Abstract
Na een dwarslaesie (SCI) een litteken vormen in de laesie kern die het regenereren van axonen belemmert. Overbruggen van de plaats van letsel na een insult van het ruggenmerg, tumor insnijdingen of weefseldefecten gevolg van traumatische ongelukken kunnen helpen bij het vergemakkelijken algemeen weefselherstel alsook regeneratieve groei van zenuwvezels in en buiten het getroffen gebied. Twee experimentele behandelingsstrategieën worden: (1) implantatie van een nieuw microconnector apparaat een acuut en volledig doorgesneden thoracale ruggenmerg van de rat om opnieuw aan te passen doorgesneden ruggenmerg weefsel stompen, en (2) polyethyleenglycol vullen van de SCI site chronisch gelaedeerde ratten na litteken resectie. Chronische dwarslaesie in dit model u een ruggenmerg doorsnijding die 5 weken toegebracht vóór de behandeling. Beide methoden hebben onlangs bereikt veelbelovende resultaten en gepromoot axonale hergroei, gunstig cellulaire invasie en functionele verbeteringenin knaagdier modellen van ruggenmergletsel.
De mechanische microconnector systeem (MMS) is een multi-channel systeem, bestaande uit polymethylmethacrylaat (PMMA) met een uitlaat slang systeem om negatieve druk uit te oefenen op de MMS-lumen dus trekken aan het ruggenmerg stompen in de honingraat-structuur gaten. Na de implantatie in de 1 mm weefsel tussenruimte het weefsel wordt gezogen in de inrichting. Bovendien is de binnenwanden van de MMS-berichten worden microgestructureerde betere adhesie van weefsel.
Bij chronische ruggenmergletsel benadering ruggenmergweefsel - inclusief de litteken gevulde laesiegebied - gereseceerd over een gebied van 4 mm. Na het litteken microchirurgische resectie de resulterende holte wordt gevuld met polyethyleenglycol (PEG 600) en bleek een uitstekend substraat voor cellulaire invasie, revascularisatie, axonale regeneratie en zelfs compact remyelinisatie in vivo.
Introduction
Een traumatisch letsel aan het ruggenmerg leidt niet alleen tot verlies van axonen maar meer resultaten in weefseldefecten waarop een regeneratieve respons belemmert (voor review zie 1,2). Ruggenmerg weefsel wordt vaak verloren door secundaire degeneratie die leidt tot de vorming of gaten cyste in en rond de laesie omgeving. Meest experimentele therapeutische interventies gericht op onvolledige ruggenmerg schade als gedeeltelijke doorsnijding, pletten of contusie verwondingen met een resterende rand van gezond weefsel. Voor volledige verwondingen zoals totale doorsnijdingen als gevolg van traumatische ongevallen of chirurgische ingrepen, zoals tumor resectie, slechts zeer beperkte behandelingsmogelijkheden zijn vandaag de dag 3,4 beschikbaar. Na volledige doorsnijding, mechanische spanning van het weefsel resulteert in spinale stomp terugtrekken, waardoor een kleine opening in het ruggenmerg. De meeste strategieën richten zich op te vullen dit gat met weefsel, cellen of matrices 5,6.
Hier, een andere strategiewordt gepresenteerd, namelijk opnieuw aanpassing van de afgescheiden stompen met behulp van een roman microconnector apparaat 7. Om de twee stompen opnieuw aan te passen, mechanische kracht moet worden aangebracht als een lichte onderdruk op deze (figuur 1) te bereiken. De mechanische microconnector systeem (MMS) is een multi-kanaalsysteem polymethylmethacrylaat (PMMA) met honingraatvormige openingen (figuur 1A) en voorzien van een uitlaat buissysteem. Het wordt geïmplanteerd in het weefsel voeg door volledige doorsnijding ruggenmerg bij ratten (Figuur 1C). Een buis kan worden verbonden met een vacuümpomp om negatieve druk op het mms (figuur 1D). De druk trekt de losgekoppelde ruggenmerg stompen in de honingraat-vormige gaten van de MMS, die microgestructureerde wanden om het weefsel op zijn plaats wanneer de druk wordt losgelaten (Figuur 1B). De buis kan na de operatie intact worden gelaten en om bevestigd aan een osmotische minipompstoffen doordringen in de laesie kern (figuur 1E-F).
