Severe spinal cord injuries often result in tissue defects. Two possibilities are described to successfully bridge such gaps to promote tissue adaptation, regenerative responses and functional improvement in rats via implantation of a mechanical microconnector system after acute injury and five weeks after complete spinal cord transection.
Efter en ryggmärgsskada (SCI) ett ärr bildas i lesionen kärna som hindrar axonal återbildning. Att överbrygga skadeplatsen efter en förolämpning mot ryggmärgen, tumör resektioner eller vävnadsdefekter till följd av traumatiska olyckor kan hjälpa till att underlätta generell vävnadsreparation liksom regenerativ tillväxt av nervfibrer i och utanför det drabbade området. Två experimentella behandlingsstrategier presenteras: (1) implantation av en ny microconnector enhet till en akut och helt transected bröst råtta ryggmärgen att readapt avskurna ryggmärgsvävnad stubbar, och (2) polyetylenglykol fyllning av SCI plats i kroniskt skadade råttor efter ärr resektion. Den kroniska ryggmärgsskada i denna modell är en komplett ryggmärgstran som tillfogades 5 veckor före behandling. Båda metoderna har nyligen uppnått mycket lovande resultat och främjat axonal återväxt, välgörande cellulär invasion och funktionella förbättringari gnagarmodeller av ryggmärgsskada.
Det mekaniska microconnector System (MMS) är ett flerkanaligt system bestående av polymetylmetakrylat (PMMA) med en utloppsslangsystemet att applicera negativt tryck till MMS lumen därigenom dra ryggmärgsstumpar in i honeycomb-strukturerade hål. Efter dess implantation i ett mm vävnadsgapet vävnaden sugs in i anordningen. Dessutom är de inre väggarna i MMS mikro för bättre vidhäftning vävnad.
I fallet med den kroniska ryggmärgsskada tillvägagångssätt, ryggmärgsvävnad – inklusive det ärr-fyllda skadade området – är resekterades över ett område på 4 mm i längd. Efter det mikrokirurgiska ärr resektion den resulterande kaviteten fylls med polyetylenglykol (PEG 600), som visat sig ge en utmärkt substrat för cellulär invasion, revaskularisering, axonal återbildning och även kompakt remyelinisering in vivo.
En traumatisk skada på ryggmärgen leder inte bara till förlust av axoner, men det resulterar vidare i vävnadsdefekter som hindrar eventuella regenerativa svar (för granskning se 1,2). Ryggmärgsvävnad ofta förloras genom sekundär degeneration som leder till cystbildning eller hål i och runt skadade området. De flesta experimentella terapeutiska ingrepp fokuserar på ofullständiga ryggmärgsskador som partiell transektion, krossa eller kontusion skador med en återstående kant av frisk vävnad. För fullständiga skador som totalt transections till följd av traumatiska olyckor eller kirurgiska ingrepp, såsom tumör resektioner, endast mycket begränsade behandlingsalternativ finns idag 3,4. Efter fullständig transektion, mekaniker spänning av vävnadsresulterar i spinal stubbe tillbakadragning, vilket lämnar en liten lucka i ryggmärgen. De flesta strategier fokuserar på att fylla detta gap med vävnad, celler eller matriser 5,6.
Här, en annan strategipresenteras, nämligen åter anpassning av de separerade stubbar med hjälp av en ny microconnector anordning 7. I syfte att readapt de två stubbar, har mekanisk kraft att appliceras som ett något negativt tryck för att åstadkomma detta (fig 1). Det mekaniska microconnector System (MMS) är ett flerkanaligt system av polymetylmetakrylat (PMMA) med honeycomb-formade hålen (Figur 1A) och försedd med en utloppsslangsystemet. Det är implanteras i vävnaden gapet till följd av fullständig ryggmärgstran hos råtta (Figur 1C). Ett rör kan anslutas till en vakuumpump för att applicera negativt tryck till MMS (figur 1D). Trycket drar kopplade ryggmärgs stubbar i Honeycomb formade hål MMS, som har mikrostrukturerade väggar för att hålla vävnaden på plats när trycket släpps (Figur 1B). Slangen kan lämnas intakta efter kirurgi och fäst vid en osmotisk minipump föratt infundera ämnen in i lesionen kärna (Figur 1E-F).
