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A lesão axonal é uma consequência comum e grave de danos cerebrais e medulares, frequentemente causados por lesões traumáticas, neurotoxinas ou distúrbios neurológicos que interrompem a conectividade neural e prejudicam a regeneraçãoaxonal 1,2. Nem todos os neurônios possuem uma capacidade intrínseca de regeneração, o que é crucial para a reparação de axônios cortados. A taxa de regeneração axonal é influenciada por múltiplos fatores, incluindo o potencial intrínseco de crescimento do neurônio, eficiência de síntese proteica, dinâmica do citoesqueleto, eliminação de detritos de mielina e disponibilidade de fatoresde crescimento 3,4.
No sistema nervoso central (SNC) adulto dos mamíferos, a lesão axonal leva a uma capacidade regenerativa diminuída, principalmente devido à ausência de fatores intrínsecos que promovam o crescimento e à presença de sinais inibitóriosextrínsecos 1,5. Em contraste, os axônios do sistema nervoso periférico (SNP) possuem uma capacidade robusta de se regenerar após lesões, devido aos mecanismos intrínsecos de autorreparo dos neurônios periféricos e à rápida reativação de programas pró-regenerativos de crescimento. Após a lesão, o segmento distal do axônio se desconecta do soma neuronal e sofre degeneração walleriana, caracterizada por desintegração e fragmentaçãoaxonal 6,7. A eliminação eficiente dos detritos axonais e de mielina pelas células gliais é essencial para a regeneração bem-sucedida, pois previne a formação de cicatrizes que poderiam dificultar o crescimentoaxonal 3,8. Esse processo, juntamente com a remodelação do citoesqueleto dos axônios lesionados, apoia o crescimento do coto proximal e facilita a reinervação do alvo. Esses eventos ocorrem em fases parcialmente sobrepostas, durante as quais a ativação induzida por lesão de fatores de transcrição como ATF3 e c-Jun promove programas pró-regenerativos de expressãogênica 4,9,10.
A fusão axonal regenerativa representa um mecanismo eficiente para restaurar a conectividade neuronal após a lesãoaxonal 11. Esse processo foi descrito pela primeira vez no lagostim Procambarus clarkii em 1967-12 e desde então foi documentado em váriasespécies 13, 14, 15, 16, incluindo Caenorhabditis elegans17. Embora evidências diretas de fusão axonal em mamíferos permaneçam limitadas, estratégias indutoras de fusão foram empregadas com sucesso para aprimorar a reparaçãonervosa 11. Notavelmente, o químico fusogênio polietilenoglicol (PEG) promove a revedação da membrana e tem demonstrado facilitar a recuperação funcional após lesões tanto nos nervos periféricos quanto na medula espinhal em modelosmamíferos 18,19,20,21,22,23,24. Descobertas recentes indicam que a depleção da peroxidase de glutationa (GPX) é suficiente para promover a fusão axonal em C. elegans25. De forma semelhante, camundongos nocauteados condicionais com Gpx4 ou aqueles tratados com o inibidor do GPX ML162 apresentaram recuperação funcional acelerada após a transecção do nervo ciático, potencialmente por meio de fusão axonalaprimorada 25.
O nervo ciático é um nervo misto composto por axônios sensoriais, somáticos motores e autonômicos26. Ele surge dos segmentos espinais L4 e L5 nos ratos27, e dos segmentos L3 e L4 noscamundongos 28. Devido à sua acessibilidade e consistência anatômica, a lesão do nervo ciático tornou-se um dos modelos mais amplamente utilizados para estudar a regeneração dos nervosperiféricos 29,30. Esses modelos permitem a investigação tanto dos mecanismos neuronais intrínsecos quanto dos fatores ambientais extrínsecos que influenciam o crescimento axonal e a recuperaçãofuncional 3,4,9. O uso da compressão do nervo ciático como paradigma experimental em neurociência remonta ao final do séculoXIX 29. Além dos modelos de esmagamento nervoso, a transeção nervosa é amplamente utilizada para estudar a regeneração de axônios e a recuperação funcional. No entanto, a transeção clássica do nervo ciático seguida por sutura em camundongos é frequentemente menos reprodutível e confiável do que em ratos, devido ao pequeno tamanho do nervo e à texturafrágil 31.
