Simulamos la cirugía clínica para establecer un protocolo de anastomosis directa de los nervios bilaterales del plexo braquial por vía preespinal en ratones, contribuyendo al estudio de los mecanismos neurales que subyacen a la rehabilitación tras la transferencia de nervios cruzados tras lesiones del sistema nervioso central y periférico.
La cirugía de transferencia de nervios cruzados ha sido un enfoque poderoso para reparar las extremidades superiores lesionadas en pacientes con lesiones por avulsión del plexo braquial. Recientemente, esta cirugía se aplicó creativamente en el tratamiento clínico de la lesión cerebral y logró una rehabilitación sustancial del brazo paralizado. Esta recuperación funcional después de la cirugía sugiere que la intervención sensoriomotora periférica induce una neuroplasticidad profunda para compensar la pérdida de función después del daño cerebral; Sin embargo, el mecanismo neuronal subyacente es poco conocido. Por lo tanto, se requiere un modelo clínico animal emergente. Aquí, simulamos cirugía clínica para establecer un protocolo de anastomosis directa de los nervios bilaterales del plexo braquial por vía preespinal en ratones. Los experimentos neuroanatómicos, electrofisiológicos y conductuales ayudaron a identificar que los nervios transferidos de estos ratones reinervaron con éxito la extremidad anterior deteriorada y contribuyeron a acelerar la recuperación motora después de una lesión cerebral. Por lo tanto, el modelo de ratón reveló los mecanismos neurales que subyacen a la rehabilitación tras la transferencia nerviosa cruzada después de lesiones del sistema nervioso central y periférico.
El plexo braquial (PA) está formado por cinco nervios con diferentes segmentos espinales (C5-T1) responsables de la sensibilidad y el movimiento en el brazo, la mano y los dedos. Después de la salida de estos cinco nervios BP de la médula espinal, se fusionan para formar tres troncos nerviosos: el superior (formado por la fusión de C5 y C6), el medial (de C7) y el inferior (ramas de C8 y T1). Las lesiones graves, especialmente debidas a accidentes de tráfico, a menudo conducen a la avulsión de las raíces nerviosas de la PA, y dicha disfunción tiene un efecto devastador en los pacientes1. Como un enfoque clínico poderoso, se ha realizado la cirugía de transferencia de nervios cruzados para reparar las lesiones por avulsión de la PA mediante la reconexión de los extremos nerviosos lesionados con el lado sano de la PA 2,3. Esta cirugía da como resultado mejoras funcionales de las manos lesionadas y una reorganización directa de la corteza sensoriomotora en ambos hemisferios en los pacientes4. Estudios en animales han revelado que la reorganización drástica en los circuitos corticales fue inducida después de la transferencia nerviosa cruzada5. Debido a que la modificación sensoriomotora periférica puede reactivar la plasticidad latente del cerebro maduro, la cirugía de transferencia de nervios cruzados también exhibe un gran potencial en la reparaciónde lesiones cerebrales.
Recientemente, confirmamos la posibilidad del uso creativo de la transferencia de nervios cruzados como una nueva estrategia de cambio de nervios periféricos para problemas con el sistema nervioso central. Se aplicó un tipo de cirugía de transferencia de nervios cruzados, la transferencia contralateral del séptimo nervio cervical (CC7), para lograr una recuperación funcional significativa del brazo paralizado mediante la transferencia del nervio C7 del lado no paralizado al lado paralizado en el paciente después de la lesión cerebral7. Una característica única de esta operación quirúrgica es que las señales sensoriales y motoras de la extremidad superior paralizada se comunican con el hemisferio contralesional a través del nervio desplazado “cruce izquierda-derecha”. Cabe destacar que la recuperación funcional provocada por la cirugía CC7 no se limita a la función inervada por el propio nervio C78. Además, la cirugía CC7 se puede utilizar no solo para tratar a niños con parálisis cerebral, sino también para lograr la rehabilitación en pacientes con accidente cerebrovascular de mediana edad y ancianos. Por lo tanto, hay razones suficientes para creer que la transferencia nerviosa cruzada puede estimular la neuroplasticidad para acelerar la recuperación motora del daño cerebral mediante la modulación del sistema sensoriomotor periférico.