Naast een acute doorsnijden van het ruggenmerg ander type volledige laesie gevolg van chirurgische verwijdering van een tumor of een spinale vaste chronische laesie litteken weefsel leidt tot grote verschillen van enkele millimeters, die niet kan worden overwonnen door de mms nu toe. De meeste patiënten met ruggenmerg trauma aan chronische blessures. Bij deze patiënten, een volledig ontwikkelde litteken bezet de laesie kern. De chirurgische verwijdering van de laesie litteken is een concept voor behandeling die momenteel wordt onderzocht na experimentele SCI 8,9. Terwijl de resectie procedure zelf kunnen worden uitgevoerd zonder dat aanzienlijke bijkomende schade, het resulterende weefsel gat moet worden overbrugd met een geschikte matrix die het mogelijk maakt en bevordert de regeneratie van weefsel en, in het specifieke geval van ruggenmergletsels, de regeneratie van zenuwvezels te handhaven en motorische functies te bevorderen. Het wasgevonden dat laag-molecuulgewicht polyethyleenglycol (PEG 600) is een zeer geschikt materiaal voor dit doel. Het ontbreken van immunogeniciteit en de zeer lage viscositeit mogelijk soepele integratie in het omringende weefsel. Insertie van het biopolymeer alleen bevordert de invasie van goedaardige cellen, zoals endotheliale cellen, perifere Schwann cellen en astrocyten, en - heel belangrijk - het herstel en rek axonen van aflopende of oplopende vezelbanen en hun ensheathment door compact myeline 8. Deze regeneratieve reacties bleken te worden begeleid door langdurige functionele verbeteringen. De combinatie van resectie van littekenweefsel en daaropvolgende implantatie van PEG 600 bevat een veilige en eenvoudige, doch efficiënte wijze te overbruggen aanzienlijke ruggemerg defecten.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Institutionele richtlijnen voor de veiligheid en het comfort van dieren werden nageleefd, en alle chirurgische ingrepen en pre- en post-operatieve verzorging van dieren werden verstrekt in overeenstemming met de wet Duitse Dierenbescherming (State Office, milieu en consumentenbescherming van Noordrijn-Westfalen, LANUV NRW ).
1. volledige doorsnijding van de thoracale ruggenmerg van vrouwelijke Wistar ratten (220-250 g)
- Bereiding van het ruggenmerg
- Gebruik isofluraan inhalatie-anesthesie (2-3% isofluraan in O 2 / NO 2 in een verhouding van 1: 2) en bolusinjectie Carprofen (subcutaan [sc] 5 mg / kg). De combinatie van carprofen en het opioïde buprenorfine (0,02 mg / kg sc) aanbevolen. Start operatie wanneer ooglid reflex om lichte aanraking met een wattenstaafje en poot terugtrekking reflex te knijpen stimulus met een pincet worden niet meer waargenomen.
- Plaats het dier op een verwarmingselement deken bij 37 ° C te handhaven lichaam temperare tijdens chirurgie en zet oogzalf op de ogen tot droog terwijl onder verdoving te vermijden.
- Scheren rug van het dier en de voorbereiding van de huid met een huid ontsmettingsmiddel.
- Snijd de huid op de middellijn langs de borstwervels van 4 cm met een chirurgisch mes en openen. Vanaf deze stap, gebruik gesteriliseerd chirurgische instrumenten voor alle procedures (een autoclaaf of onderdompeling-gesteriliseerd).
- Trek de spieren boven de borstwervels met een kleine spieren te klemmen.
- Verwijder de doornuitsteeksels op thoracale niveau 8 (TH8) en Th9 met een been rongeur door voorzichtig het knippen van kleine stukjes bot, totdat het wervellichaam botten zijn plat.
- Gebruik anatomische pincet om de wervelkolom op processus spinosus Th7 tillen en gebruik een rongeur om kleine stukjes wervel bot clip van caudaal naar rostraal tot een laminectomie wordt uitgevoerd bij TH8 en Th9. Maak de dura mater zonder schade door zorgvuldig verwijderen van slechts enkele zeer kleine stukjes wervelbot tegelijk.
- Klem de ruggengraat van 2 stabilisatie klemmen aan doornuitsteeksels Th7 en TH10, tilt het dier om de ademhaling bewegingen los te koppelen van de wervels.
