Abbiamo simulato la chirurgia clinica per stabilire un protocollo di anastomosi diretta dei nervi bilaterali del plesso brachiale attraverso la via prespinale nei topi, contribuendo allo studio dei meccanismi neurali alla base della riabilitazione dopo il trasferimento nervoso incrociato dopo lesioni del sistema nervoso centrale e periferico.
L’intervento chirurgico di trasferimento del nervo incrociato è stato un approccio potente per la riparazione degli arti superiori feriti nei pazienti con lesioni da avulsione del plesso brachiale. Recentemente, questo intervento chirurgico è stato applicato in modo creativo nel trattamento clinico delle lesioni cerebrali e ha ottenuto una sostanziale riabilitazione del braccio paralizzato. Questo recupero funzionale dopo l’intervento chirurgico suggerisce che l’intervento sensomotorio periferico induce una profonda neuroplasticità per compensare la perdita di funzionalità dopo un danno cerebrale; Tuttavia, il meccanismo neurale sottostante è poco compreso. Pertanto, è necessario un modello animale clinico emergente. Qui, abbiamo simulato la chirurgia clinica per stabilire un protocollo di anastomosi diretta dei nervi bilaterali del plesso brachiale attraverso la via prespinale nei topi. Esperimenti neuroanatomici, elettrofisiologici e comportamentali hanno contribuito a identificare che i nervi trasferiti di questi topi hanno reinnervato con successo l’arto anteriore compromesso e hanno contribuito ad accelerare il recupero motorio dopo una lesione cerebrale. Pertanto, il modello murino ha rivelato i meccanismi neurali alla base della riabilitazione dopo il trasferimento del nervo incrociato dopo lesioni del sistema nervoso centrale e periferico.
Il plesso brachiale (BP) è costituito da cinque nervi con diversi segmenti spinali (C5-T1) responsabili della sensazione e del movimento del braccio, della mano e delle dita. Dopo l’uscita di questi cinque nervi BP dal midollo spinale, si fondono per formare tre tronchi nervosi: il superiore (formato dalla fusione di C5 e C6), mediale (da C7) e inferiore (rami di C8 e T1). Le lesioni gravi, soprattutto a causa di incidenti stradali, spesso portano all’avulsione delle radici nervose della pressione arteriosa e tale disfunzione ha un effetto devastante sui pazienti1. Come potente approccio clinico, è stato eseguito un intervento chirurgico di trasferimento del nervo incrociato per riparare le lesioni da avulsione alla pressione arteriosa ricollegando le estremità nervose lesionate al lato sano della pressione arteriosa 2,3. Questo intervento chirurgico si traduce in miglioramenti funzionali delle mani lesionate e nella riorganizzazione diretta della corteccia sensomotoria in entrambi gli emisferi nei pazienti4. Gli studi sugli animali hanno rivelato che una drastica riorganizzazione nei circuiti corticali è stata indotta dopo aver attraversato il trasferimento nervoso5. Poiché la modificazione sensomotoria periferica può riattivare la plasticità dormiente del cervello maturo, anche la chirurgia di trasferimento del nervo incrociato mostra un grande potenziale nella riparazione delle lesioni cerebrali6.
Recentemente, abbiamo confermato la possibilità dell’uso creativo del trasferimento nervoso incrociato come nuova strategia di cambiamento dei nervi periferici per i problemi con il sistema nervoso centrale. Un tipo di intervento chirurgico di trasferimento del nervo incrociato, il trasferimento controlaterale del settimo nervo cervicale (CC7), è stato applicato per ottenere un significativo recupero funzionale del braccio paralizzato trasferendo il nervo C7 dal lato non paralizzato al lato paralizzato nel paziente dopo una lesione cerebrale7. Una caratteristica unica di questa operazione chirurgica è che i segnali sensoriali e motori dell’arto superiore paralizzato comunicavano all’emisfero controlesionale attraverso il nervo spostato “incrocio sinistra-destra”. In particolare, il recupero funzionale causato dalla chirurgia CC7 non si limita alla funzione innervata dal nervo C7 stesso8. Inoltre, la chirurgia CC7 può essere utilizzata non solo per trattare i bambini con paralisi cerebrale, ma anche per ottenere la riabilitazione in pazienti di mezza età e anziani colpiti da ictus. Pertanto, ci sono ragioni sufficienti per credere che il trasferimento nervoso incrociato possa stimolare la neuroplasticità per accelerare il recupero motorio dal danno cerebrale modulando il sistema sensomotorio periferico.
Sebbene la chirurgia di trasferimento del nervo incrociato abbia raggiunto una sostanziale riabilitazione nel trattamento clinico sia delle lesioni del plesso brachiale (BPI) che delle lesioni cerebrali, i meccanismi neurali alla base di questo intervento chirurgico rimangono poco compresi. La mancanza di un modello animale adatto con caratteristiche cliniche ha limitato lo studio dei meccanismi interni. Tradizionalmente, in clinica, la radice nervosa C7 controlaterale alla lesione viene trasferita sul lato danneggiato attraverso un innesto nervoso (ad es. nervo ulnare, nervo surale o nervo safeno) e collegata al plesso brachiale interessato (ad es. nervo mediano, radice C7 o tronco inferiore)2,3,9. Una modifica relativamente nuova di questo intervento chirurgico prevede che la radice C7 non interessata venga trasferita direttamente al nervo C7 interessato attraverso la via prespinale senza alcuna lacuna, suggerendo una soluzione ottimale7. Attualmente, i topi mostrano un vantaggio nella specificità del tipo di cellula e nella diversità dei ceppi genetici e sono più adatti a studiare i meccanismi neurofisiologici. Pertanto, è stata simulata la chirurgia clinica per stabilire un protocollo per l’anastomosi diretta delle radici nervose bilaterali C7 attraverso la via prespinale nei topi e contribuire allo studio dei meccanismi neurali alla base della riabilitazione dopo il trasferimento del nervo incrociato.
