ביצענו סימולציה של ניתוח קליני כדי לקבוע פרוטוקול של אנסטומוזה ישירה של עצבי מקלעת הזרוע הדו-צדדית דרך המסלול הקדם-שדרתי בעכברים, ותרמנו לחקר המנגנונים העצביים העומדים בבסיס השיקום בעת מעבר עצבי חוצה לאחר פגיעות במערכת העצבים המרכזית וההיקפית.
ניתוח מעבר עצבים היה גישה רבת עוצמה לתיקון גפיים עליונות פגועות בחולים עם פציעות מקלעת הזרוע. לאחרונה, ניתוח זה יושם באופן יצירתי בטיפול קליני בפגיעה מוחית והשיג שיקום משמעותי של הזרוע המשותקת. התאוששות תפקודית זו לאחר הניתוח מצביעה על כך שהתערבות סנסומוטורית היקפית גורמת לנוירופלסטיות עמוקה כדי לפצות על אובדן התפקוד לאחר נזק מוחי; עם זאת, המנגנון העצבי הבסיסי אינו מובן היטב. לכן, נדרש מודל קליני של בעלי חיים. כאן, ביצענו סימולציה של ניתוח קליני כדי לקבוע פרוטוקול של אנסטומוזה ישירה של עצבי מקלעת הזרוע הדו-צדדית דרך המסלול הקדם-שדרתי בעכברים. ניסויים נוירואנטומיים, אלקטרופיזיולוגיים והתנהגותיים סייעו לזהות כי העצבים המועברים של עכברים אלה הצליחו לעצב מחדש את הגפה הקדמית הפגועה ותרמו להאצת ההתאוששות המוטורית לאחר פגיעה מוחית. לכן, מודל העכבר חשף את המנגנונים העצביים העומדים בבסיס השיקום בעת חציית מעבר עצבי לאחר פגיעות במערכת העצבים המרכזית וההיקפית.
המקלעת הברכיאלית (BP) מורכבת מחמישה עצבים בעלי מקטעי עמוד שדרה שונים (C5-T1) האחראים על תחושה ותנועה בזרוע, ביד ובאצבעות. לאחר יציאתם של חמשת עצבי BP אלה מחוט השדרה, הם מתמזגים ויוצרים שלושה גזעי עצבים: העליון (שנוצר על ידי מיזוג של C5 ו- C6), המדיאלי (מ- C7) והנחות (ענפים של C8 ו- T1). פציעות חמורות, במיוחד עקב תאונות דרכים, מובילות לעיתים קרובות לפגיעה בשורשי העצבים של BP, ולתפקוד לקוי כזה יש השפעה הרסנית על חולים1. כגישה קלינית רבת עוצמה, ניתוח העברת עצבים חוצה בוצע כדי לתקן פציעות avulsion BP על ידי חיבור מחדש של קצות העצבים הפגועים לצד הבריא של BP 2,3. ניתוח זה מביא לשיפור תפקודי של ידיים פגועות וארגון מחדש ישיר של קליפת המוח התחושתית-תנועתית בשתי ההמיספרות בחולים4. מחקרים בבעלי חיים גילו כי ארגון מחדש דרסטי במעגלים בקליפת המוח נגרם לאחר חציית העברה עצבית5. מכיוון ששינוי סנסומוטורי היקפי יכול להפעיל מחדש את הפלסטיות הרדומה של המוח הבוגר, ניתוח מעבר עצבי חוצה גם הוא פוטנציאל גדול בתיקון פגיעות מוחיות6.
