Strategie sperimentali per colmare grandi lacune tessuto nel midollo leso spinale dopo acuta e cronica Lesione
Summary
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.
Abstract
Dopo una lesione del midollo spinale (SCI) si forma una cicatrice nel nucleo della lesione che ostacola la rigenerazione assonale. Colmare il luogo della ferita dopo un insulto al midollo spinale, resezioni tumorali, o difetti del tessuto derivanti da incidenti traumatici possono aiutare a facilitare la riparazione dei tessuti in generale, così come la crescita di rigenerazione delle fibre nervose nella e oltre la zona interessata. Due strategie terapeutiche sperimentali sono presentati: (1) l'impianto di un nuovo dispositivo microconnettore in una toracico midollo spinale di ratto acutamente e completamente sezionato per riadattare reciso ceppi tessuto del midollo spinale, e (2) riempimento polietilenglicole del sito SIC nei ratti cronicamente lesionati dopo la resezione cicatrice. La lesione del midollo spinale cronica in questo modello è un transection del midollo spinale completo che è stato inflitto 5 settimane prima del trattamento. Entrambi i metodi hanno recentemente ottenuto risultati molto promettenti e promosso ricrescita assonale, benefica invasione cellulare e miglioramenti funzionaliin modelli di roditori di lesioni del midollo spinale.
Il sistema microconnettore meccanico (MMS) è un sistema multi-canale composto da polimetilmetacrilato (PMMA) con un sistema di tubo di uscita per applicare pressione negativa per l'MMS lume tirando così i monconi del midollo spinale nei fori a nido d'ape-strutturato. Dopo il suo impianto nella fessura tessuto 1 millimetro il tessuto viene aspirata nel dispositivo. Inoltre, le pareti interne delle MMS sono microstrutturata per una migliore aderenza dei tessuti.
Nel caso dell'approccio cronica lesioni del midollo spinale, midollo spinale tessuto – compresa la zona della lesione cicatriziale-riempita – viene resecato su una superficie di 4 mm di lunghezza. Dopo resezione cicatriziale microchirurgico la cavità risultante è riempita con polietilene glicole (PEG 600), che è stato trovato fornire un eccellente substrato per invasione cellulare, rivascolarizzazione, rigenerazione assonale e anche remyelination compatta in vivo.
Introduction
Una lesione traumatica al midollo spinale porta non solo alla perdita di assoni ma ulteriori risultati in difetti del tessuto che impediscono tutte le risposte rigenerativi (per una rassegna vedi 1,2). tessuto del midollo spinale spesso si perde attraverso la degenerazione secondaria che porta alla formazione di cisti o buchi dentro e intorno alla zona della lesione. La maggior parte degli interventi terapeutici sperimentali si concentrano su incompleti danni al midollo spinale come transezione, schiacciare o contusione lesioni parziali con un bordo residuo di tessuto sano. Per le lesioni complete come transections totali derivanti da incidenti traumatici o interventi chirurgici, come la resezione del tumore, sono disponibili solo le opzioni di trattamento molto limitate oggi 3,4. Dopo la completa resezione, la tensione meccanica dei risultati di tessuto del midollo retrazione ceppo, lasciando un piccolo spazio nel midollo spinale. La maggior parte delle strategie si concentrano su colmare questa lacuna con tessuti, cellule o matrici 5,6.
Qui, una strategia differentesi presenta, cioè riadattamento dei monconi separati mediante un dispositivo microconnettore novel 7. Per riadattare i due monconi, forza meccanica deve essere applicata come una pressione leggermente negativa per raggiungere questo (Figura 1). Il sistema microconnettore meccanico (MMS) è un sistema multi-canale di polimetilmetacrilato (PMMA) con fori a forma di nido d'ape (Figura 1A) e provvisto di un sistema tubo di uscita. Si è impiantato nella fessura tessuto risultante dalla completa transection midollo spinale nel ratto (Figura 1C). Un tubo può essere collegato ad una pompa a vuoto per applicare una pressione negativa alle MMS (Figura 1D). La pressione tira le sconnesse ceppi del midollo spinale nei fori a forma di nido d'ape dei MMS, che hanno pareti microstrutturate per tenere il tessuto in posizione quando la pressione viene rilasciata (Figura 1B). Il tubo può essere lasciato intatto dopo l'intervento e collegato ad un minipompa osmotica in ordineinfondere sostanze nel nucleo lesione (Figura 1E-F).
Oltre ad una transezione acuta del midollo spinale altro tipo di risultati completi lesione da rimozione chirurgica di un tumore spinale o un solido cicatriziale lesione cronica che porta a grandi lacune del tessuto di alcuni millimetri, che non possono essere superati mediante i MMS finora. La maggior parte dei pazienti con trauma del midollo spinale soffrono di lesioni croniche. In questi pazienti, una cicatrice completamente sviluppato occupa il nucleo lesione. La rimozione chirurgica della cicatrice lesione è un concetto per il trattamento che è attualmente indagato dopo SCI sperimentale 8,9. Mentre la procedura di resezione stessa può essere eseguita senza causare notevoli danni aggiuntivi, il divario tessuto risultante deve essere colmato con una matrice adatta che consente e promuove la rigenerazione dei tessuti e, nel caso specifico delle lesioni del midollo spinale, la rigenerazione delle fibre nervose per mantenere e promuovere le funzioni dell'apparato locomotore. Eratrovato che a basso peso molecolare polietilene glicole (PEG 600) è un materiale molto adatto per questo scopo. La sua mancanza di immunogenicità e la viscosità molto bassa consentono un'agevole integrazione nel tessuto circostante. Inserimento del biopolimero solo promuove l'invasione delle cellule benefiche, comprese le cellule endoteliali, cellule di Schwann periferiche e astrociti, e – molto importante – la rigenerazione e l'allungamento degli assoni di discendente e ascendente tratti di fibre così come la loro ensheathment da mielina compact 8. Queste risposte rigenerativa sono stati trovati ad essere accompagnato da lunga durata miglioramenti funzionali. La combinazione della resezione di tessuto cicatriziale e conseguente impianto di PEG 600 presenta un mezzo sicuro e semplice, ma molto efficace per colmare notevoli difetti del tessuto del midollo spinale.
Protocol
Representative Results
Discussion
Qui due diversi approcci chirurgici vengono presentati per colmare le lacune del tessuto del midollo spinale dopo (1) transezione completa acuta e MMS impianto e (2) cronica lesione del midollo spinale e la rimozione della cicatrice fibrosa più PEG matrice impianto. Entrambe le strategie portano alla conservazione dei tessuti e la rigenerazione assonale nonché significativo locomotoria miglioramento funzionale degli animali trattati. Per MMS impianto un'adeguata fissazione dei MMS all'interno del midollo spina…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
German Legal Casualty Insurance (DGUV), Research Commission of the Medical Faculty of the Heinrich-Heine-University
Materials
| 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
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