Presentado es un protocolo para producir diferentes tipos de lesiones del nervio mediano (MN) y reparación en la rata. Además, el protocolo muestra cómo evaluar la recuperación funcional del nervio utilizando varias pruebas conductuales no invasivas y mediciones fisiológicas.
El objetivo principal de esta investigación es mostrar cómo crear y reparar diferentes tipos de lesiones medias del nervio (MN) en la rata. Además, se presentan diferentes métodos de simulación de fisioterapia postoperatoria. Múltiples estrategias estandarizadas se utilizan para evaluar la recuperación motora y sensorial utilizando un modelo MN de lesión y reparación del nervio periférico, lo que permite una fácil comparación de los resultados. Se incluyen varias opciones para proporcionar un entorno postoperatorio similar a la fisioterapia a las ratas que han sufrido lesiones por MN. Por último, el documento proporciona un método para evaluar la recuperación de la MN mediante varias pruebas no invasivas (es decir, prueba de agarre, prueba de pin prick, prueba de caminar por peldaño de escalera, prueba de escalada de cuerda y análisis de pista de marcha), y mediciones fisiológicas (termografía infrarroja, electroneuromía, evaluación de la fuerza de flexión y determinación del peso muscular flexor carpi radialis). Por lo tanto, este modelo parece particularmente apropiado para replicar un escenario clínico, facilitando la extrapolación de resultados a la especie humana.
Aunque el nervio ciático es el nervio más estudiado en la investigación del nervio periférico, el análisis de la rata MN presenta varias ventajas. Por ejemplo, hay una menor incidencia de contracturas articulares y automutilación de la extremidad afectada en estudios de lesiones MN. Además, el MN no está cubierto por masas musculares, por lo que su disección es más fácil que la del nervio ciático. Además, la recuperación de MN se observa antes, porque el MN es más corto que el nervio ciático. Además, el MN tiene un camino paralelo al nervio cubital en el brazo. Por lo tanto, el nervio cubital se puede utilizar fácilmente como el injerto nervioso para reparar lesiones de MN. Finalmente, el MN en ratas se encuentra en la extremidad anterior, similar a la extremidad superior humana; en los seres humanos, la extremidad superior es el sitio de la mayoría de las lesiones nerviosas periféricas.
Las lesiones del nervio periférico ocurren regularmente como resultado de traumatismos, infecciones, vasculitis, autoinmunidad, neoplasia maligna y/o radioterapia1,2. Desafortunadamente, la reparación del nervio periférico continúa presentando resultados clínicamente impredecibles y con frecuencia decepcionantes3,4. Existe un consenso generalizado de que todavía se necesita una considerable investigación básica y traslacional para mejorar la perspectiva de los afectados4,5,6,7.
La rata MN muestra grandes similitudes con la de los humanos8,9 (Figura 1). Originario del plexo braquial en la región axilar, este nervio desciende al aspecto medial del brazo, alcanzando el codo y ramificándose hasta la mayoría de los músculos del compartimiento ventral del antebrazo. El MN llega a la mano, donde inerva los músculos tenar y los dos primeros músculos lumbricales, así como a parte de la piel de la mano de la rata9 (Figura 1).
Utilizando la rata MN, es posible replicar adecuadamente las lesiones del nervio periférico en humanos10,,11,12. Este nervio tiene varias ventajas potenciales de investigación en relación con el nervio ciático utilizado habitualmente. Debido a que el MN se encuentra en la extremidad anterior de las ratas (similar a las extremidades superiores humanas), puede dañarse experimentalmente con un impacto mucho menor en el bienestar de la rata, en comparación con el nervio ciático, que inerva una porción sustancial de la extremidad pélvica13. Además, en humanos la mayoría de las lesiones clínicas se producen en la extremidad superior, que corresponde a la extremidad delantera de la rata10,11,12,14,15,16.
Este artículo muestra cómo producir diferentes tipos de lesiones MN en la rata. Además, se presentan diferentes formas de simular la fisioterapia postoperatoria. Por último, se describen las pruebas para evaluar la recuperación funcional del MN. Existen múltiples estrategias estandarizadas disponibles para evaluar la recuperación motora y sensorial utilizando un modelo MN de lesión y reparación del nervio periférico, lo que permite una fácil comparación de los resultados. El modelo MN es particularmente adecuado para replicar el escenario clínico, facilitando la extrapolación de resultados a la especie humana.
Este documento presenta un protocolo para crear diferentes tipos de lesiones MN y reparar en la rata. Además, ilustra cómo evaluar la recuperación funcional de este nervio utilizando varias pruebas conductuales no invasivas y mediciones fisiológicas.
