استراتيجيات تجريبية لجسر الفجوات الأنسجة كبيرة في الحبل الشوكي المصاب بعد الحادة والمزمنة الآفة
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
بعد إصابة الحبل الشوكي (النخاع الشوكي) وأشكال ندبة في قلب الآفة التي تعيق تجدد المحاور. سد موقع الإصابة بعد إهانة إلى الحبل الشوكي، استئصال الورم، أو عيوب الأنسجة الناتجة عن الحوادث المؤلمة يمكن أن تساعد في تسهيل إصلاح الأنسجة العام فضلا عن النمو التجديدي من الألياف العصبية في وخارج المنطقة المتضررة. يتم عرض استراتيجيتين العلاج التجريبي: (1) زرع جهاز رواية microconnector إلى الحبل الشوكي الفئران الصدري مقطوع تماما وبشكل كامل التكييف مع قطعت جذوعها أنسجة الحبل الشوكي، و (2) ملء البولي ايثيلين جلايكول الموقع اصابات النخاع الشوكي في الفئران lesioned مزمن بعد استئصال الندبة. الآفة الحبل الشوكي المزمنة في هذا النموذج هو استكمال transection الحبل الشوكي التي لحقت 5 أسابيع قبل بدء العلاج. وقد حققت كلتا الطريقتين مؤخرا نتائج واعدة جدا والترويج إعادة نمو محور عصبي، والغزو الخلوي مفيد والتحسينات الوظيفيةفي نماذج القوارض من إصابة في النخاع الشوكي.
النظام microconnector الميكانيكية (MMS) هو نظام متعدد القنوات تتألف من البولى (PMMA) مع نظام الأنابيب منفذ لتطبيق الضغط السلبي لMMS التجويف وبالتالي سحب جذوعها الحبل الشوكي في الثقوب منظم العسل. بعد زرع لها في الفجوة الأنسجة 1 ملم يتم شفط الأنسجة في الجهاز. علاوة على ذلك، microstructured الجدران الداخلية للMMS لأفضل التصاق الأنسجة.
في حالة النهج إصابة الحبل الشوكي المزمن، العمود الفقري الأنسجة الحبل – ومقطوعة على مساحة 4 ملم في الطول – بما في ذلك منطقة الآفة مليئة ندبة. بعد استئصال الندبة المجهرية يملأ تجويف الناتج مع البولي ايثيلين جلايكول (PEG 600) التي وجدت لتوفير التحتية ممتازة لغزو الخلوي، إعادة التوعي، تجدد المحاور وحتى عودة الميالين المضغوط في الجسم الحي.
Introduction
والإصابات إلى الحبل الشوكي لا يؤدي فقط إلى فقدان محاور ولكن النتائج أخرى في عيوب الأنسجة التي تعيق أي ردود على التجدد (للمراجعة نرى 1،2). وغالبا ما فقدت نسيج الحبل الشوكي من خلال انحطاط الثانوية مما يؤدي إلى تشكل كيس أو ثقوب في وحول منطقة الآفة. وتركز معظم التدخلات العلاجية التجريبية على غير مكتملة الأضرار في الحبل الشوكي مثل transection، سحق أو كدمة إصابات جزئية مع حافة المتبقية من الأنسجة السليمة. لإصابات كاملة مثل مجموع transections الناجمة عن حوادث مؤلمة أو تدخلات جراحية، مثل استئصال الورم، فقط تتوفر خيارات العلاج محدودة للغاية اليوم 3،4. بعد transection كاملة، التوتر ميكانيكي نتائج الأنسجة في تراجع جدعة الشوكي، وترك فجوة صغيرة في الحبل الشوكي. وتركز معظم الاستراتيجيات على سد هذه الفجوة مع الأنسجة والخلايا أو مصفوفات 5،6.
