Abstract
לאחר פגיעה בחוט השדרה (SCI) צורות צלקתית הליבה הנגע אשר מעכבת התחדשות axonal. גישור האתר של פציעה לאחר עלבון חוט השדרה, כריתות גידולים או פגמי רקמות כתוצאה מתאונות טראומטיות יכול לסייע בקידום תיקון רקמות כללי וכן צמיחת התחדשות של סיבי עצב לתוך ומעבר האזור הפגוע. שתי אסטרטגיות טיפול ניסיוני מוצגות: (1) השתלה של מכשיר החדש microconnector לתוך בחריפות ובאופן מוחלט transected כבל חזה עכברוש שדרת readapt ניתקה גדמי רקמת חוט שדרה, ו (2) מילוי פוליאתילן גליקול של אתר SCI בחולדות lesioned כרוני לאחר כריתת צלקת. נגע חוט השדרה הכרוני במודל זה הוא חיתוך רוחב חוט שדרה שלם שבו נגרם 5 שבועות לפני הטיפול. שני השיטות השיגו לאחרונה מאוד תוצאות מבטיחות וחזרת אקסונלית קדמה, פלישה הסלולר מועילה ושיפורים תפקודייםבמודלים של מכרסמים של פגיעה בחוט השדרה.
המערכת microconnector מכני (MMS) היא מערכת רב ערוצית מורכב polymethylmethacrylate (PMMA) עם מערכת צינורות מוצא להפעיל לחץ שלילי על MMS לומן ובכך מושך את גדמי חוט השדרה לתוך החורים מובנה חלת דבש. לאחר ההשתלה שלו לתוך פער רקמות 1 מ"מ הרקמה נשאבה לתוך המכשיר. יתר על כן, על הקירות הפנימיים של MMS הם microstructured הידבקות רקמות טובה יותר.
במקרה של הגישה הפגיעה בחוט השדרה הכרונית, רקמת חוט שדרה - כוללים באזור הנגע מלא צלקת - היא כריתה על פני שטח של 4 מ"מ האורך. לאחר כריתת צלקת מייקרו החלל שנוצר מתמלא פוליאתילן גליקול (PEG 600) אשר נמצאה לספק תשתית מצוינת עבור פלישה הסלולר, רה-וסקולריזציה, התחדשות axonal ויצירת מיאלין קומפקטית אפילו in vivo.
Introduction
פציעה טראומטית בחוט השדרה לא רק מובילה לאובדן של אקסונים אבל זה תוצאות נוספות פגמי רקמות אשר לעכב כל תגובות רגנרטיבית (לסקירה ראה 1,2). רקמת חוט שדרה הוא אבד לעתים קרובות דרך ניוון משני מוביל ציסטה היווצרות או חורים בתוך ומסביב באזור הנגע. רוב ניסיונות טיפול להתמקד ניזקי חוט שדרה שלמים כמו חיתוך רוחב חלקי, פציעות למעוך או חבלה עם שפה נותרת של רקמה בריאה. עבור פציעות מלאות כמו transections חזויה כתוצאה מתאונות טראומטיות או התערבות כירורגית, כמו כריתות גידולים, רק מאוד אפשרויות טיפול מוגבלות זמינות היום 3,4. לאחר חיתוך רוחב מלא, מתח מכונאי של תוצאות רקמות הכחשת גדם שדרה, השארת רווח קטן בחוט השדרה. רוב האסטרטגיות להתמקד מילוי הפער הזה עם רקמות, תאים או מטריצות 5,6.
