Farelerde bilateral brakiyal pleksus sinirlerinin prespinal yolla doğrudan anastomoz protokolünü oluşturmak için klinik cerrahiyi simüle ettik ve merkezi ve periferik sinir sistemi yaralanmalarından sonra çapraz sinir transferi üzerine rehabilitasyonun altında yatan nöral mekanizmaların çalışmasına katkıda bulunduk.
Çapraz sinir transferi cerrahisi, brakiyal pleksus avulsiyon yaralanması olan hastalarda yaralı üst ekstremitelerin onarımı için güçlü bir yaklaşım olmuştur. Son zamanlarda, bu ameliyat beyin hasarının klinik tedavisinde yaratıcı bir şekilde uygulanmış ve felçli kolun önemli ölçüde rehabilitasyonunu sağlamıştır. Ameliyat sonrası bu fonksiyonel iyileşme, periferik sensorimotor müdahalenin beyin hasarından sonra fonksiyon kaybını telafi etmek için derin nöroplastisiteyi indüklediğini düşündürmektedir; Bununla birlikte, altta yatan nöral mekanizma tam olarak anlaşılamamıştır. Bu nedenle, acil bir klinik hayvan modeli gereklidir. Burada, farelerde prespinal yolla bilateral brakiyal pleksus sinirlerinin doğrudan anastomoz protokolünü oluşturmak için klinik cerrahiyi simüle ettik. Nöroanatomik, elektrofizyolojik ve davranışsal deneyler, bu farelerin transfer edilen sinirlerinin, bozulmuş ön ayağı başarılı bir şekilde yeniden canlandırdığını ve beyin hasarından sonra motor iyileşmeyi hızlandırmaya katkıda bulunduğunu belirlemeye yardımcı oldu. Bu nedenle, fare modeli, santral ve periferik sinir sistemi yaralanmalarından sonra çapraz sinir transferi ile rehabilitasyonun altında yatan nöral mekanizmaları ortaya koymuştur.
Brakiyal pleksus (BP), kol, el ve parmaklarda duyu ve hareketten sorumlu farklı omurga segmentlerine (C5-T1) sahip beş sinirden oluşur. Bu beş BP sinirinin omurilikten çıkmasından sonra, üç sinir gövdesi oluşturmak üzere birleşirler: superior (C5 ve C6’nın birleşmesiyle oluşur), medial (C7’den) ve inferior (C8 ve T1’in dalları). Özellikle trafik kazalarına bağlı ciddi yaralanmalar sıklıkla BP sinir köklerinin avülsiyonuna yol açar ve bu işlev bozukluğu hastalar üzerinde yıkıcı bir etkiye sahiptir1. Güçlü bir klinik yaklaşım olarak, yaralanan sinir uçlarını BP’nin sağlıklı tarafına yeniden bağlayarak BP’ye avulsiyon yaralanmalarını onarmak için çapraz sinir transferi cerrahisi yapılmıştır 2,3. Bu ameliyat, yaralı ellerin fonksiyonel iyileşmesi ve her iki hemisferde sensorimotor korteksin doğrudan yeniden düzenlenmesi ile sonuçlanır4. Hayvan çalışmaları, sinir transferini geçtikten sonra kortikal devrelerde şiddetli yeniden yapılanmanın indüklendiğini ortaya koymuştur5. Periferik sensorimotor modifikasyon, olgun beynin hareketsiz plastisitesini yeniden aktive edebildiğinden, çapraz sinir transferi cerrahisi de beyin yaralanmalarını onarmada büyük potansiyel sergiler6.
