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 rygmarvsskade (SCI) et ar former i læsionen kerne, som hindrer axonal regenerering. Bridging skadestedet efter en fornærmelse mod rygmarven, tumor resektion eller væv defekter som følge af traumatiske ulykker kan hjælpe lette generel væv reparation samt regenerativ vækst af nervefibre i og uden for det berørte område. To eksperimentelle behandlingsstrategier præsenteres: (1) implantation af en ny microconnector enhed i en akut og fuldstændigt transekteret thorax rotte rygmarven til readapt brudt rygmarvsvæv træstubbe, og (2) polyethylenglycol fyldning af SCI stedet i kronisk læderede rotter efter ar resektion. Den kroniske rygmarv læsion i denne model er en komplet rygmarv transection som blev påført 5 uger før behandling. Begge metoder har for nylig opnået meget lovende resultater og fremmet axonal genvækst, gavnlig cellulære invasion og funktionelle forbedringeri gnaver modeller af rygmarvsskade.
Det mekaniske microconnector systemet (MMS) er en multi-kanal system bestående af polymethylmethacrylat (PMMA) med en stikkontakt slange system til at anvende undertryk til MMS-lumen dermed trække rygmarven stubbe ind i honeycomb-strukturerede huller. Efter dens implantation i væv forskellen i 1 mm vævet suges ind i indretningen. Endvidere er de indre vægge af mMS mikrostruktureret for bedre væv vedhæftning.
I tilfældet med den kroniske rygmarvsskader tilgang, rygmarvsvæv – herunder ar fyldt læsion område – er resekteres over et areal på 4 mm i længde. Efter mikrokirurgisk ar resektion den resulterende hulrum er fyldt med polyethylenglycol (PEG 600), der viste sig at tilvejebringe en fremragende substrat for cellulær invasion, revaskularisering, axonal regenerering og endda kompakt remyelinisering in vivo.
En traumatisk skade på rygmarven ikke kun fører til tab af axoner, men det yderligere resultater i væv defekter, som hindrer enhver regenerative reaktioner (for review se 1,2). Rygmarvsvæv går ofte tabt gennem sekundær degeneration fører til cystedannelser eller huller i og omkring læsionen området. De fleste eksperimentelle terapeutiske interventioner fokuserer på ufuldstændige rygmarv skader som delvis overskæring, knuse eller kontusion skader med en resterende rand af sundt væv. For fuldstændige skader som samlede transections følge af traumatiske ulykker eller kirurgiske indgreb, ligesom tumor resektion, kun meget begrænsede behandlingsmuligheder er tilgængelige i dag 3,4. Efter fuldstændig overskæring, mekaniker spænding i væv resulterer i spinal stump tilbagetrækning, hvilket efterlader et lille hul i rygmarven. De fleste strategier fokuserer på at udfylde dette hul med væv, celler eller matricer 5,6.
Her, en anden strategipræsenteres, nemlig re-tilpasning af de adskilte træstubbe ved hjælp af en roman microconnector enhed 7. For at tilpasse den to træstubbe, mekanisk kraft skal påføres som et let undertryk for at opnå dette (figur 1). Det mekaniske microconnector systemet (MMS) er en multi-kanal system polymethylmethacrylat (PMMA) med honeycomb-formet huller (Figur 1A) og forsynet med en stikkontakt slange system. Det er implanteret i vævet hul som følge af fuldstændig rygmarv overskæring i rotten (figur 1C). Ene rør kan forbindes med en vakuumpumpe til anvendelse negativt tryk på MMS (figur 1D). Trykket trækker løsrevne rygmarven stubbe ind i honeycomb-formede huller af mMS, som har mikrostrukturerede vægge til at holde vævet på plads, når trykket slippes (figur 1B). Slangen kan efterlades intakt efter kirurgi og fastgjort til en osmotisk minipumpe fortil infusion stoffer ind i læsionen kerne (Figur 1E-F).
Udover en akut overskæring af rygmarven anden type af komplette læsion skyldes kirurgisk fjernelse af en spinal tumor eller en fast kronisk læsion ar fører til store væv huller på adskillige millimeter, som ikke kan overvindes ved mMS hidtil. Størstedelen af patienter med rygmarvstrauma lider af kroniske skader. Hos disse patienter, en fuldt udviklet ar indtager læsionen kerne. Kirurgisk fjernelse af læsionen ar er et koncept for behandling, som i øjeblikket undersøges efter eksperimentel SCI 8,9. Mens resektion selve proceduren kan udføres uden at forårsage betydelig yderligere skader, skal slås bro med en egnet matrix, som tillader og fremmer regeneration af væv og, i det specifikke tilfælde med rygmarvsskader, regenerering af nervefibre den resulterende væv kløften at bevare og fremme lokomotoriske funktioner. Det varfundet, at lavmolekylære polyethylenglycol (PEG 600) er et meget egnet materiale til dette formål. Dens manglende immunogenicitet og den meget lave viskositet tillader problemfri integration i det omgivende væv. Indsættelse af biopolymeren alene fremmer invasion af gavnlige celler, herunder endothelceller, perifere Schwann celler og astrocytter og – meget vigtigt – regenerering og forlængelse af axoner af faldende og stigende fiber skrifter samt deres ensheathment af kompakt myelin 8. Disse regenerative reaktioner viste sig at være ledsaget af langvarige funktionelle forbedringer. Kombinationen af resektion af arvæv og efterfølgende implantation af PEG 600 præsenterer en sikker og enkel, men meget effektivt middel til at bygge bro betydelige rygmarvsvæv defekter.
Her to forskellige kirurgiske fremgangsmåder præsenteres for at bygge bro væv i rygmarven efter (1) akut fuldstændig overskæring og MMS implantation og (2) kronisk rygmarv læsion og fibrøse ar fjernelse plus PEG matrix implantation. Begge strategier fører til vævskonservering og axonal regenerering samt til væsentlig lokomotorisk funktionel forbedring af de behandlede dyr. For mMS implantation en passende fiksering af mMS inden rygmarven af firmaet dura sutur efter operationen er en kritisk teknisk skrid…
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 |