הנה, אסטרטגיה שונהמוצג, כלומר מחדש והתאמה של הגדמים מופרד באמצעות מכשיר microconnector רומן 7. כדי readapt שני גדמים, כוח מכני צריך להיות מיושם כלחץ שלילי קל לעשות זאת (איור 1). מערכת microconnector המכאנית (MMS) היא מערכת מרובה ערוצים של polymethylmethacrylate (PMMA) עם חורים בצורת חלת דבש (איור 1 א) ובתנאי עם מערכת צינורות מוצאים. הוא מושתל לתוך פער הרקמות הנובעים חיתוך רוחב חוט שדרה מלא בחולדה (התרשים 1C). צינור אחד יכול להיות מחובר משאבת ואקום כדי להפעיל לחץ שלילי על MMS (1D איור). הלחץ מושך את גדמי חוט השדרה מנותקים לתוך החורים בצורת חלת דבש של MMS, אשר יש קירות microstructured להחזיק את רקמת במקום כשהיא משוחררת מלחצים (1B איור). הצינורות יכולים להיות שלמים שמאל לאחר ניתוח מצורף minipump האוסמוטי כדילהחדיר חומרים לתוך ליבת הנגע (איור 1E-F).
מלבד חיתוך רוחב חריף של חוט שדרת סוג אחר של תוצאות נגע מלאות מפני הסרה כירורגית של גידול בעמוד שדרה או צלקת נגע כרונית מוצקה עובדת יוצרת הפערים גדולות של רקמה של כמה מילימטרים, אשר לא ניתן להתגבר על ידי MMS עד כה. רוב החולים עם טראומה בחוט השדרה סובלים מפציעות כרוניות. בחולים אלה, צלקת מפותחת תופסת את ליבת הנגע. הסרה כירורגית של צלקת הנגע היא מושג לטיפול אשר נחקר באופן שוטף אחרי ניסיוני SCI 8,9. בעוד הליך כריתה עצמו יכול להתבצע ללא גרימת נזק נוסף ניכר, הפער רקמות וכתוצאה מכך צריך להיות לגישור עם מטריצה מתאימה המאפשרת ומקדמת את התחדשות של רקמות, במקרה הספציפי של פגיעות בחוט השדרה, התחדשות של סיבי עצב לשמור ולקדם פונקציות של תנועה. זה היהנמצא כי פוליאתילן גליקול משקל מולקולרי נמוך (PEG 600) הוא חומר מאוד מתאים למטרה זו. החוסר החיסוני שלה ואת הצמיגות נמוכה מאוד לאפשר אינטגרציה חלקה לתוך הרקמה שמסביב. החדרת biopolymer לבד מקדמת את הפלישה של תאים מועילים, כוללים תאי אנדותל, תאי שוואן פריפריה, האסטרוציטים, ו - מאוד חשוב - את ההתחדשות ואת ההתארכות של אקסונים של ירידה ועליית קטעי סיבים וכן ensheathment שלהם על ידי המיאלין קומפקטי 8. תגובות התחדשות אלו נמצאו להיות מלווה שיפורים פונקציונליים לטווח ארוך. השילוב של כריתה של רקמת צלקתית וההשתלה הבאה של PEG 600 הציג אמצעי בטוח ופשוט, אך יעיל מאוד של גישור פגמי רקמת חוט שדרה משמעותי.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
הנחיות מוסדיים לבטיחות ונוחות חיה אנחנו דבקנו, וכל התערבות כירורגית טיפול בבעלי חיים לפני ואחרי כירורגית נמסרו ציות לחוק צער בעלי חיים הגרמני (לשכת המדינה, להגנת הסביבה לצרכן של צפון ריין וסטפליה, LANUV NRW ).
1. שלם חיתוך רוחב של כבל Thoracic השדרה של חולדות Wistar הנקבה (220 - 250 גרם)
- הכנה של חוט השדרה
- השתמש הרדמה משאיפת isoflurane (2 - 3% isoflurane ב O 2 / NO 2 ביחס של 1: 2) הזרקת בולוס של Carprofen (תת-עורית [SC] 5 מ"ג / ק"ג). השילוב של carprofen ואת עצירות אופיואידים (0.02 מ"ג / ק"ג SC) מומלץ. התחל ניתוח כאשר רפלקס מכסה עין למגע קל עם מקלון צמר גפן רפלקס הנסיגה כפה צובט גירוי עם מלקחיים הם כבר לא נצפו.