Förutom en akut tran av ryggmärgen annan typ av total lesion resultat från kirurgiskt avlägsnande av en spinal tumör eller en fast kronisk skada ärr som leder till stora vävnads luckor av flera millimeter, som inte kan övervinnas genom MMS hittills. Majoriteten av patienter med ryggmärgstrauma lider av kroniska skador. Hos dessa patienter, upptar en fullt utvecklad ärr lesionen kärna. Kirurgiskt avlägsnande av lesionen ärr är ett koncept för behandling som för närvarande undersöks efter experimentell SCI 8,9. Medan förfarandet resektion själv kan utföras utan att orsaka avsevärd ytterligare skador, måste den resulterande vävnadsgapet som skall överbryggas med en lämplig matris som möjliggör och främjar regenerering av vävnad och, i det specifika fallet med ryggmärgsskador, regenerering av nervfibrer att upprätthålla och främja rörelseapparaten fungerar. Det varfunnit att vikt polyetylenglykol med låg molekyl (PEG 600) är ett mycket lämpligt material för detta ändamål. Dess brist på immunogenicitet och mycket låg viskositet tillåter smidig integration i den omgivande vävnaden. Insättning av biopolymer enbart främjar invasion av nyttiga celler, inklusive endotelceller, perifera Schwann celler och astrocyter och – mycket viktigt – förnyelse och förlängning av axoner av fallande och stigande fiber skrifter samt deras ensheathment genom kompakt myelin 8. Dessa regenerativa svar befanns åtföljas av långvariga funktionella förbättringar. Kombinationen av resektion av ärrvävnad och efterföljande implantation av PEG 600 presenterar ett säkert och enkelt, men mycket effektivt sätt att överbrygga betydande ryggmärgen vävnadsdefekter.
Här två olika kirurgiska metoder presenteras för att överbrygga vävnads luckor i ryggmärgen efter (1) akut komplett transection och MMS implantation och (2) kronisk ryggmärgsskada och fibrösa ärr avlägsnande plus PEG matris implantation. Båda strategierna leda till vävnadsskador konservering och axonal återbildning såväl som till betydande rörelse funktionell förbättring av de behandlade djuren. MMS implantation en tillräcklig fixering av mms i ryggmärgen som företaget dura sutur efter operationen ?…
The authors have nothing to disclose.
German Legal Casualty Insurance (DGUV), Research Commission of the Medical Faculty of the Heinrich-Heine-University
PEG 600 Ph Eur | Merck/VWR | 8,170,041,000 | |
Gelastypt gelatine sponge | sanofi Aventis | PZN-8789582 | |
Nescofilm Sealant | Roth | 2569.1 | |
Baytril | Bayer | ||
Rimadyl (Carpofen) | Pfizer | ||
Forene (Isoflurane) | Abbvie | ||
Kodan (skin disinfectant) | |||
Histoacryl (tissue glue) | |||
Friedman-Pearson Rongeur, 1 mm cup, straight | Fine Science Tools | 16020-14 | |
Two-in-one Micro Spatula – 12 cm | Fine Science Tools | 10091-12 | |
Dumont #7 Forceps – Inox Medical | Fine Science Tools | 11273-20 | |
Dumont #5/45 Forceps – Inox Medical | Fine Science Tools | 11253-25 | |
Spinal cord hook | Fine Science Tools | 10162-12 | |
Scissors | Fine Science Tools | 14078-10 | |
Clamp | Aesculap | EA016R | |
Ethicon Vicryl 4-0 | |||
Bepanthen Augen- und Nasensalbe | Bayer | ||
Anatomical forceps | Fine Science Tools | 11000-13 | |
Self-retaining retractor | Fine Science Tools | 17008-07 | |
Skin clamp | Fine Science Tools | 13008-12 | |
Aluspray | Selectavet |