En particular, varias de las pruebas funcionales descritas en este artículo, a saber, la prueba de funcionamiento de escalera y la prueba de cuerda, dependen significativamente de la voluntad de la rata para realizar la tarea con la expectativa de obtener la recompensa alimentaria51,52,53. Cabe señalar que ciertas cepas de ratas son más susceptibles de entrenar y realizar de forma reproducible en este tipo de pruebas51,,52,,53. Por ejemplo, las ratas Lewis tienen un bajo rendimiento en estas pruebas tanto en la fase de entrenamiento como posteriormente51,,52,53.
La vivienda de ratas debe permitir una amplia libertad de movimiento de acuerdo con su comportamiento exploratorio natural, además de permitir que los animales experimentales se familiaricen con algunos de los elementos presentes en las pruebas funcionales19. Por lo tanto, se muestran diferentes formas de vivienda que permiten una mayor libertad de movimiento. Las jaulas grandes están personalizadas con elementos de enriquecimiento que luego se utilizan en las pruebas funcionales (por ejemplo, cuerdas y escaleras).
Podría decirse que estos elementos enriquecedores, así como las jaulas con ruedas de running incorporadas y las esferas de entrenamiento individuales proporcionan una forma de fisioterapia postoperatoria similar a la ofrecida a los pacientes humanos operados en el sistema nervioso periférico10.
Significativamente, aunque algunos autores abogan por diseccionar los tejidos subcutáneos y las fascias musculares sin rodeos o mediante el corte limpio con un bisturí número 15, se recomienda el uso de termocauterización al diseccionar estas estructuras para minimizar el riesgo de hematoma postoperatorio.
Cabe señalar que se han ideado numerosas pruebas para probar diferentes aspectos de la reparación del nervio periférico en la rata, a saber, la regeneración axonal, la reinnervación objetivo y la recuperación funcional, algunas de las cuales están fuera del alcance de este estudio29,,54,,55,,56. Por ejemplo, el análisis cinemático29,36,55 y la evaluación histomorfométrica29,36,57 son ampliamente empleados por múltiples autores. Además, varias de estas pruebas implican variaciones para maximizar la eficiencia y/o reproducibilidad54. Por ejemplo, la algisemetría mecánica (es decir, la evaluación de las respuestas a los estímulos mecánicos dolorosos) puede evaluarse cualitativamente utilizando un filamento von Frey determinado, como se describe en el presente documento, o utilizando semicuantitativamente filamentos von Frey sucesivamente más fuertes, o incluso cuantitativamente utilizando dispositivos electrónicos que aplican presiones crecientes hasta que se observe una respuesta de retirada30,54.
Del mismo modo, aunque varios autores utilizan el análisis de la vía para caminar para evaluar la reparación del nervio de las extremidades anteriores en la rata, otros autores argumentan que las lesiones de MN individuales con frecuencia no producen cambios reproducibles en las huellas de patas10,58,59. Además, algunos han declarado que estos cambios pueden no ser proporcionales a la recuperación muscular10,60. Teniendo esto en cuenta, algunos investigadores han abogado por el uso de análisis de vías de marcha en la pata delantera principalmente al evaluar la recuperación después de aplastar lesiones neve en lugar de después de la reconstrucción del nervio segmental10,50,61.
La prueba de agarre se utiliza ampliamente para evaluar la recuperación motora de los músculos controlados por el MN16,,27. Para garantizar la uniformidad y reproducibilidad de los datos obtenidos con esta prueba, se recomienda aplicar la Prueba de Agarre utilizando la metodología bien establecida propuesta por Bertelli et al.16. Sin embargo, el protocolo actual difiere en que no inmoviliza rutinariamente la pata contralateral para evitar tensiones indebidas11,27. También hay que señalar que otros autores, después de inmovilizar la pata no lesionada, evalúan cuantitativamente la prueba de agarre utilizando un dinamómetro o una escala27,56. Sin embargo, esta evaluación cuantitativa puede verse afectada por la fuerza que el investigador aplica a la cola de la rata26. Además, es difícil distinguir entre la fuerza generada por los músculos flexores digitales (únicamente internado por el MN en la rata y el objeto de la Prueba de Agarre9)de la fuerza producida por los flexores de muñeca, que incluyen el flexor carpi ulnaris que recibe su inervación del nervio cubital9,10,27. Con el fin de tratar de eludir estos posibles sesgos, este protocolo utiliza una escala ordinal similar a la escala del Consejo de Investigación Médica comúnmente utilizada para calificar la fuerza muscular en los seres humanos10,,11,62. Alternativamente, otros autores han descrito la evaluación detallada de la comprensión mediante el análisis de vídeo y un sistema de puntuación basado en vídeo11,63.
Una desventaja potencial de usar el MN en comparación con el nervio ciático es que una mayor cantidad de información está disponible con respecto a este último nervio. Esto, a su vez, puede hacer más difícil comparar los datos obtenidos con el MN con los de trabajos experimentales anteriores46,48,64. Además, el tamaño más pequeño del MN en comparación con el nervio ciático hace que la manipulación quirúrgica sea más difícil8,12,27,56,65.