- Voltooi Spinal Cord doorsnijding op Thorax Niveau 8/9
- Til de dura mater met fijne tang, knip de dura mater met fijn oog schaar in dwarsrichting.
- Houd de laterale afgesneden uiteinde van de dura mater met fijn pincet en plaats een spinale haak in de subarachnoidic ruimte tussen de dura mater en arachnoidea. Voorkom beschadiging van de hersenvliezen door niet te prikken in de pia of dura mater met ofwel een tang of het ruggenmerg haak.
- Langzaam draait de haak om het allemaal te plaatsen langs het ruggenmerg weefsel, waarbij zorg niet te prikken in de dura (pia is nog steeds intact).
- Til het ruggenmerg ongeveer 1-2 mm naar boven, totdat er een kloof is te zien aan de buikzijde tussen het ruggenmerg weefsel en dura.
- Plaats fijn oog schaar in de ruimte between dura en pia en snijd het ruggenmerg, terwijl de wervelkolom haak blijven zitten.
- Til de twee stompen van het ruggenmerg met twee tang en visueel zorgen voor volledige doorsnijding.
- Voor-control laesie dieren en dieren met een chronische blessure, sluit de dura door onderbroken hechtingen met monofilament niet-adsorbeerbare 9.0 draden.
- Voor chronische laesies volgen onderdeel 1.6.
- MMS Implantatie
- Plaats MMs boven de beschadigde plaats de twee buizen die op elke laterale zijde van de wervel en laat deze in laesie holte.
- Suture buizen naar de spieren aan de zijde van de wervel met niet-resorbeerbare 4-0 draad stabilisatie van de mms waarborgen. Zorg voor een fixatie van het MMS-bericht met behulp van een tang tijdens deze stap.
- Verwijder de MMS-connector pin door te snijden met een paar fijne schaar.
- Sluit de dura boven de MMS en hechtdraad met 9,0 draden.
- Bevestig een buis naar de vacuümpomp, en verzegelende andere door klemmen.
- Pas lichte negatieve druk op de MMS door een vacuümpomp via de open buis, zuigen het ruggenmerg stompen in het MMS-lumen. Breng de negatieve druk gedurende enkele minuten (bij maximum 10 min) en monitor door sensoren (250-350 mbar).
- Snij de buizen dicht bij de MMS en verwijder de buizen. Ga verder met stap 1.6.
- Resectie van Spinal Cord Tissue Inclusief de Chronic Lesion Scar in week 5 na Initial Letsel
- Volg de stappen 1.1.1 - 1.1.5.
- Identificeren littekenweefsel door bruingele uitstraling en stijf weefsel bovenop het ruggenmerg. Verwijder voorzichtig oppervlakkige lagen van littekenweefsel door te oordelen met fijn pincet en snijden met een fijne schaar. Met deze methode heropenen de plaats van laminectomie het weefsel dat de ruggenmergletsel gebied bloot. Stop met de voorbereiding als de dura hechtdraad visueel wordt geïdentificeerd.
- Klem de ruggengraat van 2 stabilisatie klemmen bij Spinlende processen Th7 en TH10, en dan te verheffen van het dier om de ademhaling bewegingen los te koppelen van de wervels.
- Met een kleine kartonnen liniaal het ruggenmerg gebied dat moet worden uitgesneden (lengte: 4 mm) en markeren de randen van het respectievelijke weefsel met dwarse insnijdingen aan de verwijdering van het weefsel mogelijk.
- Verwijderen littekenweefsel via een combinatie van snijden en aspiratie. Haal het weefsel dat is gescheiden van het ruggenmerg met de dwarse insnijdingen. Gebruik behoedzame aspiratie wanneer kan worden volstaan met het verwijderen van het weefsel mogelijk. Bovendien, wanneer de stijve structuur van het littekenweefsel maakt weefsel aspiratie te moeilijk, maken gebruik van fijne schaar te snijden en dit weefsel te verwijderen.
- Steek een stuk (ongeveer 5 mm x 5 mm x 5 mm kubus) van hemostatische gelatine spons in het weefsel kloof tot bloeden afneemt. De gelatinespons zal kleiner worden zodra doordrenkt met vloeistof.
- Implantation PEG 600
- Bereid 1 ml zuiver onverdund PEG 600 voor injectie door verwarmen tot 37 ° C.
- Verwijder gelatine spons.