- מניח את החיה על שמיכת חימום על 37 מעלות צלזיוס לשמור טמפרטורות גוףמחדש במהלך הניתוח משחת עיניים לשים על העיניים כדי למנוע יובש לאחר הרדמה.
- לגלח את הגב של החיה ולהכין את העור עם חומר חיטוי עור.
- חותכים את העור על קו האמצע לאורך חוליות החזה למשך 4 ס"מ עם להב כירורגי ולפתוח אותו. משלב זה והלאה, השתמש מעוקר מכשירי ניתוח עבור כל ההליכים (autoclaved או טבילה מעוקרת).
- לחזור בו השרירים מעל חוליות בית החזה באמצעות שרירים קטנים מהדקים.
- הסר את תהליכי spinous בבית החזה ברמה 8 (Th8) ו Th9 עם עצם rongeur ידי גזירת חתיכות קטנות בזהירות של העצם עד שהעצמות בחוליות הן שטוחות.
- שימוש במלקחיים אנטומיים להרים את עמוד השדרה בבית TH7 תהליך spinous ולהשתמש rongeur קליפ חתיכות קטנות של העצם בחוליות מן הזנב מקורי עד laminectomy מתבצע Th8 ו Th9. לחשוף את דורה מאטר ללא פגיעה בו על ידי הסרת בזהירות רק מעטים מאוד חתיכות קטנות של העצם בחוליות בכל פעם.
- הצמד את עמוד השדרה על ידי 2 מלחציים ייצוב על תהליכים spinous TH7 ו Th10, להרים את בעל החיים לִשְׁמוֹט תנועות נשימה מן החוליות.
- שלם חיתוך רוחב חוט שדרה בבית חזה רמת 8/9
- הרם את דורה מאטר עם מלקחיים בסדר, לחתוך את דורה מאטר במספריים העין בסדר בכיוון רוחבי.
- החזק את הקצה, קיצוץ רוחבי של דורה מאטר עם מלקחיים בסדר להכניס וו השדרה לחלל subarachnoidic בין דורה מאטר ו arachnoidea. מנעו נזק של קרומי המוח על ידי לא דוקרים לתוך הקרום הרך או הדורה עם מלקחיים או או וו חוט השדרה.
- לאט לסובב את הקרס למקם אותו לאורך כל רקמת חוט השדרה, נזהר שלא לדקור לתוך הדורה (פיא עדיין לא נפגע).
- הרם את חוט השדרה של כ 1 - 2 מ"מ כלפי מעלה, עד פער נתפס בצד הגחון בין רקמת חוט שדרה הדורה.
- הכנס מספרי עין בסדר לחלל between הדורה ופיאה לחתוך את חוט השדרה תוך קרס השדרה נשאר במקומו.
- הרם את שני גדמים של חוט השדרה עם שני מלקחיים חזותיים להבטיח חיתוך רוחב מלא.
- חיות-lesioned מלאות חיות עם פציעה כרונית, לסגור את הדורה על ידי תפרי קטע עם 9.0 אשכולות הלא adsorbable monofilament.
- עבור נגעים כרוניים לעקוב אחר חלק 1.6.
- השרשת MMS
- מניח MMS מעל אתר פציעה עם שני צינורות הממוקמים בכל צד לרוחב של גוף החוליה ולהוריד אותה אל חלל נגע.
- צינורות תפר לשרירים בצד של גוף החוליה עם זכויות שאינן מקנות resorbable 4-0 חוט כדי להבטיח התייצבות MMS. ודא קיבעון של MMS באמצעות מלקחיים במהלך שלב זה.
- הסר את פיני MMS על ידי חיתוך עם זוג מספרי בסדר.
- סגור את הדורה מעל MMS תפרת אותו עם 9.0 אשכולות.
- צרף צינור אחד אל משאבת ואקום, ואת החותםוהשני על ידי כיווץ.
- להפעיל לחץ שלילי עדין על MMS ידי משאבת ואקום באמצעות הצינור הפתוח, מוצץ את גדמי חוט השדרה לתוך לומן MMS. החל הלחץ השלילי במשך כמה דקות (מקסימום 10 דקות) ולפקח על ידי חיישנים (250 - 350 mbar).