هنا، استراتيجية مختلفةويرد، وهي إعادة التكيف من جذوعها فصل باستخدام جهاز microconnector رواية 7. من أجل التكييف مع جذوعها اثنين، قوة ميكانيكية لابد من تطبيقها كورقة ضغط سلبي طفيف لإنجاز هذا (الشكل 1). النظام microconnector الميكانيكية (MMS) هو نظام متعدد القنوات من البولى (PMMA) مع فتحات على شكل قرص العسل (الشكل 1A)، وقدمت مع نظام منفذ الأنابيب. يتم زرع ذلك في الفجوة الأنسجة الناتجة عن كامل transection الحبل الشوكي في الجرذان (الشكل 1C). أنبوب واحد يمكن توصيل مضخة فراغ لممارسة الضغط السلبي لرسائل الوسائط المتعددة (1D الشكل). الضغط تسحب قطع جذوعها في النخاع الشوكي في الثقوب على شكل قرص العسل من رسائل الوسائط المتعددة، والتي لها جدران microstructured لعقد النسيج في مكانها عندما يتم تحرير الضغط (الشكل 1B). أنابيب يمكن أن تترك على حالها بعد الجراحة وتعلق لminipump ناضح من أجلللبث المواد في الآفة الأساسية (الشكل 1E-F).
وبالاضافة الى transection حاد في الحبل الشوكي نوع آخر من النتائج الآفة كاملة من الاستئصال الجراحي للورم في العمود الفقري أو صلبة ندبة الآفة المزمنة مما يؤدي إلى وجود ثغرات الأنسجة كبيرة من عدة مليمترات، والتي لا يمكن التغلب عليها عن طريق رسائل الوسائط المتعددة حتى الآن. الغالبية العظمى من المرضى الذين يعانون من صدمة الحبل الشوكي يعانون من إصابات مزمنة. في هؤلاء المرضى، ندبة تطويره بالكامل تحتل جوهر الآفة. الاستئصال الجراحي للندبة الآفة هو مفهوم للعلاج الذي يتم التحقيق حاليا بعد تجريبي اصابات النخاع الشوكي 8،9. في حين أن إجراء استئصال نفسها لا يمكن أن يؤديها دون التسبب في ضرر إضافي كبير، تحتاج فجوة الأنسجة مما يؤدي إلى سدها مع مصفوفة المناسبة التي تسمح وتشجع على تجديد الأنسجة، وذلك في حالة محددة من إصابات في النخاع الشوكي، وتجديد الألياف العصبية للحفاظ على وتعزيز وظائف الحركي. كانوجدت أن المنخفضة للالوزن الجزيئي البولي ايثيلين جلايكول (PEG 600) هو مادة مناسبة جدا لهذا الغرض. افتقارها للالمناعية واللزوجة المنخفضة جدا تسمح التكامل السلس في الأنسجة المحيطة بها. الإدراج من البوليمر الحيوي يعزز وحده غزو خلايا مفيدة، بما في ذلك الخلايا البطانية، خلايا شوان المحيطية، والخلايا النجمية، و- الأهم من ذلك – تجديد واستطالة من المحاور من تنازلي وتصاعدي مساحات الألياف وكذلك ensheathment عن طريق المايلين التعاقد 8. تم العثور على هذه الردود التجدد أن يكون مصحوبا تحسينات وظيفية طويلة الأمد. مزيج من استئصال نسيج الندبة وزرع لاحق من PEG 600 يقدم وسيلة آمنة وبسيطة، ولكنها فعالة جدا من سد العيوب أنسجة الحبل الشوكي كبيرة.
Protocol
Representative Results
Discussion
هنا يتم عرض نهجين الجراحية المختلفة لسد الثغرات الأنسجة في الحبل الشوكي بعد (1) transection كاملة الحاد وMMS زرع و (2) المزمنة آفة في الحبل الشوكي وإزالة ندبة ليفية بالإضافة إلى PEG المصفوفة الزرع. كلا استراتيجيات تؤدي إلى الحفاظ على الأنسجة وتجدد المحاور وكذلك الحركي كبير تحس?…
Disclosures
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
- 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, 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, 431-446 (2011).
