Genç yetişkin ve sağlıklı hayvanlarda, nöromüsküler kavşak (NMJ), bir α-motor aksonun sinir ucu olan presinaps ile nikotinik asetilkolin reseptörlerinin (AChR'ler) seçici olarak toplandığı ekstrafusal kas lifinin özelleşmiş bölgesi olan postsinaps arasında oldukça kararlı bir bağlantıdır1. Pre- ve post-sinaptik aparatların neredeyse mükemmel bir şekilde atanması, uygun nörotransmisyon, α-motor nöronların ve kas liflerinin hayatta kalması ve motor fonksiyon için gereklidir. Ne yazık ki, NMJ'nin işlevi yaşlanma, amyotrofik lateral skleroz (ALS) gibi hastalıklar, otoimmün hastalıklar ve kasların ve periferik sinirlerinyaralanması 2-5'ten olumsuz etkilenir. Bu hakaretler genellikle presinaptik sinir uçlarının dejenerasyonuna neden olur, kasları denerve bırakır ve motor becerileri önemli ölçüde değiştirir. Bu nedenle, NMJ'yi korumak ve onarmak için işlev gören moleküllerin tanımlanması bir öncelik haline gelmiştir. Periferik sinirler hedefleri rejenere edip reinnerve ettiğinden, rejenere NMJ'lerle ilişkili moleküler değişiklikleri tanımlamak için periferik sinir yaralanması modelleri kullanılmıştır.
Periferik sinir yaralanması modelleri genellikle belirli sinir dallarının ya tamamen kesilmesini ya da ezilmesini içerir6. Bir kesiyi takiben, endoneurial tüpün yeniden düzenlenmesi gerekir, bu da aksonal rejenerasyonu ve hedef hücrelerin ve dokuların reinnervasyonunu geciktirir. Bu tür yaralanmaların ciddiyeti aynı zamanda aksonların orijinal yollarından uzaklaşmasına neden olarak orijinal hedeflere ulaşamamalarına neden olur. Bu, endoneuriumun bitişik kaldığı ve yenilenen aksonların verimli ve uygun şekilde yeniden büyümesi için bir yol sağladığı ezilme yoluyla yaralanan sinirlerin aksine. Ayrıca aksonların orijinal kas lifi ortaklarını bulmasına ve yeniden sinirlendirmesine izin verir. Yaralanma modelinden bağımsız olarak, aksonların hedefleri yeniden oluşturması ve yeniden sinirlendirmesi için meydana gelmesi gereken bir dizi hücresel ve moleküler değişiklik vardır. Bir yaralanmadan sonra, hedefe yakın sinir segmenti parçalanır ve Wallerian Dejenerasyonu7 adı verilen bir işlemle çıkarılır. Bu işlem, Schwann hücrelerinin, rejeneratif faktörler salgılayan, miyelini temizleyen ve yaralanma bölgesine makrofajlar toplayan miyelinli olmayan hücrelere yeniden programlanmasını ve farklılaşmasınıiçerir 8. Makrofajlar sırayla miyelin ve aksonal kalıntıların temizlenmesini tamamlar, aksi takdirde rejenere akson9'un büyümesini engeller. Paralel olarak, motor ve duyusal nöronlar, kopmuş aksonlarının yenilenmesini teşvik etmek için gerekli mekanizmaları aktive eder. Yenileyici akson hedefe ulaştığında, bir büyüme konisinden bilgiyi düzgün bir şekilde iletebilen (motor aksonlar için) veya alabilen (duyusal aksonlar için) bir sinir ucuna dönüşmelidir10. Bu bağlamda, alfa-motor aksonlar, büyüme konilerinin, hedef kas lifi11 üzerindeki post-sinaptik bölgeye neredeyse mükemmel bir şekilde karşı çıkan tamamen işlevsel bir presinaptik sinir ucuna farklılaşmasıyla sonuçlanan bir dizi iyi düzenlenmiş değişikliğe uğrar.