- חותך את הצינורות קרובים MMS ולהסיר את הצינורות. המשך עם שלב 1.6.
- כריתה של רקמת חוט שדרה כוללות צלקת הנגע הכרונית בשבוע ה 5 לאחר פגיעה ראשונית
- בצע את השלבים 1.1.1 - 1.1.5.
- לזהות רקמה צלקתית לפי המראה חום-צהוב רקמות נוקשות על גבי חוט השדרה. הוצא בעדינות בשכבות השטחיות של רקמה צלקתית על ידי החזקת עם מלקחיים בסדר גזירה במספריים בסדר. באמצעות שיטה זו, לפתוח מחדש את האתר של laminectomy לחשוף את הרקמה המכילה את האזור הפגיע בחוט השדרה. עצור הכנה כאשר תפר הדורה מזוהה ויזואלית.
- הצמד את עמוד השדרה על ידי 2 ייצוב מלחציים על ספיןתהליכים מפוקפקים TH7 ו Th10, ולאחר מכן להעלות את החיה לִשְׁמוֹט תנועות נשימה מן החוליות.
- בעזרת סרגל קרטון קטן למדוד את שטח חוט השדרה שבו הוא להיות כריתה (אורך: מ"מ 4) ולסמן את הקצוות של אזור רקמות בהתאמה זה עם חתכים רוחביים כדי לאפשר הפינוי הבא של רקמות.
- הסרה של רקמה צלקתית באמצעות שילוב של חיתוך והשאיפה. קח את הרקמה שהופרדה מן חוט השדרה עם החתכים הרוחביים. השתמש שאיפה עדינה בכל פעם זה מספיק כדי לאפשר פינוי של הרקמה. בנוסף, כל אימת המרקם הנוקשה של רקמת צלקתית עושה שאיפת רקמה קשה מדי, להשתמש במספריים בסדר לחתוך ולהסיר רקמה זו.
- הכנס חתיכה (כ קוביית 5 מ"מ x 5 מ"מ x 5 מ"מ) של ספוג הג'לטין עוצר דמום לתוך פער הרקמה עד שוך דימום. ספוג ג'לטין יתכווץ בגודל ברגע שהיא ספוגה בנוזל.
- Implantation של PEG 600
- כן 1 מיליליטר של חי הטהור PEG 600 להזרקה על ידי חימום עד 37 מעלות צלזיוס.
- הסר ספוג הג'לטין.
- הכנס כמות מספקת (כ 5 - 7 μl) של PEG לתוך הפער באמצעות מזרק 10 μl או פיפטה 10 μl.
- בזהירות לכסות את האזור עם חתיכה (כ 5 מ"מ x 4 מ"מ) של החלפת איטום / דורה.
- תקן את האיטום לרקמות שריר עם כמה טיפות של דבק רקמות. מניח את האיטום על גבי פער הכריתה המלא PEG. כדי למנוע זליגה של האיטום, השתמש טיפות קטנות של דבק רקמות כדי לתקן את הפינות של האיטום אל רקמת השריר שמסביב. הערה: למנוע דליפה של דבק רקמות על רקמת חוט השדרה!
- סגירת רקמות וטיפול לאחר הניתוח
- שרירי תפר שכבת עור שכבה עם תפרים שהופסקו עם 4-0 אשכולות adsorbable קלועים
- להזריק 2 × 2.5 מ"ל של נתרן כלורי (NaCl[0.9%]) בשעה 36 ° C SC עבור להחזרת נוזלים לאחר הניתוח. זריקה אחת של NaCl 5 מיליליטר תשתרע העור של החיה ועלולה לגרום ניזק מיותר לבעל החיים. אין להשאיר ללא השגחת חיה עד להכרה מלאה הוא חזר.
- להזריק carprofen יומי (SC 5 מ"ג / ק"ג) עבור 2 ימים לפחות לאחר הניתוח. בית חיות בכלוב אחד במהלך 2 הימים הראשונים, לאחר מכן בקבוצות של 2 - 3.
