肢体肌肉神经移植与Nerve-Muscle-Endplate嫁接技术:一种解剖学可行性研究

文摘

背景。腓神经损伤导致胫骨前(TA)肌肉瘫痪。助教瘫痪可能导致“脚下降”,禁用条件可以使行走困难。目前的治疗方法导致功能恢复差,需要研究新的治疗方法。本研究的目的是探讨解剖肢体神经移植的可行性与我们最近开发nerve-muscle-endplate嫁接(NMEG)本机机动区(NMZ)。方法。NMEG-NMZ技术涉及的神经和运动终板(议员),神经供应模式和腓肠肌内的议员乐队的位置(GM)和TA肌肉的老鼠研究使用Sihler的污点和包埋乙酰胆碱酯酶染色(疼痛),分别。五个成年老鼠接受TA神经事务。去神经的助教被转移经过神经移植的NMEG椎弓根侧侧通用。最后三个月的恢复期,最大肌肉力量测量记录功能恢复。结果。结果表明,助教由深腓神经的支配。单个议员带位于间接中间的助教。通用汽车是由两个神经肌肉隔间,横向(GM-l)和内侧(GM-m),每个由一个单独的支配神经分支来自胫神经,垂直定位议员乐队。议员乐队的位置在通用和TA的肌肉和神经分布模式表明,可以收获NMEG椎弓根GM-l和植入中的NMZ TA肌肉。NMEG-NMZ试验研究表明,这种技术导致最佳肌肉力量恢复。结论。NMEG-NMZ肢体神经移植手术是可行的。具体地说,腓神经损伤引起的去神经的助教可以从GM-l NMEG经过神经移植。

1。介绍

周围神经损伤(句)四肢和合成肌肉麻痹是一个慢性残疾的主要来源,限制工作的机会和降低生活质量1]。尽管许多手术后被用来恢复运动功能句(2),当前可用的神经修复手术导致功能恢复不佳(2- - - - - -4)主要是由于轴突再生不足、未能reinnervate去神经的运动终板(议员)在目标肌肉5- - - - - -7]。因此,迫切需要新的方法来改善结果。

我们开发了一种新的手术技术称为nerve-muscle-endplate嫁接(NMEG)技术对肌肉的神经移植术(8]。去神经的肌肉可以经过神经移植的理想是通过移植NMEG从邻近椎弓根捐赠肌肉。NMEG椎弓根由一个供体神经分支和一块肌肉,它包含许多议员和神经终端。在我们的颈部肌肉模型,从胸骨舌骨的肌肉和NMEG植入一个MEP-free区域侧去神经的胸锁乳突肌(8]。作为议员去除神经支配肌肉的神经移植术对电动机复苏至关重要(6,7),我们修改了程序通过植入NMEG椎弓根本机目标肌肉的运动区(NMZ)包含一个议员乐队和神经终端。这个NMEG-NMZ基于的基本原理去神经的议员NMZ优惠网站的神经移植术。研究表明,神经损伤和/或直接神经植入后,再生轴突优先在最初的欧洲议会议员(突触联系9- - - - - -15]。与其他神经修复方法,NMEG-NMZ提供了一个丰富的神经终端支持轴突再生。随着NMEG植入椎弓根的NMZ目标肌肉,这有助于快速axon-MEP连接。我们已经表明,NMEG-NMZ导致更好的功能恢复(控制)的82% (16)比NMEG植入一个MEP-free区域目标肌肉(67%)(8]。然而,它仍然是未知的,如果NMEG-NMZ肢体神经移植技术是有效的。

本研究的目的是确定转移的解剖学可行性的NMEG腓肠肌肌肉(GM) reinnervate侧去神经的胫骨前(TA)肌肉在老鼠模型中。

2。材料和方法

2.1。动物

在这项研究中,十后肢的成年女性的雄性sd大鼠中(查尔斯河实验室,MA)其他实验完成后获得的。神经供应模式和议员乐队的位置在通用和TA的肌肉进行了研究。此外,五个老鼠用于我们的试点研究,以确定手术的可行性和功能的结果。这些动物实验伦理审查和批准的机构动物保健和使用委员会之前的实验。所有动物都是依法处理指导护理和使用实验动物发表的美国国家卫生院(NIH没有出版。85 - 23,1996年修订)。