Aunque la cirugía de transferencia de nervios cruzados ha logrado una rehabilitación sustancial en el tratamiento clínico tanto de las lesiones del plexo braquial (BPI) como de las lesiones cerebrales, los mecanismos neurales subyacentes a esta cirugía siguen siendo poco conocidos. La falta de un modelo animal adecuado con características clínicas ha restringido el estudio de los mecanismos internos. Tradicionalmente, en la clínica, la raíz nerviosa C7 contralateral a la lesión se transfiere al lado lesionado a través de un injerto nervioso (p. ej., nervio cubital, nervio sural o nervio safeno) y se conecta con el plexo braquial afectado (p. ej., nervio mediano, raíz C7 o tronco inferior)2,3,9. Una modificación relativamente nueva de esta cirugía consiste en que la raíz C7 no afectada se transfiera directamente al nervio C7 afectado a través de la vía preespinal sin ningún espacio, lo que sugiere una solución óptima7. Actualmente, los ratones muestran una ventaja en la especificidad del tipo de célula y la diversidad de cepas genéticas y son más adecuados para estudiar los mecanismos neurofisiológicos. Por lo tanto, se simuló la cirugía clínica para establecer un protocolo de anastomosis directa de las raíces nerviosas C7 bilaterales a través de la vía preespinal en ratones y contribuir al estudio de los mecanismos neurales que subyacen a la rehabilitación en la transferencia de nervios cruzados.
En la clínica, la cirugía de transferencia de nervios cruzados se ha utilizado para tratar a pacientes con lesión por avulsión del plexo braquial y después de daño cerebral, como accidente cerebrovascular y traumatismo craneoencefálico 7,9,12. En particular, el daño cerebral es una afección neurológica grave que puede provocar varias complicaciones, como epilepsia, hernia cerebral e infección13. No todos los pacientes con lesión cerebral unilateral son aptos para la cirugía CC7. En general, la cirugía CC7 se ha realizado en pacientes con hemiplejia central en fase crónica (6 meses después de la lesión) para evitar al máximo la influencia del edema cerebral. Los pacientes con deterioro cognitivo y cuadriplejia después de lesiones cerebrales están excluidos del tratamiento para la cirugía CC7.
La mayoría de los estudios han reportado el uso de un abordaje subcutáneo y anastomosis de injerto de nervio sural o cubital para transferir la raíz nerviosa C7 contralateral14,15. Sin embargo, la regeneración nerviosa por estos métodos requiere seis meses, lo que puede dificultar el proceso de recuperación motora e incluso influir potencialmente en la plasticidad cerebral14. En estudios previos, la transferencia contralateral de C7 se realizó en ratas, y el nervio C7 bilateral se utilizó a través de 4 hebras del nervio sural autoinjertado interposicional. Sin embargo, no ha habido informes de transferencia del nervio C7 a través de la vía preespinal en ratones. Realizamos cirugía CC7 de la ruta preespinal modificada en ratones y verificamos la velocidad de recuperación funcional después de la transferencia del nervio C7. En este estudio, la transferencia contralateral del nervio C7 a través de la vía preespinal mejoró la función de las extremidades paralizadas un mes después de la cirugía, lo que refleja un tiempo de recuperación más corto del modelo animal injertado de nervio. Por lo tanto, este modelo podría simular con precisión situaciones clínicas y sentar las bases para futuros experimentos.