- החל טיפול אנטיביוטי (אוראלי יומית של Enrofloxacin) בשבוע שלאחר הניתוח הראשון.
- האם שלפוחית השתן ידנית הרקה בשתיים עד שלוש פעמים ביום על ידי מלטפת בעדינות על הבטן של החיה מ מקורי כדי הזנב. היזהר שלא להזיז את עמוד השדרה של החיה לא להרים את החיה על הזנב. באופן ידני לבטל את שלפוחית השתן של בעל החיים לחלוטין spinalized יומי בזמן ההישרדות כולו. יש להקפיד למקם כדורי מזון ובקבוקי מים לגובה אליו ניתן להגיע על ידי בעלי החיים ללאעומד על hindpaws שלהם. למרות היותו לקוי בתפקוד ברבעון אחורי, החיות לנוע ולחקור את הכלובים פעילים מייד לאחר ניתוח. מומלץ לשמור על החולדות בקבוצות חברותיות.
- עבור נגעים כרוניים להשאיר זמן הישרדות של בעלי החיים של חמישה שבועות לפני כריתת צלקת. בצע את שלבי 1.4.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
שימור רקמות, אקסונלית לצמיחה מחודשת ותגמולים פונקציונליים של השרשת MMS לאחר חיתוך רוחב החריפה שלם של חוט השדרה
זה הוכח כי ההשתלה החריפה של MMS התייצבה גדמי חוט שדרת transected לחלוטין וירידת הצטמקות של הרקמה (איור 2 א לעומת B). דמיינו כפי מכתים Trichrome בסעיפי sagittal, המכתים הירוק רקמת החיבור של צלקת פיברוטית ליבת הנגע הוא הרבה יותר צפוף ויותר בולט חיות בקרה-lesioned (איור 2) מאשר אצל בעלי חי MMS מושתל (איור 2 ג). מעניין, לא נמצאו הבדלים שנצפו פעמי הישרדות ארוכות הצטברות מקרופאג באתר הנגע דמיינו כפי מכתים immunohistological נגד ED-1 ב MMS מושתל לעומת חיות lesioned מלאות (לא מוצג).
ithin-page = "1"> מייד לאחר השתלה, חוסר רקמת לומן MMS נצפה שהיה מלא לאחר מכן עם תאים ורקמות לאחר מספר ימים. בשעה 5 שבועות לאחר הניתוח ingrowth אקסונלית מסיבית לתוך לומן MMS ניתן היה לזהות (איור 3 א). יתר על כן, MMS לומן היה vascularized (איור 3B) ומבנים אקסונלית נמצאו בסמיכות של כלי הדם (לא מוצג). הערכת התוצאה של התנועה באסתי-הביטים-ברסנהאן בשטח הפתוח (BBB), חשפה שיפור תפקודי משמעותי של חיות-מושתל MMS (קו שחור באיור 3C) לעומת בעלי חיים-lesioned מלא (קו אפור איור 3 ג) בשבועות 2 ו -4 שלאחר הניתוח.
תא פלישה, רה-וסקולריזציה, התחדשות axonal ושיפור תפקודי חולדות שנפגעו בעמוד שדרה כרונית לאחר כריתת הצלקת ופג השרשה
במצב פציעה כרוניתls של חיתוך רוחב חוט השדרה החזי חלקית ולהשלים הן את הסרה כירורגית של הצלקת הנגע בשבוע חמש לאחר הפגיעה הראשונית לא גרם כל נזק נוסף לזיהוי או אי נוחות לבעלי החיים. כריתת צלקת וההחדרה הבאה של PEG 600 הובילו התחדשות של רקמות אשר לא הורגש בתוך המטריצה (איור 4). בנוסף, בתצהיר של נדני קולגן תאיים - אשר אופיינית עבור meshwork קרום במרתף של רקמות צלקת - לא היה בולט כמו לאחר טיפול PEG (איור 4C) בהשוואה לקבוצת הביקורת הנגע בלבד (איור 4). בניגוד הצלקת הכרונית של בקרות נגע בלבד (לא מוצג), באתר כריתה מלא מטריקס פלש תאים מקדם גדילת האקסון לאחר הכריתה. כבר מוקדם ככל כריתה אחד בשבוע שלאחר וטיפול כמה סוגי תאים מועילים באזור מטריקס ניתן היה לזהות כמו תאי האנדותל (אשר נמצאו להיות נוכח נ דם התחדשותessels [איור 4D]), האסטרוציטים (איור 4F) ותאי שוואן היקפי (איור 4G). חמישה שבועות לאחר הכריתה באזור שטופל PEG מתמלא פרופילי axonal רבים (4E איור).