- Plaats voldoende (ongeveer 5-7 ul) van PEG in de spleet met een 10 gl spuit of een 10 ul pipet.
- Zorgvuldig bestrijken het gebied met een stuk (ongeveer 5 mm x 4 mm) van de kit / dura vervanging.
- Bevestig het afdichtmiddel omringende spierweefsel met enkele druppels weefsellijm. Plaats de kit bovenop de gevulde PEG-resectie gap. Om slippen van de kit te voorkomen, gebruiken kleine druppeltjes weefsellijm om de hoeken van het afdichtmiddel vast aan de omringende spierweefsel. Opmerking: Voorkom lekkage van het weefsel lijm op het ruggenmerg weefsel!
- Sluiting van weefsels en postoperatieve zorg
- Suture spieren en huid laag voor laag met onderbroken hechtingen met gevlochten adsorbeerbare 4-0 threads
- Injecteer 2 x 2,5 ml natriumchloride (NaCl[0,9%]) bij 36 ° C sc voor rehydratatie na de operatie. Een enkele injectie van 5 ml NaCl zou de huid van het dier te strekken en kan onnodige schade toebrengen aan het dier. Niet dier onbeheerd achter te laten tot de volledige bewustzijn herwonnen.
- Injecteer dagelijkse carprofen (sc 5 mg / kg) gedurende ten minste 2 dagen na de operatie. Huis dier in één kooi tijdens de eerste 2 dagen, daarna in groepen van 2-3.
- Solliciteer behandeling met antibiotica (dagelijkse orale toediening van enrofloxacine) voor de eerste postoperatieve week.
- Doe handmatig blaas plassen op twee tot drie keer per dag door zachtjes strelen over de buik van het dier uit rostraal naar caudaal. Zorg ervoor dat de wervelkolom van het dier niet te bewegen en hoeft het dier niet optillen aan de staart. Handmatig ongeldig blaas het volledig spinalized dier per dag tijdens de hele overlevingstijd. Zorg moet worden genomen om voedsel pellets en water flessen te plaatsen een hoogte die door de dieren kan worden bereikt zonderdie zich op hun achterpoten. Hoewel ze niet volwaardig in achterhand functie, de dieren te verplaatsen en verken de kooien actief onmiddellijk na de operatie. Het wordt aanbevolen om de ratten in gezellige groepen te houden.
- Voor chronische laesies laat een overlevingstijd van de dieren van de vijf weken voor litteken resectie. Volg stap 1.4.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Tissue Preservation, Axonal Regrowth en functionele Benefit MMS Implantatie na Acute volledige doorsnijding van het ruggenmerg
Er wordt aangetoond dat de acute implantatie van de mms stabiliseerde de volledig doorgesneden ruggenmerg stompen en verminderde krimp van het weefsel (Figuur 2A versus B). Zoals gevisualiseerd door trichroomkleuring in sagittale secties, de groene bindweefsel kleuring van de fibrotische litteken laesie kern veel dichter en duidelijker bij controle gelaedeerde dieren (figuur 2D) dan in mms geïmplanteerde dieren (figuur 2C). Interessant waren er geen verschillen waargenomen in lange overlevingstijden in macrofaag accumulatie in de laesie zoals gevisualiseerd door immunohistologische kleuring tegen ED-1 in MMS geïmplanteerd versus controle dieren laesie (niet getoond).
(figuur 3A). Bovendien, de MMS-lumen is gevasculariseerd (figuur 3B) en axonale structuren werden gevonden in de buurt van de bloedvaten (niet getoond). Evaluatie van het open veld Basso-Beattie-Bresnahan bewegingsapparaat score (BBB), bleek een aanzienlijke functionele verbetering van de MMS-geïmplanteerde dieren (zwarte lijn in figuur 3C) versus-control laesie dieren (grijze lijn in figuur 3C) op 2 en 4 weken na de operatie.