2.2。Sihler的污点

五新鲜了老鼠的腿被移除和加工Sihler的污点,包埋神经染色技术,绘制出分支和分布模式的坐骨神经及其分支。细节关于金钱的污点一直在给我们之前的出版物17,18]。总之,腿在unneutralized 10%福尔马林固定3周;浸渍和脱色2周3%氢氧化钾(KOH)解决方案;2周在Sihler的解决方案我脱钙(一部分冰醋酸,甘油,一部分水水合氯醛1%)和六个部分与几个变化;彩色3周Sihler的解决方案二世(一部分股票埃利希的苏木精,甘油,一部分水水合氯醛1%)和六个部分;和3人力资源使退色Sihler的解决方案即腿在运行自来水洗1小时之间上述染色步骤。彩色腿然后冲洗1小时的0.05%碳酸锂溶液变黑神经,清除50%甘油3天,最后,显微解剖前4周的100%甘油保存几个百里酚晶体透明度。透照后氙气光源(型号610;卡尔·Storz Endoscopy-America,卡尔弗城,CA),彩色肢体肌肉解剖显微镜下解剖(TYP 3555110;野生、Heerbrugg、瑞士)10-30x放大使用显微外科器械。 The nerves supplying the calf muscles were traced from the main trunk of the sciatic nerve to its major branches and terminations within individual calf muscles. Finally, the dissected specimens were photographed with a Nikon camera (model D5300; Nikon, Japan) under transillumination from a xenon light source (P-Frame A-5A, Taiwan).

2.3。包埋疼痛染色

左边五整个通用和TA的肌肉被从老鼠的腿。肌肉是包埋处理疼痛染色定位中描述的议员带我们的以前的出版物(18,19]。短暂,整个助教和通用的肌肉在磷酸盐10%福尔马林固定为2小时;洗在0.1 M磷酸盐缓冲剂(PB)酸碱7.4和6.0在每15分钟;孵化的股票的解决方案(硫酸铜150毫克,甘油190毫克,氯化镁500毫克,顺丁烯二酸900毫克,4%氢氧化钠15毫升,40%硫酸钠(无水)85毫升,和acetylthiocholine碘100毫克)在pH值为6.0和37°C 2小时;冲洗40%硫酸钠(无水)为15分钟;在蒸馏水洗15分钟(DW);铁氰化钾浸15分钟的20%;在DW 60分钟洗;并保存在50%甘油3天。彩色的肌肉被氙气光源透照,解剖显微镜下解剖(TYP 3555110,野生),并与尼康相机拍摄(模型D5300; Nikon) under transillumination from a xenon light source (P-Frame A-5A).

2.4。手术的可行性试验研究

在确定神经供应模式和议员乐队的位置在助教和通用的肌肉,我们执行NMEG-NMZ手术在五大鼠在全身麻醉下我们之前的出版物中描述(8,16]。首先,左边助教被删除10毫米段的去神经的神经。两端的神经结扎,以防止神经再生。第二,一个NMEG椎弓根包含一块肌肉(∼8×6×4毫米),与神经轴突码头,一个议员乐队从左边侧通用的NMZ连续性神经分支。第三,肌肉缺陷,尺寸类似于NMEG椎弓根,是在左边的NMZ去神经的助教。最后,NMEG椎弓根是嵌入到助教缺陷以10 - 0的尼龙和缝合。最后三个月的恢复期,助教的最大肌肉力量肌肉两边测量所述[8,16)记录功能恢复。

3所示。结果

3.1。小腿肌肉

图1显示了小腿肌肉和主要分支的坐骨神经大鼠后肢。小腿肌肉包括通用、比目鱼肌、拇趾长屈肌(飞毛腿),趾长屈肌腱牵向前(FDL),胫后(TP),助教,趾长伸肌肌腱牵向前(EDL)。通用汽车是由两个神经肌肉隔间(nmc)、横向(GM-l)和内侧(GM-m)。

助教是梭形肌位于前部的腿。它起源于胫骨外侧,内侧脚肌腱插入。联盟和EHL连同fibularis第三的,它包括腿的前室(伸肌)。助教是内侧联盟,这使得它最内侧的肌肉腿的前腔室。

3.2。坐骨神经的分支和分布

Sihler染色(数字1 (d)和2)表明,坐骨神经分为三个主要的分支:腓总神经(CP)、胫神经、腓肠神经(感觉)。CP风的脖子,腓骨,分为浅和深分支。深腓神经(DPN)中枢助教和联盟的前腔室的腿。

