Inside-out and standard vein grafts associated with platelet-rich plasma (PRP) in sciatic nerve repair. A histomorphometric study

Purpose: To evaluated the tubulization technique with standard and inside-out vein, filled or not with platelet-rich plasma (PRP), in sciatic nerve repair. Methods: Seventy male Wistar rats were randomly divided into five groups: IOVNF (Inside-Out Vein with No Filling); IOVPRP (Inside-Out Vein filled with PRP); SVNF (Standard Vein with No Filling); SVPRP (Standard Vein filled with PRP); Sham (Control). The left external jugular vein was used as graft in a 10 mm nervous gap. Results: In the morphological analysis of all groups, myelinated nerve fibers with evident myelin sheath, neoformation of the epineurium and perineurium, organization of intraneural fascicles and blood vessels were observed. In the morphometry of the distal stump fibers, SVPRP group had the highest means regarding fiber diameter (3.63±0.42 m), axon diameter (2.37±0.31 m) and myelin sheath area (11.70±0.84 m2). IOVPRP group had the highest means regarding axon area (4.39±1.16 m2) and myelin sheath thickness (0.80±0.19 m). As for values of the fiber area, IOVNF group shows highest means (15.54±0.67 m2), but are still lower than the values of the Sham group. Conclusion: The graft filled with platelet-rich plasma, with use standard (SVPRP) or inside-out vein (IOVPRP), promoted the improvement in axonal regeneration on sciatic nerve injury.(AU)

EFEITO DO TRANSPLANTE DE CÉLULAS-TRONCO MESENQUIMAIS MULTIPOTENTES NA REGENERAÇÃO DO NERVO PERIFÉRICO EM RATOS

As lesões de nervos periféricos por neurotmese apresentam resultados paradoxais na recuperação pela ausência na regeneração. Assim, manter o ambiente permissivo de crescimento no coto distal após a lesão é essencial, sendo as células de Schwann chaves neste processo. A terapia celular apresenta potencial para a regeneração nervosa, baseado na substituição celular e promoção do crescimento axonal. As células tronco mesenquimais multipotentes de tecido adiposo (CTMM-TA) são uma fonte promissora pela fácil obtenção, expansão in vitro e por apresentarem propriedades imunomoduladoras e antinflamatórias. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi comparar os efeitos do transplante de CTMM caninas e murinas em combinação com a técnica de tubulação com veia descelularizada, na regerenaração do nervo ciático em modelo experimental de neurotmese em ratos. Ratos Wistar submetidos a neurotmese do nervo ciático foram divididos em 5 grupos: Grupo controle (GC), Grupo denervado (GD), Grupo Transplante de Veia descelularizada (GV), Grupo Veia + células tronco mesenquimais multipotentes caninas (GCTMMc), Grupo Veia + células tronco mesenquimais multipotentes murinas (GCTMMm). Após a marcação com nanocristais fluorescentes e viabilidade celular, 1 x 106 CTMM caninas e murinas foram injetadas depois da realização da lesão experimental por neurotmese com 10mm por tubulação com veia descelularizada nos grupos GCTMMc e GCTMMm, e solução tampão salina de Hank's (HBSS) no grupo veia (GV). Durante o período de 35 dias, o índice de funcionalidade do nervo ciático (IFNC) e a eletroneuromiografia (ENMG) foram realizadas para avaliar a recuperação funcional. Análises histológicas e imunohistoquímicas foram efetuadas para revelar a mielinização, a produção de fatores neurtróficos e a persistencia das CTMM. Observaram-se resultados positivos funcionais nos dias 27 e 35 no grupo tratado com GCTMMm. Os resultados eletrofisiológicos de latência (m/s) e amplitude (mV) no nervo ciático foram superiores nos grupos GCTMMc e GCTMMm. Na avaliação do número e a densidade de fibras nervosas, os grupos GCTMMm e GCTMMc, mostraram melhores resultados. Foi observado uma expressão significativamente alta de BDNF no grupo GCTMMc, associado com o incremento na expressão da proteína S-100 nos grupos GCTMMc e GCTMMm, comparado com o GD. Demonstrou-se, também, que as CTMM derivadas do tecido adiposo canino e murino apresentaram efeitos positivos na regeneração do nervo ciático após neurotmese em ratos.

The peripheral nerves injury by neurotmesis presents confusing results in the recovery by the lack of regeneration. Thus, it is essential to maintain a growth permissive microenvironment in the distal stump following injury for Schwann cells. The cell therapy has therapeutic potential for nerve regenertion, based on cell replacement and promotion of axonal growth. Adipose-derived multipotent mesenchymal stem cells (AdMSC) are a promising source for easy retrieval and expansion in vitro and have immunomodulatory and anti-inflammatory properties. The objective of this study was to compare the effects of canine and murine MSC transplantation in combination with the tubulization of decellularized vein in sciatic nerve regeneration. Wistar rats were divided into 5 groups: control group (CG), denervated group (DG), decellularized vein transplantation group (VG), vein + canine MSC group (cMSC) and vein + murine MSC group (mMSC). After labeling with fluorescent nanocrystals and cell viability, 1 x 106 canine and murine MSC were injected after experimental injury for neurotmesis with 10mm and tubulization with decellularized vein in the cMSC and mMSC groups. During a period of 35 days the sciatic nerve functional index (SFI) and electroneuromyography (EMG) were performed to access functional recovery. Histological analysis and immunohistochemistry were performed to evaluate myelination, neurotrophic factor production and persistence of MSC. It was observed functional postive results at 27th and 35th days in the group treated with mMSC. The electrophysiologycal results of latency (m/s) and amplitude (mV) in the sciatic nerve, they were higher in groups cMSC and mMSC. In assessing the number and density of nerve fibers, mMSC and cMSC groups showed better results. It was observed a significantly higher BDNF expression than the cMSC group, associated with increased expression of S-100 protein in the cMSC and mMSC groups compared to the GD. Also, it has been shown that MSC canine and murine derived of adipose tissue (AdMSC) showed positive effects on the sciatic nerve regeneration in the rat model neurotmesis.