מטריצת PEG קדמה את צמיחת משובים המשמעותית של אקסונים רבים (האיור 4D, E, G). עם התחקות מחקרים והכתים immunohistochemical, עולה שונים ויורדים אוכלוסיות axonal ניתן היה לזהות בה מחדש לא רק לתוך אלא גם מעבר לשטח PEG מלא 8. הילוכים EM מנתח של האזור המטופל של חיות עם תקופת ההישרדות ארוך (8 חודשים) לא רק אישר את נוכחותו של תאי שוואן אך בהמשך גילה myelination הקומפקטי של אקסונים מחדש בתוך PEG-מטריקס 8. פרופילי האקסון מחדש היו קשורים לעתים קרובות עם תחומי אנגיוגנזה(איור 4D). Stainings immunohistochemical הוכיח כי הפרופילים האקסון אשר נמצאו באזור כריתת המטופלים היו קשורים באופן הדוק עם בתאי השווא ועשו כאילו שאני myelinated ידי תאים אלה כבר בנקודות זמן מוקדם לאחר הכריתה והשתלת 8.
לטווח ארוך (שמונה חודשים) מחקר ההתנהגותי חשף שיפורים פונקציונליים של תנועה לאורך הזמן משמעותיים לאחר כריתת צלקת כרונית PEG-טיפול (איור 5).
איור 1. MMS תכנון עקרון הפעולה (א) תמונה מצולמת של MMS, (B) microstructures משטח דבק של הצדדיים MMS, סרגל קנה מידה:. 50 מיקרומטר, (CF) ציור סכמטי: (ג) implantation של MMS לתוך נגע חוט השדרה, (ד) יישום של ואקום למצוץ את הרקמה לתוך מבנה חלת הדבש (חץ אדום: לחץ שלילי), (ה) כוח דבק שומר על גדמי חוט שדרה בסמיכות במרחק של רק מיקרומטרים כמה, (F) הפצה של חומרים פרמקולוגיים לומן באמצעות 4 ערוצים מיקרו פנימי (להצביע חיצים שחורים על מיקרו-ערוצי 1 - 4). עירוי מתואר על ידי חץ כחול בנמל המפרצון. בשכונה ד - E רק חצי אחד של MMS מוצג. נדפס מן Brazda ואח 2013 7 באישור Elsevier. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 2. שימור רקמות שדרה לאחר MMS Implantation. רקמת חוט שדרה ב -6, שו"ת. 7 חודשים לאחר חיתוך רוחב הכולל עם (א) ומבלי שתל MMS (B). החץ (ב ') עולה באזור חוט השדרה המתאים באתר ההשתלה של MMS (החץ) ב (א). שים לב ההצטמקות של רקמת חוט השדרה של בעלי החיים שלא טופלו (B) בניגוד למבנה השתמר היטב (א). Trichrome מכתים סעיפי כבל sagittal שדרה לאחר השתלת MMS (C) לעומת בעלי חי שליטה ללא שתל (D). רקמת חיבור, אדום:: ירוק ציטופלזמה, שחור: nucleus.The מרכז נגע מתמלא רקמת צלקתית (ירוק) אצל בעלי חיים-lesioned מלא (D, חץ שחור מתאר מוקד נגע), ואילו צלקות שוליות בלבד ניכרו ברחבי MMS ב המטופלים חיות לאחר 14 ימים (C). ראוי לציין, כי MMS מורכב מבני חלת דבשאשר נשטפים החוצה במהלך עיבוד רקמות אם חתך 20 מיקרומטר פרוסות. סרגל קנה מידה עבור (A, B) (A), עבור (C, D) ב (ד): 1 מ"מ. שונה מן Brazda ואח 2013 7 באישור Elsevier. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 3. אקסונלית התחדשות, רה-ווסקולריזציה ו- Open שדה של תנועה ציון לאחר MMS השרשה. (א) מכתים immunohistological של neurofilament פוספורילציה עם סמן הפאן אקסונלית (PAM) בקטע כבל sagittal השדרה בבית 5 שבועות לאחר חיתוך רוחב חוט השדרה מלאה והשתלת MMS. לומן MMS מותווה על ידי כוכבי. הקירות (W) של MMS מסומנים על ידי מקווקוקווים. הערת אקסונים הרבים מוכתמים לומן MMS הרקמות נטולות בעבר. סרגל קנה מידה: 100 מיקרומטר. (ב) מכתים immunohistological של כלי דם בתוך לומן MMS (המזוהה עם גורם פון Willebrand [vWF] מכתים, ירוק). (ג) הערכת התוצאה של תנועת BBB ל- MMS מושתל (הקו שחור, N = 9) לעומת חיות פצועות מלאות (קו אפור, N = 6). על BBB ממוצע של hindlimb שמאל וימין (ממוצע לכל קבוצה) מתואר עם סטיית תקן. הבדלים משמעותיים סטטיסטית מסומנים בכוכביות (Mann-Whitney דרג סכום מבחן, p <0.05). שונה מן Brazda ואח 2013 7 באישור Elsevier. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 4.PEG מטריקס מקדם התחדשות רקמות פלישה סלולרית המועילה הבאים צלקת כריתה וטיפול. (א) סודן שחור מכתים מראה כי חלקים גדול של פער הכריתה (נטול מכתים סודאן השחור) מלאים רקמה 1 שבוע כריתת פוסט. (B, C) הכתמה של צלקת הנגע עם סיבי IV סוג קולגן על כריתת 1 בשבוע שלאחר. צלקת צפופה שוהה חי בקרה בעוד חיות שטופלו PEG לחשוף immunostaining חלש בהרבה ומובחן יותר. שטח (D) של אנגיוגנזה (WWF) מכיל פרופילים של אקסונים מחדש (המזוהה עם neurofilament [NF]) ב כריתה אחד בשבוע שלאחר. (E) אקסונים רבים גדלו לתוך באזור המטופל ב 5 שבועות לאחר כריתה. (F, G) שתי גליה fibrillary חלבון חומצי חיובי (GFAP +) האסטרוציטים ותאי S100 + שוואן לפלוש מטריצת PEG וזו נמצאת בשיתוף הדוק עם regenerating אקסונים כבר לאחר טיפול פוסט 1 בשבוע. ברי סולם: (א) 1 מ"מ; (CF) 100 מיקרומטר, (G) 50 מיקרומטר. (BG):.. מותאם ואח אסטרדה 2014 8 באישור Elsevier אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
שיפור איור 5. של פונקציה של תנועה לאחר פגיעה בחוט שדרה כרוני, כריתת צלקת ו PEG-טיפול. הערכת התוצאה של תנועת BBB (mBBB) השונה עבור PEG שטופל (PEG, rhombs השחור, N = 13-14 לכל timepoint) לעומת שליטה בעלי חיים, אשר קבלו חיתוך רוחב חוט שדרה הכולל ללא כריתת צלקת (TX, משולשים לבנים, N = 13-14 לכל timepoint) לאחר פגיעה בחוט שדרה כרונית. דירוגים ממוצעים mBBB+ סטיית התקן של הממוצע חד צדדי מבחן Mann-Whitney U, * p ≤0.05, ** p ≤0.01, *** p ≤0.001; שונה מן אסטרדה et al., 2014 8 באישור Elsevier, WPL = שבוע הנגע הראשוני פוסט, WPR = שבועות לפרסם כריתה. שגיאה בר = SEM (שגיאת תקן של הממוצע). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
הנה שתי גישות כירורגיות שונות מוצגות לגשר על פערי רקמה בחוט השדרה לאחר (1) השתלת חיתוך רוחב ו- MMS מלאים אקוטיים (2) נגע חוט שדרה כרוני להסרת צלקת סיבית בתוספת השתלת מטריקס PEG. שני אסטרטגיות להוביל שימור רקמות התחדשות axonal וכן שיפור תפקודי תנועה משמעותית של בעלי חיים שטופלו. עבור MMS השרשת קיבעון נאות של MMS בתוך חוט השדרה על ידי תפר דורת המשרד לאחר הניתוח הוא צעד טכני קריטי.