לאחרונה, אישרנו את האפשרות של שימוש יצירתי במעבר עצבי חוצה כאסטרטגיה חדשה לשינוי עצבים היקפיים לבעיות במערכת העצבים המרכזית. סוג של ניתוח העברת עצבים חוצים, העברת עצב שביעי צווארית נגדית (CC7), יושם כדי להשיג התאוששות תפקודית משמעותית של הזרוע המשותקת על ידי העברת עצב C7 מהצד הלא משותק לצד המשותק אצל המטופל לאחר פגיעה מוחית7. מאפיין ייחודי של פעולה כירורגית זו הוא שהאותות התחושתיים והמוטוריים של הגפיים העליונות המשותקות מתקשרים לחצי הכדור הקונטרלסיונלי דרך העצב העקור “שמאל-ימין”. יש לציין כי ההתאוששות התפקודית הנגרמת על ידי ניתוח CC7 אינה מוגבלת לתפקוד העצבני על ידי עצב C7 עצמו8. בנוסף, ניתוח CC7 יכול לשמש לא רק לטיפול בילדים עם שיתוק מוחין, אלא גם כדי להשיג שיקום בחולי שבץ בגיל העמידה וקשישים. לכן, יש מספיק סיבות להאמין כי מעבר עצבי יכול לעורר נוירופלסטיות כדי להאיץ את ההתאוששות המוטורית מנזק מוחי על ידי אפנון המערכת הסנסומוטורית ההיקפית.
למרות שניתוח מעבר עצבי חצוי השיג שיקום משמעותי בטיפול הקליני הן בפציעות מקלעת הזרוע (BPI) והן בפגיעות מוחיות, המנגנונים העצביים העומדים בבסיס ניתוח זה עדיין אינם מובנים היטב. היעדר מודל מתאים לבעלי חיים בעל מאפיינים קליניים הגביל את המחקר של מנגנונים פנימיים. באופן מסורתי, במרפאה, שורש העצב C7 הנוגד את הנגע מועבר לצד הפגוע דרך שתל עצבי (למשל, עצב אולנרי, עצב סוראלי או עצב ספנוס) ומחובר למקלעת הברכיאלית הפגועה (למשל, עצב מדיאני, שורש C7 או גזע תחתון)2,3,9. שינוי חדש יחסית של ניתוח זה כרוך בהעברת שורש C7 שלא נפגע ישירות לעצב C7 הפגוע דרך המסלול הקדם-שדרתי ללא כל רווח, מה שמציע פתרון אופטימלי7. כיום, עכברים מפגינים יתרון בספציפיות סוג התא ובמגוון הזנים הגנטיים והם מתאימים יותר לחקר מנגנונים נוירופיזיולוגיים. לפיכך, בוצע סימולציה של ניתוח קליני כדי לקבוע פרוטוקול לאנסטומוזה ישירה של שורשי עצב C7 דו-צדדיים דרך המסלול הקדם-שדרתי בעכברים ולתרום לחקר המנגנונים העצביים העומדים בבסיס השיקום בעת חציית העברה עצבית.
במרפאה נעשה שימוש בניתוח העברת עצבים צולבים לטיפול בחולים עם פגיעה במקלעת הזרוע ולאחר נזק מוחי, כגון שבץ מוחי ופגיעה מוחית טראומטית 7,9,12. יש לציין כי נזק מוחי הוא מצב נוירולוגי חמור שיכול להוביל למספר סיבוכים, כולל אפילפסיה, בקע מוחי וזיהום13. לא כל החולים עם פגיעה מוחית חד צדדית מתאימים לניתוח CC7. באופן כללי, ניתוח CC7 בוצע בחולים עם המיפלגיה מרכזית בשלב הכרוני (6 חודשים לאחר הפציעה) כדי למנוע את ההשפעה של בצקת מוחית ככל האפשר. חולים עם ליקוי קוגניטיבי וקוודריפלגיה לאחר פגיעות מוחיות אינם נכללים בטיפול בניתוח CC7.
רוב המחקרים דיווחו על שימוש בגישה תת עורית ואנסטומוזה של השתלת עצב סוראלי או אולנרי כדי להעביר את שורש העצב C7 הנגדי14,15. עם זאת, התחדשות עצבית בשיטות כאלה דורשת שישה חודשים, מה שיכול לעכב את תהליך ההתאוששות המוטורית ואף להשפיע על גמישות המוח14. במחקרים קודמים בוצעה העברה קונטרלטרלית של C7 בחולדות, ונעשה שימוש בעצב C7 הדו-צדדי דרך 4 גדילים של העצב הסוראלי האוטו-מושתל האינטרפוזיציוני. עם זאת, לא היו דיווחים על העברת עצבים C7 דרך המסלול הקדם-שדרתי בעכברים. ביצענו ניתוח CC7 של המסלול הקדם-שדרתי השונה בעכברים ווידאנו את מהירות ההתאוששות התפקודית לאחר העברת עצבים C7. במחקר זה, העברת עצב C7 קונטרלטרלי דרך המסלול הקדם-שדרתי שיפרה את תפקוד הגפיים המשותקות חודש לאחר הניתוח, ומשקפת זמן החלמה קצר יותר של מודל בעלי החיים המושתלים בעצב. לכן, מודל זה יכול לדמות במדויק מצבים קליניים ולהניח את הבסיס לניסויים נוספים.
