntetycznym szwem polipropylenowym 10-0 (Rysunek 1E).
Przeniesienie pęczka nerwu łokciowego do gałęzi ruchowej mięśniowo-skórnego bicepsa (procedura Oberlin)
Główny pień nerwu mięśniowo-skórnego był mobilizowany dystalnie, aż cała gałąź ruchowa bicepsa została całkowicie odsłonięta. Na poziomie środkowej trzeciej gałęzi ruchowej bicepsa pobrano pęczko o średnicy 6 mm z bocznej części nerwu łokciowego, a jego dalszy koniec został ostro przecięty. Gałąź ruchowa bicepsa została przecięta u początku z pnia nerwu mięśniowo-skórnego. Zmobilizowany pęczek łokciowy został połączony z gałęzią ruchową bicepsa pojedynczym syntetycznym szwem polipropylenowym 10-0. Całkowite odsłonięcie gałęzi ruchowej bicepsa służy dwóm celom: (1) do określenia dokładnego miejsca pobierania pęczka z nerwu łokciowego oraz (2) zapewnienia beznapięciowego koaptacji po transferze (rysunek 1F).
Przeniesienie promieniowej gałęzi długiego tricepsa do przedniej gałęzi nerwu pachowego (zabieg Leechavengvongs)
Szczur został przeniesiony w pozycję leżącą, a przednia kończyna została porwana pod kątem 90° do trąby. Grzbietowa część lewego ramienia została ogolona i zdezynfekowana. Na grzbietowej stronie lewego ramienia wykonano 3,5 cm podłużne nacięcie, rozciągające się od stawu barkowego do poziomu środkowej kości ramiennej. Pod mikroskopem operacyjnym tkanka podskórna i powięzi głębokie były rozcinane warstwa po warstwie. Mięsień naramienny został cofnięty, odsłaniając przestrzeń czworokątną, gdzie główny pień nerwu pachowego oraz towarzyszące mu tylne naczynia około-ramienne były wychodzące z tej przestrzeni. Nerw pachowy był mobilizowany dystalnie, aż całe przednie i tylne gałęzie były w pełni odsłonięte tuż przed wejściem do mięśnia naramiennego. W tym samym nacięciu zidentyfikowano główny pień nerwu promieniowego pomiędzy długą a boczną głową tricepsa. Nerw promieniowy był mobilizowany dystało, aż cała gałąź ruchowa do długiej główki tricepsa została wyraźnie widoczna (Rysunek 1G). Gałąź tricepsa długiej głowy została przecięta przy wejściu do mięśnia i odbiła się proximalnie, aby przybliżyć przednią gałąź nerwu pachowego. Przednia gałąź nerwu pachowego została przecięta u źródła od głównego pnia i była odbijana dystalnie. Długa gałąź tricepsa na przedniej gałęzi nerwu pachowego została obdarzona pojedynczym syntetycznym szwem polipropylenowym 10-0 (Rysunek 1H).
Po zakończeniu wszystkich rekonstrukcji nerwów każde pole chirurgiczne było płukane bezpłodną solą fizjologiczną, a każde miejsce koaptacji dokładnie sprawdzano, aby potwierdzić integralność. Wszystkie nacięcia były zamknięte warstwami: mięsień piersiowy wielki był przybliżony za pomocą 5-0 niewchłanialnych szwów jedwabnych (wymaganych tylko w nacięciu szyjnym grupy NT), następnie powięzi podskórnej i skóry. Ponieważ każda koaptacja nerwu była wykonywana bez napięcia, pooperacyjna unieruchomienie kończyny górnej nie było konieczne.
Ocena behawioralna
Ochiai 13 punktów
Szczur został uniesiony za ogon tak, że jego ciało zawiesiło 30 cm nad stołem, a postawa obu przednich kończyn była obserwowana. Szczur został umieszczony na ograniczonym pasie startowym (50 cm długości × 10 cm szerokości) na stole, aby obserwować chod przednich kończyn podczas chodzenia. Cały pas startowy pokryto białym papierem, a początkowy koniec nawilżono czarnym tuszem. Gdy szczur idzie naprzód, uzyskuje wyraźne ślady stóp. 0 punktów – podczas zawieszenia obie przednie kończyny zwisają prosto w stronę podłogi w sposób rozluźniony (Rysunek 2A-1); podczas chodzenia żadna z przednich kończyn nie jest ciągnięta (rysunek 2A-2). 1 punkt – podczas zawieszenia dotknięta kończyna przednia jest lekko uniesiona i zgięta (Rysunek 2B-1); podczas chodzenia widoczne jest lekkie ciągnięcie z powodu ograniczonego zgięcia łokcia (Rysunek 2B-2). 2 punkty – podczas zawieszenia dotknięta kończyna przednia jest całkowicie zgięta i adukowana (Rysunek 2C-1); podczas chodzenia widoczne jest silne przeciąganie (Rysunek 2C-2).
Test uskoku stopy Bartha13
Przygotowano poziomą metalową kratę (50 cm × 38 cm) uniesioną 11 cm nad stołem; każdy kwadrat siatki ma wymiary 1,5 cm. Szczur został umieszczony na siatce; za każdym razem, gdy dotknięta przednia kończyna przesuwa się przez otwór siatkowy, jest to rejestrowane jako "usterka stopowa" (Rysunek 3). Policzono liczbę uskoków stóp powstałych przez dotkniętą kończynę w ciągu 2 minut.