Contrariamente a la metodología descrita en este documento, la evaluación de la electroneuromiografía se puede realizar utilizando electrodos monopolosos transcutáneos colocados en el brazo y en las regiones nar51. A pesar de ser menos invasivo, este método conlleva el riesgo de confusión potencial debido a la posibilidad de coestimulación del nervio cubital en la región del brazo9,,51.
La mayoría de los autores coinciden en que no todas las pruebas utilizadas en la rata proporcionan resultados concordantes, ya que la reparación del nervio periférico depende de una compleja gama de factores, que comprenden la supervivencia de las neuronas, el alargamiento y la poda axonales, la sinaptogénesis, la recuperación exitosa de los órganos sensoriales denervados y las unidades motoras, y la plasticidad cerebral7,,10,50,,66,,67.
Por último, cabe señalar que una advertencia significativa de modelos de roedores es que los nervios periféricos de rata están mucho más cerca de sus órganos finales y tienen áreas transversales mucho más pequeñas que las estructuras humanas homólogas. Sin embargo, esta diferencia de tamaño garantiza datos experimentales más rápidos en roedores, y mejores resultados generales en ratas en comparación con los seres humanos se esperan68. De hecho, varios autores advierten que se debe tener cuidado al tratar de extrapolar los datos experimentales obtenidos en la reparación de los nervios periféricos utilizando roedores a los seres humanos7,69. Los modelos de primates se consideran más comparables70. Sin embargo, su uso está asociado con las molestas restricciones éticas, logísticas y presupuestarias71.
A pesar de que el nervio ciático es el nervio más comúnmente utilizado en la investigación del nervio periférico, la rata MN presenta múltiples ventajas. Por ejemplo, las lesiones MN se asocian con una menor incidencia de contracturas articulares y automutilación de la pata afectada11,12,16,56. Significativamente, la autotomía posterior a la transección del nervio ciático afecta al 11-70% de las ratas. Esto puede hacer que las evaluaciones actuales como el índice ciático imposible14. Esto, a su vez, hace que la estimación del número de animales necesarios para obtener un poder estadístico determinado engorroso15.
Además, como el MN es más corto que el nervio ciático, la recuperación del nervio se observa antes58,,72,73,74,75,76. Además, el MN no está cubierto por masas musculares, por lo que su disección técnicamente más fácil que la del nervio ciático16. Además, el MN tiene un camino paralelo al nervio cubital en el brazo. Por lo tanto, el nervio cubital se puede utilizar fácilmente como injerto nervioso para reparar lesiones de MN. Finalmente, en los seres humanos, la mayoría de las lesiones del nervio periférico se producen en la extremidad superior, lo que apoya aún más el uso de este nervio en la rata77,78.
Podría decirse que los roedores son los animales experimentales más utilizados en el ámbito de la reparación del nervio periférico48,,79. Como se muestra, la rata MN es un modelo conveniente de lesión y reparación del nervio periférico. De hecho, existen múltiples estrategias estandarizadas disponibles para evaluar la recuperación motora y sensorial, permitiendo una comparación más fácil de los resultados36,,46,,60,,80,,81,,82. Muchos de estos métodos no son invasivos, lo que permite la evaluación diaria.
Además, la fisioterapia es parte del estándar de atención de los pacientes que se recuperan de lesiones en los nervios periféricos. Como se demuestra en este artículo, hay múltiples estrategias para proporcionar un entorno de fisioterapia postoperatoria-como a las ratas sometidas a lesiones MN4,5. Por lo tanto, este modelo es particularmente adecuado para replicar el escenario clínico, facilitando la extrapolación de resultados a la especie humana12,,27,48,56,58,83.
Como se muestra en este artículo, hay múltiples estrategias estandarizadas disponibles para evaluar la recuperación motora y sensorial en el modelo MN de la rata. La mayoría de estos son procedimientos no invasivos, lo que permite la evaluación frecuente. Además, como la mayoría de las lesiones del nervio periférico en la especie humana se producen en la extremidad superior, los ajustes de fisioterapia experimental mencionados pueden imitar más acertadamente la recuperación en el contexto clínico. Podría decirse que esto puede facilitar la extrapolación de los resultados a la especie humana, validando aún más el uso de este nervio en la rata.
The authors have nothing to disclose.
Diogo Casal recibió una beca del Programa de Educación Médica Avanzada, que es patrocinado por la Fundación Calouste Gulbenkian, Fundación Champalimaud, Ministério da Saúde e Fundación para la Ciencia y Tecnologia, Portugal. Los autores están muy agradecidos al Sr. Filipe Franco por el dibujo ilustrativo de la Figura 1. Los autores quieren agradecer la ayuda técnica del Sr. Alberto Severino en el rodaje y edición del vídeo. Por último, los autores desean agradecer a la Sra. Sara Marques su ayuda en todos los aspectos logísticos relacionados con la adquisición y el mantenimiento de animales.
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