Utilizando um modelo modificado de transeção e resutura do nervo ciático, denominado "loop-before-transection", foram gerados com sucesso modelos reprodutíveis de transeção e resutura do nervo ciático25. Essa abordagem elimina a necessidade de manuseio do nervo pós-transecção, pré-inserindo o ponto antes do corte, reduzindo assim o estresse mecânico e minimizando a variabilidade devido à técnica cirúrgica. Níveis moderados de modulação da GPX foram considerados responsáveis pela recuperação funcional após a transeção completa do nervo ciáticodo camundongo 25. O co-tratamento das baixas concentrações ML162 (0,25 μM)32, inibidor de GPX e polietilenoglicol (PEG, 500 mM)18,19,20,21,22,23,24 na lesão de transeção do nervo ciático (SNT) / resutura aumentou com sucesso a pontuação comportamental avaliada pelos testes de pinpunz, assimetria de falha do pé e espalhamento do dedo do pé 25,33.34. Fragmentos de axônio distal amputados dos neurônios do gânglio dorsal da raiz (DRG) dos mamíferos degeneram em até 3 dias, resultando em perturbação das junções neuromusculares (NMJ)6,35, e neurônios DRG regenerativos irão reinervar os músculos para recuperar suas funções. O grupo de co-tratamento SNT/resuture-ML162/PEG apresentou NMJs inervados e escores comportamentais aprimorados no início do tempo (3 dias após a cirurgia), indicando recuperação precoce da funçãoneuromuscular 25.
Aqui, são descritos o método de microsutura "loop before-transection" e a administração de medicamentos que possibilitaram as observações acima em camundongos. Um protocolo de fusão PEG-já estabelecido, que permite o reparo rápido de nervos de rato cortados, foimodificado em 18. O polietilenoglicol (PEG) foi inicialmente relatado como promovendo a reconexão exógena dos axônios gigantes mediais (MGA) cortados do lagostim in vitro36. Os protocolos de fusão PEG-fusão melhoraram os desfechos comportamentais em 25%-30% dos ensaios envolvendo lesões por separação por esmagamento do nervo ciático do rato, embora a recuperação funcional não tenha sido observada nos primeirosmomentos 34. Refinamentos subsequentes incorporaram o conceito de vedação endógena pormembrana 37. Após a lesão nervosa, o reparo rápido do plasmalemmo é neuroprotetor e previne a neurodegeneração. O acúmulo induzido por Ca2+ de vesículas ligadas à membrana facilita esse processode vedação 38. A transeção completa do nervo interrompe o axolema, bem como as bainhas endoneurial, perineurial e epineurial no local da lesão. A microsutura da bainha epineurial alinha os cotos dos nervos proximal e distal. Durante a etapa de sutura, o uso de soro fisiológico hipotônico livre de Ca2+ reduz a formação de vesículas de membrana, mantendo as bainhas endoneuriais e perineuriais abertas e permitindo que sejam aproximadas de perto pelas suturas epineuriais. Após isso, a aplicação de soro fisiológico contendo Ca2+ induz o acúmulo de vesículas para selar a disrupção plasmalemicarestante 18.
Neste protocolo, foram usados camundongos adultos FVB (8-10 semanas) e camundongos C57BL/6, e nenhuma diferença específica da cepa foi observada. O nervo ciático em camundongos está localizado aproximadamente 1-2 mm abaixo do músculo glúteo, na metade da coxa, e é notavelmente mais fino e frágil do que em ratos, exigindo maior precisão cirúrgica durante a dissecação e sutura. Deve-se ter cuidado para evitar o excesso de estiramento dos nervos ou manipulação excessiva que possa comprometer a recuperação funcional. Essa abordagem envolve a separação completa do nervo, resultando em uma lacuna física entre os cotos proximal e distal. Como essa lacuna inibe a regeneração axonal direta, a recuperação bem-sucedida normalmente requer intervenção microcirúrgica ou enxerto nervoso.
Considerando que o nervo ciático do camundongo é mais fino e delicado do que o do rato, é necessária maior precisão cirúrgica. Embora a microsutura seja comumente utilizada, ela pode causar traumas adicionais inadvertidamente devido à manipulação excessiva ou passagens repetidas comagulha. Essas limitações podem introduzir variabilidade e potencialmente dificultar a avaliação de novas estratégias de tratamento. Portanto, alcançar resultados cirúrgicos consistentes enquanto minimiza o dano nervoso induzido por sutura é essencial para avaliar de forma confiável a recuperação funcional em modelos de transeção nervosa. Utilizando esse método de "loop antes da transecção", foram gerados modelos reprodutíveis de transeção e resutura do nervo ciático, e os efeitos do tratamento duplo com PEG e ML162 na recuperação funcional foram avaliados. No geral, apesar de seu uso generalizado, o modelo de transeção do nervo ciático em camundongos apresenta desafios técnicos devido ao pequeno tamanho e fragilidade do nervo. Esse método modificado de resutura descrito aqui atende a uma necessidade crítica de um protocolo microcirúrgico padronizado e reprodutível que minimize danos mecânicos.