Siyatik, tibial ve aksesuar sinirler, aksonal ve NMJ rejenerasyonu12-14'ü incelemek için birincil seçenekler olmuştur. Bununla birlikte, hayvanlar arasında ve farklı koşullar altında NMJ'lerin yenilenmesiyle ilişkili hücresel ve moleküler değişiklikleri incelemek için bu modelleri kullanırken bir takım dezavantajlar vardır. İlk olarak, siyatik sinir, arka bacak kaslarının çoğunu besler ve yaralanma hem hareketi hem de hissi önemli ölçüde sınırlar. Bu nedenle, egzersizin etkisini tek başına veya diğer faktörlerle birlikte incelemek için bu yöntemi kullanmak mümkün değildir. Ek olarak, siyatik sinir oldukça kalın bir yapıdır ve bu nedenle tüm aksonları tamamen yaralamak için büyük miktarda sıkıştırma kuvveti gerektirir. Bu da, daha yüzeysel aksonların tam transeksiyonu ile sonuçlanabilirken, daha derin yatan aksonların endoneurial tüpünü sağlam bırakabilir ve bu aksonlar arasında rejenerasyon hızı ve sadakatinde önemli bir değişkenlik yaratabilir. Bu sinirin tam transeksiyonu, birçok aksonun aynı kas lifleriyle yeniden bağlanamayacağı göz önüne alındığında daha az arzu edilir. Meseleleri karmaşık hale getiren siyatik sinir, terminal sinir dallarının hem sayısı hem de köken yeri açısından içsel anatomik değişkenliğe sahiptir. Bu nedenle aynı bölgeyi lezyona bağlamak çok zordur. Tibial sinir daha küçük ve yaralanmaları ezmek için daha uygun olsa da, bu sinir dalı için bir lezyon bölgesi olarak hizmet edecek hazır bir yer işareti de yoktur.
Sternokleidomastoid kası besleyen aksesuar sinir dalı (kraniyal sinir XI'in bir parçası) da NMJ'lerin15 rejenerasyonunu incelemek için kullanılmıştır. Bu sinir özellikle çekicidir, çünkü sternokleidomastoid kasındaki NMJ'ler, diğer kaslardaki NMJ'lere kıyasla canlı hayvanlarda daha kolay görüntülenebilir. Ancak siyatik ve tibial sinirlere benzer şekilde, bu siniri aynı yerde yaralamak için kullanılabilecek belirli bir dönüm noktası yoktur, bu da onu deneysel bir kohortun bireysel hayvanları arasında NMJ'lerin rejenerasyonunu karşılaştırmak için bir model olarak sınırlar. Tutarsız bir lezyon bölgesi, NMJ reinnervasyon oranlarında değişkenliğe neden olur. Bu eksiklikler nedeniyle, burada sunulan prosedür, rejenere NMJ'leri incelemek için farklı bir periferik sinir dalının yaralanmasını kullanır.
Ortak peroneal sinir olarak da adlandırılan ortak fibular sinir, onu hayvanlar arasında ve farklı tedavilerde NMJ'lerin rejenerasyonunu incelemek için güvenilir bir sinir haline getiren birçok özellik içerir. Ortak fibular sinir, dizdeki gastroknemius kasının lateral başının tendonu üzerinden geçtiği için öngörülebilir bir anatomik seyre sahiptir ve kesişme lezyonlar için stabil bir dönüm noktası görevi görür. Sinire, ilgilenilen kaslara yakın ancak anatomik olarak ayrılmış küçük ve minimal invaziv bir kesiden erişilir. Burada sunulan bulgular, rejenere motor aksonların, 70 günlük genç yetişkin dişi farelerde fibular siniri ezdikten 8 gün sonra ekstansör digitorum longus (EDL) kasındaki NMJ'leri yeniden oluşturmaya başladığını göstermektedir. Daha da önemlisi, reinnervasyon paterni ve oranı aynı yaş ve cinsiyetteki hayvanlar arasında tutarlıdır ve bu nedenle NMJ'leri korumak ve onarmak için gereken hücresel ve moleküler değişiklikleri anlamamızı önemli ölçüde hızlandıracak güvenilir bir yaralanma modeli sağlar.