Son zamanlarda, merkezi sinir sistemi ile ilgili problemler için yeni bir periferik sinir değişikliği stratejisi olarak çapraz sinir transferinin yaratıcı kullanım olasılığını doğruladık. Beyin hasarı sonrası hastada C7 sinirinin felçli olmayan taraftan felçli tarafa aktarılarak felçli kolun belirgin fonksiyonel iyileşmesini sağlamak için bir tür geçiş siniri transferi ameliyatı olan kontralateral servikal yedinci sinir transferi (CC7) uygulandı7. Bu cerrahi operasyonun benzersiz bir özelliği, felçli üst ekstremitenin duyusal ve motor sinyallerinin “sol-sağ çaprazlama” yer değiştirmiş sinir yoluyla kontralezyonel hemisfere iletilmesidir. Özellikle, CC7 cerrahisinin neden olduğu fonksiyonel iyileşme, C7 sinirinin kendisinin innerve ettiği fonksiyonla sınırlı değildir8. Ek olarak, CC7 cerrahisi sadece serebral palsili çocukları tedavi etmek için değil, aynı zamanda orta yaşlı ve yaşlı inme hastalarında rehabilitasyon sağlamak için de kullanılabilir. Bu nedenle, çapraz sinir transferinin, periferik sensorimotor sistemi modüle ederek beyin hasarından motor iyileşmeyi hızlandırmak için nöroplastisiteyi uyarabileceğine inanmak için yeterli neden vardır.
Çapraz sinir transferi cerrahisi hem brakiyal pleksus yaralanmalarının (BPI) hem de beyin yaralanmalarının klinik tedavisinde önemli bir rehabilitasyon sağlamış olsa da, bu cerrahinin altında yatan nöral mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır. Klinik özelliklere sahip uygun bir hayvan modelinin olmaması, iç mekanizmaların incelenmesini kısıtlamıştır. Geleneksel olarak, klinikte, C7 sinir kökü lezyonun kontralaterali bir sinir grefti (örneğin, ulnar sinir, sural sinir veya safen siniri) yoluyla yaralı tarafa aktarılır ve etkilenen brakiyal pleksus (örneğin, median sinir, C7 kökü veya alt gövde) ile bağlantılıdır2,3,9. Bu ameliyatın nispeten yeni bir modifikasyonu, etkilenmemiş C7 kökünün, herhangi bir boşluk olmaksızın prespinal yol yoluyla doğrudan etkilenen C7 sinirine aktarılmasını içerir ve bu da optimal bir çözümönerir 7. Şu anda, fareler hücre tipi özgüllüğü ve genetik suş çeşitliliğinde bir avantaj sergilemektedir ve nörofizyolojik mekanizmaları incelemek için daha uygundur. Bu nedenle, farelerde bilateral C7 sinir köklerinin prespinal yolla doğrudan anastomozu için bir protokol oluşturmak ve çapraz sinir transferi üzerine rehabilitasyonun altında yatan nöral mekanizmaların incelenmesine katkıda bulunmak için klinik cerrahi simüle edildi.
Klinikte, brakiyal pleksus avulsiyon yaralanması olan hastaları ve inme ve TBI 7,9,12 gibi beyin hasarından sonra çapraz sinir transferi cerrahisi kullanılmıştır. Özellikle, beyin hasarı, epilepsi, beyin fıtığı ve enfeksiyon dahil olmak üzere çeşitli komplikasyonlara yol açabilen ciddi bir nörolojik durumdur13. Tek taraflı beyin hasarı olan tüm hastalar CC7 ameliyatı için uygun değildir. Genel olarak, kronik evrede (yaralanmadan 6 ay sonra) santral hemiplejisi olan hastalarda, beyin ödeminin etkisinden mümkün olduğunca kaçınmak için CC7 ameliyatı yapılmıştır. Beyin yaralanmaları sonrası kognitif bozukluk ve kuadripleji hastaları CC7 cerrahisi tedavisinin dışında tutulur.
Çoğu çalışma, kontralateral C7 sinir kökünü transfer etmek için subkutan bir yaklaşım ve sural veya ulnar sinir grefti anastomozu kullandığını bildirmiştir14,15. Bununla birlikte, bu tür yöntemlerle sinir rejenerasyonu altı ay gerektirir, bu da motor iyileşme sürecini engelleyebilir ve hatta beyin plastisitesini potansiyel olarak etkileyebilir14. Önceki çalışmalarda, sıçanlarda kontralateral C7 transferi yapıldı ve bilateral C7 siniri, interpozisyonel otogreftli sural sinirin 4 ipliği aracılığıyla kullanıldı. Bununla birlikte, farelerde prespinal yolla C7 sinir transferi bildirilmemiştir. Farelerde modifiye prespinal yolun CC7 cerrahisini uyguladık ve C7 sinir transferinden sonra fonksiyonel iyileşme hızını doğruladık. Bu çalışmada, prespinal yoldan kontralateral C7 sinir transferi, ameliyattan bir ay sonra felçli uzuv fonksiyonunu iyileştirdi ve sinir greftli hayvan modelinin daha kısa iyileşme süresini yansıttı. Bu nedenle, bu model klinik durumları tam olarak simüle edebilir ve daha ileri deneyler için temel oluşturabilir.
