Simulamos a cirurgia clínica para estabelecer um protocolo de anastomose direta dos nervos do plexo braquial bilateral por via pré-espinhal em camundongos, contribuindo para o estudo dos mecanismos neurais subjacentes à reabilitação ao cruzar a transferência nervosa após lesões do sistema nervoso central e periférico.
A cirurgia de transferência de cruzamento de nervos tem sido uma abordagem poderosa para reparar membros superiores lesados em pacientes com lesões por avulsão do plexo braquial. Recentemente, esta cirurgia foi criativamente aplicada no tratamento clínico da lesão cerebral e conseguiu substancial reabilitação do braço paralisado. Essa recuperação funcional após a cirurgia sugere que a intervenção sensório-motora periférica induz neuroplasticidade profunda para compensar a perda de função após lesão cerebral; no entanto, o mecanismo neural subjacente é pouco compreendido. Portanto, um modelo clínico animal emergente é necessário. Aqui, simulamos a cirurgia clínica para estabelecer um protocolo de anastomose direta dos nervos do plexo braquial bilateral pela via pré-espinhal em camundongos. Experimentos neuroanatômicos, eletrofisiológicos e comportamentais ajudaram a identificar que os nervos transferidos desses camundongos reinervaram com sucesso o membro anterior comprometido e contribuíram para acelerar a recuperação motora após lesão cerebral. Portanto, o modelo em camundongos revelou os mecanismos neurais subjacentes à reabilitação ao cruzar a transferência de nervos após lesões do sistema nervoso central e periférico.
O plexo braquial (PB) é composto por cinco nervos com diferentes segmentos espinhais (C5-T1) responsáveis pela sensação e movimento no braço, mão e dedos. Após a saída desses cinco nervos do PB da medula espinhal, eles se fundem para formar três troncos nervosos: o superior (formado pela fusão de C5 e C6), medial (de C7) e inferior (ramos de C8 e T1). Lesões graves, principalmente decorrentes de acidentes de trânsito, muitas vezes levam à avulsão das raízes nervosas do PB, e tal disfunção tem efeito devastador nos pacientes1. Como uma poderosa abordagem clínica, a cirurgia de transferência cruzada de nervos tem sido realizada para reparar lesões avulsionais no PB, reconectando as extremidades nervosas lesadas ao lado saudável do PB 2,3. Essa cirurgia resulta em melhora funcional das mãos lesadas e reorganização direta do córtex sensório-motor em ambos os hemisférios nos pacientes4. Estudos em animais revelaram que uma drástica reorganização nos circuitos corticais foi induzida após a transferência nervosa cruzada5. Como a modificação sensório-motora periférica pode reativar a plasticidade dormente do cérebro maduro, a cirurgia de transferência de nervo cruzado também apresenta grande potencial na reparação de lesões cerebrais6.
Recentemente, confirmamos a possibilidade do uso criativo da transferência de nervos cruzados como uma nova estratégia de mudança de nervo periférico para problemas com o sistema nervoso central. Um tipo de cirurgia de transferência do nervo cruzado, a transferência do sétimo nervo cervical contralateral (CC7), foi aplicada para obter recuperação funcional significativa do braço paralisado por meio da transferência do nervo C7 do lado não paralisado para o lado paralisado no paciente após lesão cerebral7. Uma característica única desta operação cirúrgica é que os sinais sensoriais e motores da extremidade superior paralisada se comunicavam com o hemisfério contralesional através do nervo deslocado “cruzamento esquerda-direita”. Notadamente, a recuperação funcional causada pela cirurgia de CC7 não se limita à função inervada pelo próprio nervo C78. Além disso, a cirurgia CC7 pode ser usada não apenas para tratar crianças com paralisia cerebral, mas também para alcançar a reabilitação em pacientes de AVC de meia-idade e idosos. Portanto, há razões suficientes para acreditar que a transferência nervosa cruzada pode estimular a neuroplasticidade para acelerar a recuperação motora de danos cerebrais por meio da modulação do sistema sensório-motor periférico.
Embora a cirurgia de transferência de cruzamento de nervo tenha alcançado reabilitação substancial no tratamento clínico das lesões do plexo braquial (BPI) e cerebrais, os mecanismos neurais subjacentes a essa cirurgia permanecem pouco compreendidos. A falta de um modelo animal adequado com características clínicas tem restringido o estudo de mecanismos internos. Tradicionalmente, na clínica, a raiz nervosa de C7 contralateral à lesão é transferida para o lado lesado através de um enxerto de nervo (por exemplo, nervo ulnar, nervo sural ou nervo safeno) e conectada com o plexo braquial afetado (por exemplo, nervo mediano, raiz de C7 ou tronco inferior)2,3,9. Uma modificação relativamente nova dessa cirurgia envolve a transferência direta da raiz C7 não afetada para o nervo C7 afetado pela via pré-espinhal, sem qualquer gap, sugerindo uma solução ótima7. Atualmente, camundongos exibem uma vantagem na especificidade do tipo celular e diversidade de linhagens genéticas e são mais adequados para estudar mecanismos neurofisiológicos. Assim, a cirurgia clínica foi simulada para estabelecer um protocolo de anastomose direta de raízes nervosas C7 bilaterais por via pré-espinhal em camundongos e contribuir para o estudo dos mecanismos neurais subjacentes à reabilitação ao cruzar a transferência nervosa.
