Summary

Экспериментальные Стратегии перекрытия больших Tissue Пробелы в спинном мозге после поврежденном спинном острого и хронического поражения

Published: April 05, 2016
doi:

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

После травмы спинного мозга (SCI) шрамом форм в ядре поражения, которое препятствует регенерации аксонов. Преодолевая месте повреждения после инсульта спинного мозга, опухоли резекций или дефектов тканей в результате травматических несчастных случаев могут помочь в облегчении общего восстановления тканей, а также восстановительный рост нервных волокон в и за пределы пораженного участка. представлены две экспериментальные стратегии лечения: (1) имплантация романа microconnector устройства в остро и полностью перерезана спинного мозга грудного отдела крысы к реадаптироваться разорвала спинного пни шнур ткани, и (2) заполнение полиэтиленгликоль сайта SCI хронически повреждениями крыс после рубец резекция. Хроническое повреждение спинного мозга в этой модели является полная перерезка спинного мозга, который был нанесен за 5 недель до начала лечения. Оба метода в последнее время достигнуты весьма обнадеживающие результаты и способствовало аксонов отрастание, благоприятное клеточного вторжения и функциональные улучшенияв моделях грызунов травмы спинного мозга.

Механическая система microconnector (ММС) является система многоканальной состоит из полиметилметакрилата (ПММА) с системой труб на выходе применить отрицательное давление к Mms Просвет, таким образом, потянув спинного мозга пни в сотовый структурированное отверстия. После того, как его имплантации в зазор ткани 1 мм ткань всасывается в устройство. Кроме того, внутренние стенки ммс являются микроструктурированная для лучшей адгезии тканей.

В случае хронического травмы спинного мозга подход, травмы спинного мозга ткани – в том числе площадь поражения рубцовой заполненные – иссекают на площади 4 мм в длину. После микрохирургической резекции рубцовой полученную полость заполнена полиэтиленгликолем (ПЭГ 600) , который был найден , чтобы обеспечить отличный субстрат для клеточного вторжения, реваскуляризации, регенерации аксонов и даже компактный ремиелинизации в естественных условиях.

Introduction

Травматический повреждение спинного мозга приводит не только к потере аксонов , но это приводит к дальнейшему тканевых дефектов , которые мешают любые регенеративные ответы (для обзора см 1,2). Ткани спинного мозга часто теряется через вторичный дегенерации, приводящей к образованию кист или отверстий внутри и вокруг области поражения. Большинство экспериментальных терапевтических вмешательств сосредоточиться на неполных спинальных повреждений спинного мозга, как частичные рассечение, раздавить или контузии травмы с оставшимся ободе здоровой ткани. Для получения полных травм как полных transections в результате травматических несчастных случаев или хирургических вмешательств, таких как опухоли резекций, только очень ограниченные варианты лечения доступны сегодня 3,4. После полного рассечения, механиком натяжение приводит ткани в спинном культи ретракции, оставляя небольшой зазор в спинном мозге. Большинство стратегий сосредоточены на восполнить этот пробел с ткани, клетки или матрицы 5,6.

Здесь другая стратегияпредставлен, а именно реадаптации отделенных пней с использованием нового microconnector устройства 7. Для того , чтобы реадаптироваться два пни, механическая сила должна быть применена в качестве небольшого отрицательного давления для выполнения этой (Рисунок 1). Механическая система microconnector (ММС) представляет собой систему многоканальной полиметилметакрилата (ПММА) с сотовыми-образные отверстия (рис 1А) и снабжен системой выпускной трубки. Оно имплантируется в зазор тканей в результате полного рассечения спинного мозга у крыс (рис 1C). Одна трубка может быть соединена с вакуумным насосом , чтобы применить отрицательное давление к Mms (рис 1D). Давление тянет отключенных спинного мозга пни в виде пчелиных сот расселинам ммс, которые имеют микроструктурированных стенки для удержания ткани на месте , когда давление сбрасывается (Фигура 1В). Трубка может быть оставлена ​​без изменений после операции и прикреплен к осмотическому минипомпы для того,вливать вещества в активную зону поражения (рис 1E-F).

Помимо острого рассечения спинного мозга и другой тип полных результатов поражения от хирургического удаления опухоли спинного или твердого хроническое поражение шрама, приводящей к большими промежутками ткани в несколько миллиметров, которые не могут быть преодолены с помощью Mms до сих пор. Большинство пациентов с травмой спинного мозга страдают от хронических ран. У этих больных, полностью развитый рубец занимает ядро ​​поражения. Хирургическое удаление поражения рубца является концепция лечения , которая в настоящее время исследуемого после экспериментального ТСМ 8,9. В то время как сама процедура резекция может быть выполнена, не вызывая значительного дополнительного урона, разрыв в результате чего ткань необходимо преодолеть с подходящей матрицей, которая позволяет и способствует регенерации тканей и, в конкретном случае, повреждений спинного мозга, регенерации нервных волокон для поддержания и развития функций опорно-двигательного аппарата. это былообнаружили, что низкомолекулярный полиэтиленовый гликоль (ПЭГ 600), является очень подходящим материалом для этой цели. Его отсутствие иммуногенности и очень низкой вязкости позволяют плавную интеграцию в окружающую ткань. Вставка биополимера в одиночку способствует нашествию полезных клеток, в том числе эндотелиальные клетки, клетки периферической шванновских и астроциты, и – что очень важно – регенерацию и удлинение аксонов нисходящих и восходящих трактов волокна, а также их ensheathment с помощью компактного миелина 8. Установлено, что эти регенеративные ответы должны сопровождаться долговечными функциональных усовершенствований. Сочетание резекции рубцовой ткани и последующей имплантации ПЭГ 600 представляет собой безопасный и простой, но очень эффективное средство преодоления существенных дефектов спинного мозга ткани.

Protocol

Институциональные рекомендации по безопасности и комфорта животных соблюдались, и все хирургические вмешательства и до и после хирургического вмешательства по уходу за животными были предоставлены в соответствии с законом Германии о защите животных (Государственное ведомство, окружающей сред…

Representative Results

Ткань Сохранение, аксонов Перерост и функциональная выгода ММС Имплантация после острого Полная перерезка спинного мозга Показано , что острая имплантацию Mms стабилизировал полностью перерезаны пни спинного мозга и уменьшение усадки ткани (Фигура 2?…

Discussion

Здесь два различных хирургических подходов представлены для устранения пробелов ткани в спинном мозге после (1) острый полное рассечение и ММС имплантации и (2) хроническим поражением спинного мозга и фиброзной удаление рубцов плюс матрицы имплантации PEG. Обе стратегии приводят к сохра…

Divulgaciones

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

Referencias

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. Brotchi, J. Intrinsic spinal cord tumor resection. Neurosurgery. 50 (5), 1059-1063 (2002).
  5. Estrada, V., Tekinay, A., Muller, H. W. Neural ECM mimetics. Prog. Brain Res. 214, 391-413 (2014).
  6. Tetzlaff, W., et al. A Systematic Review of Cellular Transplantation Therapies for Spinal Cord Injury. J.Neurotrauma. 28 (8), 1611-1682 (2010).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Rasouli, A., et al. Resection of glial scar following spinal cord injury. J.Orthop.Res. 27 (7), 931-936 (2009).
  10. 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).

Play Video

Citar este artículo
Brazda, N., Estrada, V., Voss, C., Seide, K., Trieu, H. K., Müller, H. W. Experimental Strategies to Bridge Large Tissue Gaps in the Injured Spinal Cord after Acute and Chronic Lesion. J. Vis. Exp. (110), e53331, doi:10.3791/53331 (2016).

View Video