Sinir kökünün nasıl kesileceği ve riskin nasıl azaltılacağı C7 transferi için önemli konulardır. İnsanlardan farklı olarak, farenin brakiyal pleksusu göğüste klavikula 5,16’nın altında bulunur. Bu nedenle, erişim stratejisinin C7 sinirinin ve omurganın kökünün gözlemlenmesine izin verecek şekilde değiştirilmesi gerekiyordu17. Sternotomi güvenli ve etkili bir operatif yaklaşımdır ve kardiyotorasik cerrahide fare deneylerinde yaygın olarak uygulanır18,19. C6 lamina ventrali de sinirlerin aktarılmasına engel teşkil eder. Bu nedenle, transfer mesafesini kısaltmak için C7 sinir kökünü incelemek ve C6 lamina ventralini kesmek için sternotomi ameliyatı yapıldı.
Prespinal yol, sinir transferi cerrahisinin doğrudan anastomozunun başarı oranını önemli ölçüde artırabilse de, tüm fareler doğrudan anastomoz edilemez. Bu, esas olarak bu farelerdeki anatomik farklılıklardan kaynaklanmaktadır. Orta gövde (C7 siniri), intervertebral foramenlere çok yakın bir yerde üst veya alt gövde ile birleşir. Bu nedenle, hasat için mevcut olan C7 sinirlerinin uzunluğu yetersizdir. Şu anda, tek yaklaşım sinir nakli veya farelerin değiştirilmesidir. Bu model tipik olarak 8 haftalık farelerde (20-25 g) kullanılır, çünkü fareler olgundur ve C7 sinirleri ele alınabilecek yeterli boyuttadır. Bu cerrahi protokol genç fareler için de geçerli olsa da, genç farelerde operasyonun zorluğu önemli ölçüde artacaktır.
TBI + CC7 grubundaki farelerin ön ayak motor fonksiyonu bir ay ve iki ayda önemli ölçüde artmıştır, bu da transfer edilen C7 sinirinin bozulmuş ön ayağın iyileşmesine katkıda bulunduğunu düşündürmektedir. Remiyelinasyon, fonksiyonel nöral iyileşme için kritik öneme sahiptir. Daha önce yapılan bir çalışma, yaralı sinirlerin miyelin kılıflarının bir ay sonra yenilendiğini gösterdi, bu sonuçlarla tutarlıolarak 20. Burada, aktarılan sinir yavaş yavaş olgunlaştı ve bu da davranış testi ile tutarlıydı. Sinir transferinden sonra fonksiyonel iyileşme oranını daha fazla test etmek için elektromiyografi kullanıldı. Sonuçlar, transfer edilen sinirin ameliyattan 4 hafta sonra etkilenen kası innerve ettiğini gösterdi. Özellikle, bu çalışma, çapraz sinir transferi ameliyatından sonra doğrudan anastomoz ile reinnervasyonun zaman noktasını belirleyen ilk çalışmadır.
Özetle, farelerde bilateral brakiyal pleksus sinirlerinin prespinal yolla doğrudan anastomozu için bir protokol oluşturmak için klinik cerrahiyi simüle ettik ve yer değiştiren sinirin işlevini doğruladık. Fare modeli, santral ve periferik sinir sistemi yaralanmalarından sonra çapraz sinir transferi ile rehabilitasyonun altında yatan nöral mekanizmaların aydınlatılmasına katkıda bulunmuştur.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82071406, 81902296 ve 81873766) tarafından desteklenmiştir.
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 |