כיצד לנתח את שורש העצב ולהפחית את הסיכון הם נושאים חיוניים להעברת C7. שלא כמו אצל בני אדם, מקלעת הזרוע של העכבר ממוקמת בחזה מתחת לעצם הבריח 5,16. לכן, היה צורך לשנות את אסטרטגיית הגישה כדי לאפשר תצפית על שורש עצב C7 ועמוד השדרה17. סטרנטומיה היא גישה ניתוחית בטוחה ויעילה והיא מיושמת בדרך כלל בניסויים בעכברים בניתוחי לב-חזה18,19. C6 lamina ventrali הוא גם מכשול להעברת עצבים. לפיכך, בוצע ניתוח סטרנטומיה כדי לנתח את שורש העצב C7 ולנתק את C6 lamina ventrali כדי לקצר את מרחק ההעברה.
למרות שהמסלול הקדם-שדרתי יכול להגדיל באופן משמעותי את שיעור ההצלחה של אנסטומוזה ישירה של ניתוח העברת עצבים, לא כל העכברים ניתנים לאנסטומוזה ישירות. זאת בעיקר בשל ההבדלים האנטומיים בעכברים אלה. הגו האמצעי (עצב C7) מתמזג עם הגזע העליון או התחתון במיקום קרוב מאוד לפתח הבין חולייתי. לפיכך, אורך עצבי C7 הזמינים לקציר אינו מספיק. כיום, הגישה היחידה היא השתלת עצבים או החלפת עכברים. מודל זה משמש בדרך כלל בעכברים בני 8 שבועות (20-25 גרם), מכיוון שהעכברים בוגרים ועצבי C7 בגודל מתאים לטיפול. למרות שפרוטוקול כירורגי זה חל גם על עכברים צעירים, רמת הקושי של הניתוח תגדל משמעותית בעכברים צעירים.
התפקוד המוטורי של הגפיים הקדמיות של עכברים בקבוצת TBI + CC7 גדל באופן משמעותי לאחר חודש וחודשיים, דבר המצביע על כך שעצב C7 המועבר תרם להחלמה של הגפה הקדמית הפגועה. רמיאלינציה היא קריטית להתאוששות עצבית תפקודית. מחקר קודם הראה כי מעטפת המיאלין של עצבים פגועים התחדשה לאחר חודש, בהתאם לתוצאות אלה20. כאן, העצב המועבר הבשיל בהדרגה, אשר היה עקבי עם המבחן ההתנהגותי. אלקטרומיוגרפיה שימשה לבדיקה נוספת של קצב ההתאוששות התפקודית לאחר העברת עצבים. התוצאות הראו כי העצב המועבר עצבב את השריר הפגוע 4 שבועות לאחר הניתוח. יש לציין כי מחקר זה הוא הראשון לקבוע את נקודת הזמן של עצבוב מחדש עם אנסטומוזה ישירה לאחר ניתוח העברת עצבים.
לסיכום, ביצענו סימולציה של ניתוח קליני כדי לקבוע פרוטוקול לאנסטומוזה ישירה של עצבי מקלעת הזרוע הדו-צדדית דרך המסלול הקדם-שדרתי בעכברים ואישרנו את תפקוד העצב העקור. מודל העכבר תרם להבהרת המנגנונים העצביים העומדים בבסיס השיקום בעת חציית מעבר עצבי לאחר פגיעות במערכת העצבים המרכזית וההיקפית.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (82071406, 81902296 ו-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 |