Cell Invasion, revascularisatie Axonal Regeneration en functionele verbetering in Chronische ruggemerglaesie ratten na Scar resectie en PEG Implantatie
Bij chronische blessure modusls zowel gedeeltelijke en volledige thoracale ruggenmerg doorsnijding de chirurgische verwijdering van de laesie litteken in week vijf na de initiële verwonding veroorzaakte geen opspoorbare extra schade of ongemak voor de dieren. Litteken resectie en daaropvolgende insertie van PEG 600 tot regeneratie van weefsel dat detecteerbaar was in de matrix (Figuur 4). Bovendien, van extracellulaire collageen omhulsels - die typisch is voor de basale membraan maaswerk van littekenweefsel - niet zo prominent na PEG-behandeling (Figuur 4C) vergeleken met laesie alleen controles (Figuur 4B). In tegenstelling tot de chronische litteken laesie alleen controles (niet getoond), werd de matrix gevulde resectie ter invasie van axon groei bevorderende cellen na resectie. Reeds zodra één week na resectie en behandeling aantal positieve celtypes in de matrix gebied worden geïdentificeerd als endotheelcellen (die werden aangetroffen in het bloed regenereren v teessels [Figuur 4D]), astrocyten (figuur 4F) en perifere Schwann-cellen (Figuur 4G). Vijf weken na de resectie PEG-behandelde gebied is gevuld met talrijke axonale profielen (Figuur 4E).
De PEG matrix bevorderde de substantiële regeneratieve groei in talloze axonen (figuur 4D, E, G). Met het opsporen van studies en immunohistochemische kleuring, verschillende stijgende en dalende axonen bevolkingsgroepen konden worden geïdentificeerd die geregenereerd niet alleen in, maar ook buiten de PEG-gevulde gebied 8. Transmissie EM analyses van het behandelde gebied van dieren met een langere overlevingsduur (8 maanden) niet alleen bevestigde de aanwezigheid van Schwann-cellen, maar ook naar voren compact myelinisatie van de geregenereerde axonen binnenin de PEG-matrix 8. Geregenereerde axon profielen zijn vaak geassocieerd met gebieden van angiogenese(Figuur 4D). Immunohistochemische kleuringen aangetoond dat de axon profielen die werden gevonden in het behandelde gebied resectie nauw geassocieerd met Schwann-cellen en bleek gemyeliniseerde door al deze cellen op vroege tijdstippen na de resectie implantatie 8.
Een lange termijn (acht maanden) behavioral studie bleek aanzienlijke langdurige bewegingsapparaat functionele verbeteringen na chronische litteken resectie en PEG-behandeling (Figuur 5).
Figuur 1. MMs ontwerp en werking (A) fotografische beeld van de MMS (B) lijm oppervlakte microstructuren MMS zijwanden, schaal bar:. 50 urn, (CF) schematische tekening: (C) implantation van de mms in het ruggenmerg laesie, (D) het aanbrengen van vacuüm op het weefsel in de honingraatstructuur (rode pijl: onderdruk) zuigt, (E) kleefkracht houdt het ruggenmerg stompen naderbij komt, op een afstand van slechts verscheidene micrometers, (F) verdeling van farmacologische stoffen in het lumen via 4 interne microkanalen (zwarte pijlen in micro-kanalen 1-4). Infusion wordt afgeschilderd door de blauwe pijl bij de inlaat poort. In D - E slechts de helft van de MMS weergegeven. Overgenomen uit Brazda et al, 2013 7 met toestemming van Elsevier. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2. Spinal Tissue Preservation na MMS Implantation. Spinal navelstrengweefsel op 6, resp. 7 maanden na volledig doorsnijding met (A) en zonder MMS implantaat (B). De pijl in (B) geeft het ruggenmerg gebied dat overeenkomt met de implantatieplaats van de MMS (pijl) in (A). Let op de krimp van het ruggenmerg weefsel in het behandelde dier (B) in tegenstelling tot de goed bewaarde structuur (A). Trichroomkleuring van sagittale ruggemerg na implantatie MMS (C) versus controledieren zonder implantaat (D). Groen: bindweefsel, rood: cytoplasma, zwart: nucleus.The laesie centrum is gevuld met littekenweefsel (groen) in control gelaedeerde dieren (D, zwarte pijl geeft laesie epicentrum), terwijl slechts marginaal littekenvorming is duidelijk rond de mms behandelde dieren na 14 dagen (C). Merk op dat de MMS bestaat uit honingraat structurendie uitgevoerd worden gewassen tijdens weefsel verwerking als gesneden in 20 micrometer plakjes. Schaalbalk voor (A, B) in (A) voor (C, D) (D): 1 mm. Gewijzigd ten opzichte van Brazda et al, 2013 7 met toestemming van Elsevier. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3. Axonale Regeneration, Revascularization en Open Gebied Locomotorische Score om MMS Implantatie. (A) Immunohistologische kleuring van gefosforyleerd neurofilament met pan-axonale marker (PAM) in een sagittale ruggenmerg sectie op 5 weken na volledige ruggenmerg doorsnijding en MMS-implantatie. MMS lumen wordt aangegeven met een sterretje. De wanden (W) van de MMS-berichten worden aangeduid door onderbrokenlijnen. Let op de vele gekleurde axonen in de eerder weefsel-verstoken MMS lumen. Schaal bar: 100 micrometer. (B) Immunohistologische kleuring van de bloedvaten in de MMS-lumen (geïdentificeerd met von Willebrand factor [vWF] kleuring, groen). (C) Beoordeling van de BBB bewegingsapparaat score voor MMS-geïmplanteerde (zwarte lijn, N = 9) versus controle gewonde dieren (grijze lijn, N = 6). De gemiddelde BBB linker en rechter achterpoot (gemiddelde per groep) wordt afgebeeld met standaarddeviatie. Statistisch significante verschillen zijn gemerkt met een asterisk (Mann-Whitney Rank Sum Test, p <0,05). Gewijzigd ten opzichte van Brazda et al, 2013 7 met toestemming van Elsevier. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4.PEG Matrix Bevordert Tissue Regeneration en heilzaam Cellular Invasion volgende Scar resectie en behandeling. (A) Sudan Black kleuring blijkt dat grote delen van de weggesneden gap (verstoken van Sudan Black kleuring) worden gevuld met weefsel op 1 week na resectie. (B, C) Kleuring van de vezelige laesie litteken collageen type IV in 1 week na resectie. Een dichte litteken aanwezig bij controledieren, terwijl PEG-behandelde dieren tonen een veel zwakker en duidelijker immunokleuring. (D) in de omgeving van angiogenese (WWF) bevat profielen van geregenereerde axonen (geïdentificeerd met neurofilament [NF]) aan één week na de resectie. (E) Talrijke axonen zijn uitgegroeid tot het behandelde gebied op 5 weken na resectie. (F, G) Beide gliale fibrillaire zuur eiwit positief (GFAP +) astrocyten en S100 + Schwanncellen binnenvallen de PEG-matrix en deze zijn te vinden in nauwe samenwerking met de regenerating axonen al na 1 week na de behandeling. Schaalbalken: (A) 1 mm; (CF) 100 urn, (G) 50 urn. (BG):.. Aangepast van Estrada et al, 2014 8 met toestemming van Elsevier Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 5. Verbetering van de Locomotorische Function na chronische ruggenmergletsel, Scar standplaats en PEG-behandeling. Beoordeling van de gewijzigde BBB (mBBB) bewegingsapparaat score voor PEG-behandelde (PEG, zwarte ruiten, N = 13-14 per tijdstip) versus controle dieren, die in totaal ruggenmerg doorsnijding ontvangen zonder litteken resectie (TX, witte driehoeken, N = 13-14 per tijdstip) na chronische dwarslaesie. Gemiddeld mBBB scores+ Standaardafwijking van het gemiddelde eenzijdige Mann-Whitney U test, * p ≤0.05, ** p ≤0.01, *** p ≤0.001; Gewijzigd ten opzichte van Estrada et al., 2014 8 met toestemming van Elsevier, WPL = week postinitiële laesie, WPR = weken na resectie. Fout bar = SEM (standaardfout van het gemiddelde). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Hier twee verschillende chirurgische benaderingen worden gepresenteerd om leemten weefsel te overbruggen in het ruggenmerg na (1) acute volledige doorsnijding en MMS-implantatie en (2) chronische dwarslaesie en vezelig litteken verwijdering plus PEG matrix implantatie. Beide strategieën leiden tot weefsel behoud en axonale regeneratie alsmede significante bewegingsapparaat functionele verbetering van de behandelde dieren. MMS-implantatie een adequate fixatie van de mms binnen het ruggenmerg door de firma dura hechting na de operatie is een kritische technische stap.
MMS houdt verder therapeutisch potentieel als gevolg van de uitvoering van interne microkanaal systeem dat de lokale infusie van therapeutisch actieve stoffen maakt het mogelijk in de laesie kern via, bv., Een aangrenzende osmotische minipomp 7. Voor het beoogde toekomstig klinisch gebruik, moet de MMS-materiaal bioresorbeerbare zijn. Momenteel is de fabricage van verbindingssystemen uit-lactide gebaseerde materialengetest. Bovendien zal de bekleding van mms met een elektronische geleidermateriaal worden vastgesteld om therapeutische elektrische velden van toepassing op de laesie ruggenmerg.