In clinica, la chirurgia di trasferimento del nervo incrociato è stata utilizzata per trattare pazienti con lesione da avulsione del plesso brachiale e dopo danni cerebrali, come ictus e trauma cranico 7,9,12. In particolare, il danno cerebrale è una grave condizione neurologica che può portare a diverse complicazioni, tra cui epilessia, ernia cerebrale e infezione13. Non tutti i pazienti con lesione cerebrale unilaterale sono idonei per la chirurgia CC7. In generale, la chirurgia CC7 è stata eseguita in pazienti con emiplegia centrale in fase cronica (6 mesi dopo la lesione) per evitare il più possibile l’influenza dell’edema cerebrale. I pazienti con decadimento cognitivo e tetraplegia dopo lesioni cerebrali sono esclusi dal trattamento per la chirurgia CC7.
La maggior parte degli studi ha riportato l’utilizzo di un approccio sottocutaneo e l’anastomosi dell’innesto del nervo surale o ulnare per trasferire la radice nervosa C7 controlaterale14,15. Tuttavia, la rigenerazione nervosa con tali metodi richiede sei mesi, il che può ostacolare il processo di recupero motorio e persino potenzialmente influenzare la plasticità cerebrale14. In studi precedenti, il trasferimento controlaterale C7 è stato eseguito nei ratti e il nervo C7 bilaterale è stato utilizzato tramite 4 filamenti del nervo surale autoinnestato interposizionale. Tuttavia, non ci sono state segnalazioni di trasferimento del nervo C7 attraverso la via prespinale nei topi. Abbiamo eseguito un intervento chirurgico CC7 della via prespinale modificata nei topi e verificato la velocità di recupero funzionale dopo il trasferimento del nervo C7. In questo studio, il trasferimento del nervo C7 controlaterale attraverso la via prespinale ha migliorato la funzione dell’arto paralizzato un mese dopo l’intervento chirurgico, riflettendo un tempo di recupero più breve del modello animale innestato di nervi. Pertanto, questo modello potrebbe simulare con precisione situazioni cliniche e gettare le basi per ulteriori esperimenti.
Come sezionare la radice nervosa e ridurre il rischio sono questioni essenziali per il trasferimento di C7. A differenza dell’uomo, il plesso brachiale del topo si trova nel torace sotto la clavicola 5,16. Pertanto, la strategia di accesso ha dovuto essere modificata per consentire l’osservazione della radice del nervo C7 e della colonna vertebrale17. La sternotomia è un approccio operatorio sicuro ed efficace ed è comunemente applicata negli esperimenti sui topi in chirurgia cardiotoracica18,19. La lamina ventrale C6 è anche un ostacolo al trasferimento dei nervi. Pertanto, è stato eseguito un intervento chirurgico di sternotomia per sezionare la radice nervosa C7 e recidere la lamina ventrale C6 per ridurre la distanza di trasferimento.
Sebbene la via prespinale possa aumentare significativamente il tasso di successo dell’anastomosi diretta della chirurgia di trasferimento del nervo, non tutti i topi possono essere anastomizzati direttamente. Ciò è dovuto principalmente alle differenze anatomiche in questi topi. Il tronco medio (nervo C7) si fonde con il tronco superiore o inferiore in una posizione molto vicina al forame intervertebrale. Pertanto, la lunghezza dei nervi C7 disponibili per il prelievo è insufficiente. Attualmente, l’unico approccio è il trapianto di nervi o la sostituzione dei topi. Questo modello è tipicamente impiegato nei topi di 8 settimane (20-25 g), poiché i topi sono maturi e i nervi C7 sono di dimensioni adeguate per essere maneggiati. Sebbene questo protocollo chirurgico sia applicabile anche ai topi giovani, la difficoltà dell’operazione aumenterà significativamente nei topi più giovani.
La funzione motoria degli arti anteriori dei topi nel gruppo TBI + CC7 è aumentata significativamente a un mese e due mesi, suggerendo che il nervo C7 trasferito ha contribuito al recupero dell’arto anteriore compromesso. La rimielinizzazione è fondamentale per il recupero neurale funzionale. Uno studio precedente ha dimostrato che le guaine mieliniche dei nervi danneggiati si rigeneravano dopo un mese, coerentemente con questi risultati20. Qui, il nervo trasferito è maturato gradualmente, il che era coerente con il test comportamentale. L’elettromiografia è stata utilizzata per testare ulteriormente il tasso di recupero funzionale dopo il trasferimento del nervo. I risultati hanno dimostrato che il nervo trasferito ha innervato il muscolo interessato 4 settimane dopo l’operazione. In particolare, questo studio è il primo a determinare il punto temporale della reinnervazione con un’anastomosi diretta dopo l’intervento chirurgico di trasferimento del nervo incrociato.
In sintesi, abbiamo simulato la chirurgia clinica per stabilire un protocollo per l’anastomosi diretta dei nervi bilaterali del plesso brachiale attraverso la via prespinale nei topi e abbiamo confermato la funzione del nervo spostato. Il modello murino ha contribuito a chiarire i meccanismi neurali alla base della riabilitazione dopo il trasferimento nervoso incrociato dopo lesioni del sistema nervoso centrale e periferico.
The authors have nothing to disclose.
Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of 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 |