את MMS מחזיקה פוטנציאל טיפולי נוסף בשל מערכת microchannel הפנימית המיושם שלה המאפשר העירוי המקומי של נוזלים פעילים מבחינה הטיפולית לתוך ליבת הנגע באמצעות, למשל., גידול minipump האוסמוטי מצורף 7. לשימוש הקליני בעתיד המיועד, חומר MMS צריך להיות bioresorbable. נכון לעכשיו, הייצור של מערכות מחבר המורכב של חומרים מבוססים lactide הואנבדק. יתר על כן, ציפוי של MMS עם חומר מוליך אלקטרוניים יוקם כדי להחיל שדות חשמליים טיפוליים חוט שדרת lesioned.
באשר נגעים בחוט השדרה כרוני, אסטרטגיה אחרת באה, מאז המתח הפיזי של גדמי חוט השדרה נפרדו לאחר הסרת צלקת מניתוח הופיע גבוה מדי אם פער של כמה מילימטרים לחצותו. באופן מפתיע, המשקל המולקולרי הנמוך PEG 600 התברר biopolymer מתאים מאוד כדי למלא את הפער שנוצר. זה מאפשר ההיווצרות של גשר רקמות יציב המקדמת אנגיוגנזה ופלישה הסלולר של סוגי תאים מועילים. ההנחה היא כי התכונות הפיסיקליות של PEG600, כמו הצמיגות שלה, ממלאי תפקידים חשובים על היעילות שנצפתה מאז PEG-סוגים אחרים עם משקל מולקולרי גבוה או נמוך ו / או צמיגות לא היו מועילים.
גישור על הפער הקטן יותר לאחר חיתוך רוחב חריף עם מחבר הרומןמערכת להוביל לשיפור תפקודי ברור מוקדם ככל 4 שבועות לאחר הפציעה. החיות בהתאמה הגיעו ציון BBB של כ 7 על ידי כי זמן הבדלים ברורים בין MMS-חיות וחולדות מלאות ניכרו. כרוני נפצעי חיות אשר קבלו כריתת צלקת השתלת PEG גם התאוששו טובות יותר באופן משמעותי בהשוואה לקבוצת ביקורת שלא טופלה, אבל השיפורים בלטו בעיקר בנקודות מאוחר יותר זמן (לאחר כ -16 שבועות). תצפיות כאלה יכולים להיות מוסברים על ידי אופי הפגיעה (כלומר., חריפה לעומת כרונית, פגם 1 מ"מ לעומת 4 מ"מ רקמה). במקרה של הנגעים הגדולים צמיחת ההתחדשות של אקסונים ברחבי אתר הנגע דורשת פרקי זמן ארוכים יותר. כמו כן, סביר מאוד כי תקופות הזמן הארוכות יותר של אי-שימוש של הגפיים האחוריים לגרום לתארים גבוהים של אירועים ניווניות, ולכן ב שיפורים פונקציונליים פחות בולטים.
אופטימיזציה העתיד של הטיפול PEG לאחר SPI כרוניתפגיעה בחוט סופית, דרך גישות קומבינטורית, למשל., זריעה נוספת של PEG עם קידום צמיחה (גזע) תאים כמו תאי דם חבל טבור 10 in vivo, נבדקים כיום.
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).