Zoals voor chronische ruggenmergletsels, werd een andere strategie gevolgd, omdat de fysieke spanning van de gescheiden ruggenmerg stompen na chirurgische litteken verwijdering te hoog als een gat van enkele millimeters moet worden overgestoken verscheen. Verrassenderwijs het laagmoleculaire PEG 600 bleek een zeer geschikt biopolymeer het resulterende gat te vullen. Het maakt de vorming van een stabiele weefselbrug die angiogenese en cellulaire invasie van nuttige celtypen bevordert. Aangenomen wordt dat de fysische eigenschappen van PEG600, zoals de viscositeit, spelen een belangrijke rol voor de waargenomen werkzaamheid omdat andere PEG-typen met hogere of lagere molecuulgewichten en / of viscositeiten waren niet zo gunstig.
Het overbruggen van de kloof kleiner na een acuut doorsnijding met de nieuwe connectorsysteem leiden tot een duidelijke functionele verbetering al 4 weken na het letsel. De desbetreffende dieren bereikte een BBB-score van ongeveer 7 tegen die tijd en duidelijke verschillen tussen de MMS-dieren en controle ratten waren duidelijk. Chronisch verwonde dieren ontvingen een litteken resectie en PEG-implantatie herstelden significant beter dan de onbehandelde controles, maar de verbeteringen waren opmerkelijk meestal op latere tijdstippen (na ongeveer 16 weken). Dergelijke waarnemingen kunnen worden verklaard door de aard van het letsel (bijv., Acute vs. chronische, en 1 mm vs. 4 mm weefsel defect). Bij de grotere laesies de regeneratieve groei van axons in de laesie vereist langere perioden. Ook is het zeer waarschijnlijk dat de langere tijd niet gebruikt de achterpoten leiden tot hogere mate van degeneratieve gebeurtenissen en dus in minder opvallende functionele verbeteringen.
Toekomstige optimalisatie van de behandeling PEG na chronische spinal dwarslaesie, via combinatorische benaderingen, bijv., extra zaaien van de PEG met groeibevorderende (stam) cellen zoals navelstrengbloed cellen 10 in vivo, worden momenteel getest.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Ramer, L. M., Ramer, M. S., Bradbury, E. J. Restoring function after spinal cord injury: towards clinical translation of experimental strategies. The Lancet. Neurology. 13 (12), 1241-1256 (2014).
- McDonald, J. W., Howard, M. J. Repairing the damaged spinal cord: a summary of our early success with embryonic stem cell transplantation and remyelination. Prog. Brain Res. 137, 299-309 (2002).
- Yoon, S. H., et al. Complete spinal cord injury treatment using autologous bone marrow cell transplantation and bone marrow stimulation with granulocyte macrophage-colony stimulating factor: Phase I/II clinical trial. Stem Cells. 25 (8), 2066-2073 (2007).
- Brotchi, J. Intrinsic spinal cord tumor resection. Neurosurgery. 50 (5), 1059-1063 (2002).
- Estrada, V., Tekinay, A., Muller, H. W. Neural ECM mimetics. Prog. Brain Res. 214, Chapter 16 391-413 (2014).
- Tetzlaff, W., et al. A Systematic Review of Cellular Transplantation Therapies for Spinal Cord Injury. J.Neurotrauma. 28 (8), 1611-1682 (2010).
- Brazda, N., et al. A mechanical microconnector system for restoration of tissue continuity and long-term drug application into the injured spinal cord. Biomaterials. 34 (38), 10056-10064 (2013).
- Estrada, V., et al. Long-lasting significant functional improvement in chronic severe spinal cord injury following scar resection and polyethylene glycol implantation. Neurobiol. Dis. 67, 165-179 (2014).
- Rasouli, A., et al. Resection of glial scar following spinal cord injury. J.Orthop.Res. 27 (7), 931-936 (2009).
- Schira, J., et al. Significant clinical, neuropathological and behavioural recovery from acute spinal cord trauma by transplantation of a well-defined somatic stem cell from human umbilical cord blood. Brain. 135, Pt 2 431-446 (2011).