Test pielęgnacji Terzis14
Szczur został umieszczony w przezroczystej budce obserwacyjnej z otwartym dachem. Około 1–3 mL zwykłej soli fizjologicznej zostało spryskane na pysk i twarz szczura, a zaobserwowano jego próby usunięcia kropelek wody.
Stopień 0 – brak reakcji ze strony dotkniętej kończyny.
Stopień 1 – dotknięta kończyna zgina się w łokciu i sięga do ust, ale nie może sięgnąć do nosa (Rysunek 4A).
Stopień 2 – uszkodzona kończyna sięga nosa (Rysunek 4B).
Stopień 3 – dotknięta kończyna sięga powyżej nosa, ale nie może dotrzeć do oka (Rysunek 4C).
Stopień 4 – dotknięta kończyna sięga oka, ale nie może dotrzeć do ucha (Rysunek 4D).
Stopień 5 – dotknięta kończyna sięga ucha lub za nim (Rysunek 4E).
Złożony potencjał czynnościowy mięśni (CMAP)
Szczur został znieczulony, unieruchomiony i przygotowany zgodnie z wcześniejszym opisem w protokole, a odsłonięto część nadłokowikowo-naczyniową i segment pępowiny splotu ramiennego. elektroda igła rejestrująca była wprowadzana do brzucha docelowego mięśnia (biceps ramienny, naramienny lub podwłosienny). Czerwona elektroda rejestrująca została wprowadzona do połączenia ścięgna mięśniowego tego samego mięśnia. Zielona elektroda odniesienia została umieszczona pomiędzy czarną a czerwoną elektrodą (rysunek 5). Wszystkie elektrody są wprowadzane na głębokość 2 mm, a identyczne miejsca wstawiania stosuje się po obu stronach. Nerw był delikatnie podnoszony elektrodą stymulującą do badań. Dostarczono pojedynczy impuls fali prostokątnej o intensywności 0,5 mA i czasie trwania 0,2 ms; Zarejestrowano opóźnienia i amplitudę CMAP. Strona przeciwna (zdrowa) została użyta jako odniesienie (przypisana wartość 1). Obliczono wskaźnik opóźnienia opóźnienia ([opóźnienie po stronie dotkniętej / opóźnienie po stronie zdrowej] × 100 %) oraz tempo odzyskiwania amplitudy ([amplituda po stronie dotkniętej / amplituda po stronie zdrowej] × 100%).
Barwienie immunofluorescencyjne
Włókna mielinizowane były oznaczane antyneurofilamentem 200 (NF200); wśród nich włókna mielinizowane motoryczne wyróżniano poprzez współznaczenie z anty-cholinową acetylotransferazą (ChAT). Włókna pozytywne dla NF200, ale negatywne dla ChAT, zostały zatem sklasyfikowane jako włókna mielinizowane sensorycznie15.
W grupie przeszczepu nerwowego główny pień nerwów mięśniowo-skórnych, pachowych i nadkapatkowych pobierano dalej od drugiego miejsca szwu na dotkniętej kończynie. W grupie transferowej odgałęzienie bicepsa nerwu mięśniowo-skórnego, przednie odgałęzienie nerwu pachowego oraz nerw nadłopatkowy zostały umieszczone dalej od odpowiednich miejsc koaptacji. Segment o średnicy 3 mm każdego nerwu był zanurzony w 4% paraformaldehydu i utrwalany w 4 °C przez 24 godziny.
Okazy były ustawione prostopadle do osi podłużnej, osadzone w parafinie i przecięte seryjnie na 3 μm. Po deparafinizacji pobranie antygenu wykonano w buforze EDTA o pojemności 0,01 M (pH 8,0) przy użyciu kuchenki mikrofalowej. Sekcje były inkubowane przez noc w temperaturze 4 °C z przeciwciałami pierwotnymi rozcieńczonymi w PBS (ChAT, 1:200; NF200, 1:500), po czym następują płukania PBS i 50-minutowa inkubacja w temperaturze pokojowej z przeciwciałami wtórnymi (anty-królikowy anty-królik sprzężony z Cy3, 1:300; Alexa Fluor 488-sprzężony kozy anty-myszy, 1:400) chroniony przed światłem. Jądra były barwione DAPI. Całe przekroje poprzeczne każdego nerwu były obrazowane mikroskopem fluorescencyjnym wyposażonym w skaner szkiełkowy.
NF200 był wizualizowany za pomocą zielonej fluorescencji, a ChAT za pomocą czerwonej fluorescencji; Profile NF200-dodatnie/ChAT-ujemne zostały zaliczone jako włókna mielinizowane sensorycznie. Analizowano pięć losowo wybranych sekcji z każdego nerwu za pomocą ImageJ. Dla każdego przekroju liczono łączną liczbę włókien mielinizowanych czuciowo, a średnia wartość pięciu przekrojów była ostateczną liczbą dla danego preparatu nerwowego.
Analiza statystyczna
Wielkość próby (n = 8 na grupę) została obliczona prospektywnie za pomocą G*Power przy użyciu rozmiaru pilotażowego efektu sensory-axon-count (Cohen's d = 2,31), co dało ≥ 80% mocy przy α = 0,05. Wszystkie analizy statystyczne zostały przeprowadzone za pomocą GraphPad Prism. Dane przedstawione są jako mediana (zakres interkwartylowy) [M (s.25–s75)]. Porównania między grupami przeprowadzono za pomocą testu Mann-Whitney U. Wartość P < 0,05 została uznana za statystycznie istotną.