胫骨神经innerves通用、比目鱼肌飞毛腿,FDL和肌肉的脚(图2)。具体来说,胫骨神经发出三个部门,第一部门(最薄的一个)的通用和比目鱼肌,第二个分支(最厚的一个)的脚,和第三部门飞毛腿FDL。GM-l和GM-m受单独的神经分支来自胫骨神经支配。神经分支GM-l发出一个分支的比目鱼肌(数字2(一)和2(b))。

3.3。议员乐队在助教和通用的肌肉

议员乐队是由许多神经肌肉接头。图3显示了议员乐队在助教和通用的肌肉。议员乐队在TA位于间接中间的肌肉(图3(a))。在通用汽车,每个GM-l和GM-m隔间有自己的议员带垂直位置(图3(b))。

3.4。外科NMEG-NMZ在肢体神经移植的可行性

通用汽车和TA肌肉内的NMZs划定基于议员乐队的位置及其支配神经终端(图4(一))。我们NMEG-NMZ试点研究表明一个NMEG椎弓根可以收获的NMZ GM-l和移植的NMZ TA(图4 (b))。在老鼠NMEG-NMZ手术(n= 5),经过神经移植的助教的平均肌肉力量恢复81%的侧控制。这些发现表明,如果助教去神经的腓神经损伤后,NMEG-NMZ技术可能是一个选项来治疗足下垂”由助教麻痹造成的。

4所示。讨论

我们研究了坐骨神经的分支和分布和NMZs TA和转基因老鼠的肌肉。这个神经解剖学研究模式和位置的议员乐队助教和通用的肌肉让我们确定的NMZs NMEG-NMZ手术。自从GM-l谎言毗邻助教,NMEG椎弓根的NMZ GM-l可能达到的NMZ助教没有困难。我们的初步研究表明,NMEG-NMZ导致承诺三个月后功能恢复肢体肌肉神经移植术。

助教的dorsiflexor脚,发挥了至关重要的作用。麻痹引起的助教CP或DPN受伤或病变导致脚下降,禁用条件可以使行走困难,导致频繁的瀑布。

传统的治疗方法包括使用ankle-foot矫正法,跟腱手术,和神经修复。肌腱转移手术常用于治疗足下垂好坏参半的结果(20.,21]。例如,全部或部分健康胫后肌腱转移到脚的背部恢复足背屈。然而,脚肌腱转移手术结果在弱踝关节背屈22]。

神经修复(23),神经移植(24),和神经转移(25- - - - - -28通常用于管理坐骨和腓神经损伤和病变。不幸的是,64%的修复和移植的坐骨神经(29日)和46 - 54%的腓总神经麻痹(23,24,29日)无法恢复功能的背屈。神经传输过程如胫骨神经分支到深腓神经(26- - - - - -28]或一束神经提供比目鱼肌和横向通用深腓神经(25)被用来治疗TA腓神经损伤和/或坐骨瘫痪后,结果喜忧参半。因此,有一个伟大的需要开发新的方法治疗足下垂。

可怜的句和神经修复后的运动康复主要是由于轴突再生和不足未能reinnervate去神经的议员在目标肌肉。为了应对这一情况,我们开发了NMEG。NMEG-NMZ最近开发新颖的手术技术,目标NMZ快速议员神经移植,从而导致良好的功能恢复。移植的NMEG GM-l助教的NMZ肌肉解剖和手术是可行的,可以提供目前治疗方案的几个优点。首先,NMEG-NMZ提供了一个丰富的神经终端支持轴突再生。第二,作为一个NMEG直接植入椎弓根议员区,NMEG-NMZ身体缩短再生距离和支持快速axon-MEP连接。最后,NMEG有充足的pedicle-recipient肌肉接口,它提供了足够的空间为轴突再生NMEG植入椎弓根和成长中的多个点接口来达到目标。

本研究表明,转移的NMEG椎弓根GM-l NMZ的助教可以用来治疗TA麻痹造成的CP或DPN受伤。还需要进一步的实验研究来评估NMEG-NMZ技术对肢体肌肉神经移植术的疗效。

数据可用性

本研究的所有数据都可以要求从第一作者Liancaiμ。

伦理批准

使用动物进行研究,调查人员遵守美国的法律和法规部门的农业。这个协议是经USAMRMC动物保健和使用审查办公室(ACURO)大鼠的使用。

信息披露

意见、解释、结论和建议是作者的,不一定是国防部的批准。

的利益冲突

作者没有利益冲突的声明。

确认

这项工作是由美国国防部支持国会办公室指导医学研究项目(CDMRP)(奖。w81xwh Liancai博士- 20 - 1 - 0195亩)。

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