Regulando o crescimento de células de Schwann por campo elétrico pulsado de nanossegundos para regeneração de nervos periféricos in vitro

A cada ano, milhões de pessoas são afetadas por lesões nervosas envolvendo tanto o sistema nervoso periférico (SNP) quanto o sistema nervoso central (SNC)¹. Estudos demonstraram que a capacidade de reparo axonal do SNC é bastante limitada após lesões nervosas, enquanto o SNP mostra capacidade aumentada devido à plasticidade significativa das SCs². No entanto, alcançar a regeneração completa após lesões de nervos periféricos permanece árduo e continua a representar um desafio significativo para a saúde humana ^3,4. Atualmente, os autoenxertos continuam sendo um tratamento comum, apesar das desvantagens da morbidade do local doador e da disponibilidade limitada⁵. Essa situação levou os pesquisadores a explorar terapias alternativas, incluindo materiais⁶, fatores moleculares⁷ e estimulação elétrica (ES). Como fator promotor do crescimento axonal e da regeneração nervosa⁸, a escolha de um método apropriado de ES e a exploração da relação entre ES e SCs tornam-se essenciais.

As SCs são as principais células gliais do SNP, desempenhando um papel crucial na regeneração do SNP ^9,10. Após lesões de nervos periféricos, os SCs passam por ativação rápida, reprogramação extensa² e transição de um estado formador de mielina para uma morfologia de suporte ao crescimento para conduzir a regeneração do nervo². Uma proliferação substancial de SCs ocorre na extremidade distal do nervo lesado, enquanto as SCs do coto distal sofrem proliferação e alongamento para formar a banda de Bungner, que são necessárias para guiar os axônios a crescerem em direção ao órgão-alvo¹¹. Além disso, os SCs dos cotos nervosos proximal e distal migram para a ponte nervosa para formar cordões SC promovendo a regeneração do axônio¹². Além disso, estudos anteriores demonstraram que a síntese e a secreção de fatores relevantes relacionados às SCs mudam nos casos de regeneração nervosa periférica, incluindo fatores transcricionais¹³, fatores neurotróficos¹⁴ e reguladores da mielinização¹³. Isso também fornece indicadores para avaliar a atividade das CTs. Com base nisso, a promoção da proliferação, migração, síntese e secreção de SC de fatores relevantes têm sido extensivamente investigadas para melhorar a regeneração nervosa periférica¹⁵.

Estudos anteriores demonstraram a possibilidade do uso do ES para regeneração nervosa¹. Uma explicação amplamente aceita é que o ES pode induzir a despolarização das membranas celulares, alterar o potencial da membrana e afetar as funções das proteínas da membrana, alterando as distribuições de carga nessas biomoléculas¹. No entanto, o PFE intenso amplamente aplicado pode causar dor intensa, contrações musculares involuntárias e fibrilação cardíaca⁸. Também aumenta a atividade da creatina quinase (CK), diminui a força muscular e induz o desenvolvimento de dor muscular de início tardio (DOMS)¹⁶. O nsPEF é uma técnica emergente que estimula cobaias com campos elétricos de alta voltagem dentro de uma duração de pulso de nanossegundos, e está gradualmente sendo usada em pesquisas em nível celular^17,18. Estudos anteriores relataram que a possível justificativa do nsPEF promover a proliferação celular e a atividade das organelas é a formação de nanoporos de membrana e a ativação de canais iônicos, o que leva a um aumento na concentração citoplasmática de Ca^{2+ 19}. O nsPEF utiliza a tecnologia de energia de pulso para carregar a membrana celular, produzindo pulsos caracterizados por curta duração, tempo de subida rápido, alta potência e baixa densidade de energia²⁰. Essas características sugerem que o nsPEF pode ser um modo preferido com efeitos colaterais mínimos de estimulação⁸. Além disso, o nsPEF oferece vantagens como procedimentos minimamente invasivos, reversibilidade, ajuste e não destrutividade aos tecidos neurais em comparação com intervenções cirúrgicas. Uma das principais direções de pesquisa do nsPEF no campo biomédico é sua aplicação para ablação de tecido tumoral usando estimulação de campo elétrico de alta energia 21,22,23. Alguns resultados de pesquisas indicam que o 12-nsPEF pode estimular os nervos periféricos sem causar danos²⁴. No entanto, atualmente, há evidências limitadas sobre a aplicação do nsPEF no campo da regeneração nervosa. Além disso, estimular SCs usando nsPEF é uma tentativa pioneira, contribuindo para mais pesquisas in vivo e clínicas. Este estudo explora se a estimulação nsPEF de SCs pode promover a regeneração nervosa e fornecer uma base confiável para pesquisas subsequentes aprofundadas e sistemáticas.