Na clínica, a cirurgia de transferência cruzada de nervos tem sido utilizada para tratar pacientes com lesão da avulsão do plexo braquial e após lesão cerebral, como acidente vascular cerebral e TCE 7,9,12. Notadamente, a lesão cerebral é uma condição neurológica grave que pode levar a várias complicações, incluindo epilepsia, hérnia cerebral e infecção13. Nem todos os pacientes com lesão cerebral unilateral são adequados para a cirurgia CC7. Em geral, a cirurgia de CC7 tem sido realizada em pacientes com hemiplegia central na fase crônica (6 meses após a lesão) para evitar ao máximo a influência do edema cerebral. Pacientes com comprometimento cognitivo e tetraplegia após lesões cerebrais são excluídos do tratamento para cirurgia CC7.
A maioria dos estudos relata o uso de abordagem subcutânea e anastomose com enxerto de nervo sural ou ulnar para transferência da raiz nervosa de C7contralateral14,15. Entretanto, a regeneração nervosa por esses métodos requer seis meses, o que pode dificultar o processo de recuperação motora e até mesmo potencialmente influenciar a plasticidade cerebral14. Em estudos anteriores, a transferência de C7 contralateral foi realizada em ratos, e o nervo C7 bilateral foi usado através de 4 fitas do nervo sural autoenxertado interposicional. No entanto, não houve relatos de transferência do nervo C7 pela via pré-espinhal em camundongos. Realizamos a cirurgia CC7 da via pré-espinhal modificada em camundongos e verificamos a velocidade de recuperação funcional após a transferência do nervo C7. Neste estudo, a transferência do nervo C7 contralateral por via pré-espinhal melhorou a função do membro paralisado um mês após a cirurgia, refletindo um menor tempo de recuperação do modelo animal enxertado de nervo. Portanto, esse modelo poderia simular com precisão situações clínicas e lançar as bases para novos experimentos.
Como dissecar a raiz nervosa e reduzir o risco são questões essenciais para a transferência de C7. Ao contrário do ser humano, o plexo braquial do camundongo está localizado no tórax, abaixo da clavícula5,16. Portanto, a estratégia de acesso teve que ser alterada para permitir a observação da raiz do nervo C7 e da colunavertebral 17. A esternotomia é uma abordagem operatória segura e eficaz, sendo comumente aplicada em experimentos em camundongos em cirurgia cardiotorácica18,19. A lâmina ventrali C6 também é um obstáculo à transferência de nervos. Assim, a esternotomia cirúrgica foi realizada para dissecar a raiz nervosa de C7 e cortar a lâmina ventral de C6 para encurtar a distância de transferência.
Embora a via pré-espinhal possa aumentar significativamente a taxa de sucesso da anastomose direta na cirurgia de transferência de nervo, nem todos os camundongos podem ser anastomosados diretamente. Isso se deve principalmente às diferenças anatômicas nesses camundongos. O tronco médio (nervo C7) funde-se com o tronco superior ou inferior em uma localização muito próxima ao forame intervertebral. Assim, o comprimento dos nervos C7 disponíveis para a coleta é insuficiente. Atualmente, a única abordagem é o transplante de nervo ou substituição de camundongos. Este modelo é tipicamente empregado em camundongos com 8 semanas de idade (20-25 g), pois os camundongos são maduros e os nervos C7 são de tamanho adequado para serem manuseados. Embora este protocolo cirúrgico também seja aplicável a camundongos jovens, a dificuldade da operação aumentará significativamente em camundongos mais jovens.
A função motora do membro torácico de camundongos do grupo TCE + CC7 aumentou significativamente em um mês e dois meses, sugerindo que o nervo C7 transferido contribuiu para a recuperação do membro torácico comprometido. A remielinização é fundamental para a recuperação neural funcional. Estudo anterior mostrou que as bainhas de mielina dos nervos lesados se regeneraram após um mês, concordando com esses resultados20. Aqui, o nervo transferido amadureceu gradualmente, o que foi consistente com o teste comportamental. A eletromiografia foi usada para testar a taxa de recuperação funcional após a transferência nervosa. Os resultados demonstraram que o nervo transferido inervava o músculo afetado 4 semanas após a operação. Notavelmente, este estudo é o primeiro a determinar o ponto de tempo de reinervação com uma anastomose direta após a cirurgia de transferência de nervo cruzado.
Em resumo, simulamos a cirurgia clínica para estabelecer um protocolo de anastomose direta dos nervos do plexo braquial bilateral por via pré-espinhal em camundongos e confirmamos a função do nervo deslocado. O modelo murino contribuiu para a elucidação dos mecanismos neurais subjacentes à reabilitação ao cruzar a transferência nervosa após lesões do sistema nervoso central e periférico.
The authors have nothing to disclose.
Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (82071406, 81902296 e 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 |