Cómo diseccionar la raíz nerviosa y reducir el riesgo son cuestiones esenciales para la transferencia de C7. A diferencia de los humanos, el plexo braquial del ratón se encuentra en el tórax por debajo de la clavícula 5,16. Por lo tanto, la estrategia de acceso tuvo que ser alterada para permitir la observación de la raíz del nervio C7 y de la columna vertebral17. La esternotomía es un abordaje quirúrgico seguro y eficaz y se aplica comúnmente en experimentos con ratones en cirugía cardiotorácica 18,19. La lámina ventral C6 también es un obstáculo para la transferencia de nervios. Por lo tanto, se realizó una cirugía de esternotomía para diseccionar la raíz nerviosa C7 y cortar la lámina ventral C6 para acortar la distancia de transferencia.
Aunque la vía preespinal puede aumentar significativamente la tasa de éxito de la anastomosis directa de la cirugía de transferencia nerviosa, no todos los ratones pueden ser anastomosados directamente. Esto se debe principalmente a las diferencias anatómicas en estos ratones. El tronco medio (nervio C7) se fusiona con el tronco superior o inferior en un lugar muy cercano al agujero intervertebral. Por lo tanto, la longitud de los nervios C7 disponibles para la recolección es insuficiente. Actualmente, el único enfoque es el trasplante de nervios o el reemplazo de ratones. Este modelo se emplea típicamente en ratones de 8 semanas de edad (20-25 g), ya que los ratones son maduros y los nervios C7 tienen el tamaño adecuado para ser manipulados. Aunque este protocolo quirúrgico también es aplicable a ratones jóvenes, la dificultad de la operación aumentará significativamente en ratones más jóvenes.
La función motora de las extremidades anteriores de los ratones en el grupo TBI + CC7 aumentó significativamente al mes y a los dos meses, lo que sugiere que el nervio C7 transferido contribuyó a la recuperación de la extremidad anterior deteriorada. La remielinización es fundamental para la recuperación neuronal funcional. Un estudio previo mostró que las vainas de mielina de los nervios lesionados se regeneraban después de un mes, lo que concuerda con estos resultados20. Aquí, el nervio transferido maduró gradualmente, lo que fue consistente con la prueba de comportamiento. Se utilizó la electromiografía para probar aún más la tasa de recuperación funcional después de la transferencia nerviosa. Los resultados demostraron que el nervio transferido inervó el músculo afectado 4 semanas después de la operación. Cabe destacar que este estudio es el primero en determinar el momento de la reinervación con una anastomosis directa después de la cirugía de transferencia de nervios cruzados.
En resumen, simulamos la cirugía clínica para establecer un protocolo de anastomosis directa de los nervios del plexo braquial bilateral por vía preespinal en ratones y confirmamos la función del nervio desplazado. El modelo de ratón contribuyó a la elucidación de los mecanismos neurales subyacentes a la rehabilitación tras la transferencia de nervios cruzados después de lesiones del sistema nervioso central y periférico.
The authors have nothing to disclose.
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (82071406, 81902296 y 81873766).
1 mL syringe | KDL | K-20200808 | |
12-0 nylon sutures | Chenghe | 20082 | |
5-0 silk braided | MERSILK,ETHICON | QK312 | |
75% ethanol | GENERAL-REAGENT | P1762077 | |
Acupuncture needle | Chengzhen | 190420 | Use for making retractors |
Automatic clipper | Codos | CHC-332 | |
C57BL/6N mice | SLAC laboratory (Shanghai) | C57BL/6Slac | |
Electrocautery | Gutta Cutter | SD-GG01 | |
Erythromycin ointment | Baiyunshan | H1007 | |
Iodophor disinfection solution | Lionser | 20190220 | |
Medical tape | Transpore,3M | 1527C-0 | |
Micro needle holder | Chenghe | X006-202003 | |
Micro-forceps | Chenghe | B001-201908 | |
Micro-scissors | 66VT | 1911-2S276 | |
Operating microscope | OLYMPUS | SZX7 | |
Ophthalmic scissor | Chenghe | X041D1251 | |
Pentobarbital sodium | Sigma | 20170608 | |
Plastic infusion tube | KDL | C-20191225 | |
Sterile normal saline | KL | L121021109 | |
Vascular forceps | Jinzhong | J31020 | |
Warming pad | RWD | 69027 |