Utilização de células-tronco autólogas de medula óssea na regeneração do nervo tibial de coelhos mediante técnica de tubulização com prótese de silicone

This study presents an experimental model of an acute deffect in a peripheral nerve to evaluate neural regeneration using a tubulization technique associated with the inoculation of autologous stem cells from bone marrow. A total of 12 New Zealand white rabbits underwent a bilateral dissection of the tibial nerve followed by repair with silicone tubulization. On the left tibial nerve of all animals, the tube was filled with autologous bone marrow-derived stem cells collected from the humerus. For control, using the same repair technique, the tubes were filled with a NaCl solution in the right tibial nerve. After 30 days of observation, the animals were euthanized and a histological evaluation of the collected nerve segments was performed by staining with hematoxylin-eosin, luxol fast blue, and toluidine blue. From the results it is possible to conclude that the transplanted autologous stem cells associated with the tubulization technique present an advantage in the peripheral nerve regeneration process.

Neste estudo é apresentado um modelo experimental de defeito agudo em nervo periférico para avaliação da regeneração nervosa mediante técnica de tubulização associada à inoculação de células-tronco autólogas de medula óssea. Foram utilizados 12 coelhos Nova Zelândia albinos, submetidos à secção bilateral e ao afastamento de 5mm do nervo tibial e posterior reparo mediante utilização de câmara de silicone. Internamente à prótese de tubulização do nervo tibial esquerdo em todos os animais, foram inoculadas células-tronco autólogas de medula óssea, coletadas a partir do úmero. Como grupo controle (nervo tibial direito), mediante aplicação da mesma técnica de reparo, solução de NaCl 0,9% foi administrada internamente à prótese. Após 30 dias de observação, os animais foram eutanasiados e foi realizada a avaliação histológica dos segmentos nervosos por meio das colorações de hematoxilina-eosina, luxol fast blue e azul de toluidina. Com os resultados, foi possível concluir que o transplante de células-tronco autólogas associado à técnica de tubulização apresenta vantagens no processo de regeneração nervosa periférica.

Utilização de células-tronco autólogas de medula óssea na regeneração do nervo tibial de coelhos mediante técnica de tubulização com prótese de silicone

This study presents an experimental model of an acute deffect in a peripheral nerve to evaluate neural regeneration using a tubulization technique associated with the inoculation of autologous stem cells from bone marrow. A total of 12 New Zealand white rabbits underwent a bilateral dissection of the tibial nerve followed by repair with silicone tubulization. On the left tibial nerve of all animals, the tube was filled with autologous bone marrow-derived stem cells collected from the humerus. For control, using the same repair technique, the tubes were filled with a NaCl solution in the right tibial nerve. After 30 days of observation, the animals were euthanized and a histological evaluation of the collected nerve segments was performed by staining with hematoxylin-eosin, luxol fast blue, and toluidine blue. From the results it is possible to conclude that the transplanted autologous stem cells associated with the tubulization technique present an advantage in the peripheral nerve regeneration process.

Neste estudo é apresentado um modelo experimental de defeito agudo em nervo periférico para avaliação da regeneração nervosa mediante técnica de tubulização associada à inoculação de células-tronco autólogas de medula óssea. Foram utilizados 12 coelhos Nova Zelândia albinos, submetidos à secção bilateral e ao afastamento de 5mm do nervo tibial e posterior reparo mediante utilização de câmara de silicone. Internamente à prótese de tubulização do nervo tibial esquerdo em todos os animais, foram inoculadas células-tronco autólogas de medula óssea, coletadas a partir do úmero. Como grupo controle (nervo tibial direito), mediante aplicação da mesma técnica de reparo, solução de NaCl 0,9% foi administrada internamente à prótese. Após 30 dias de observação, os animais foram eutanasiados e foi realizada a avaliação histológica dos segmentos nervosos por meio das colorações de hematoxilina-eosina, luxol fast blue e azul de toluidina. Com os resultados, foi possível concluir que o transplante de células-tronco autólogas associado à técnica de tubulização apresenta vantagens no processo de regeneração nervosa periférica.

Pharmacological immunomodulation enhances peripheral nerve regeneration

To assess the effect of N-Acetylmuramyl-L-Alanyl-D-Isoglutamine MDP topically administrated on the regenerating peripheral neurons, twelve male C57BL/6J adult mice were equally distributed into three groups. Four mice underwent unilateral sciatic nerve transection and polyethylene tubulization, with a 4mm gap between the proximal and distal nerve stumps and were implanted with collagen + PBS (COL). Other four animals underwent the same surgical procedure but received collagen + MDP (COL/MDP) inside the prosthesis. Four animals were not operated and served as control group (NOR). After 4 weeks, the regenerated nerve cables were processed for total myelinated axon counting and myelinated fiber diameter measurement. The L5 dorsal root ganglion (DRG) was also removed and sectioned for sensory neurons counting and measurement. The results revealed significant difference (p<0.05) in axonal counting among the groups NOR (4,355±32), COL (1,869±289) and COL/MDP (2,430±223). There was a significant reduction in the axonal diameter in the operated groups (COL=3.38µm±1.16 and COL/MDP=3.54µm±1.16) compared to NOR (6.19µm±2.45). No difference was found in the number of DRG neurons between the experimental groups (COL=564±51; COL/MDP=514±56), which presented fewer sensory neurons compared to NOR (1,097±142). Data obtained indicate that locally applied MDP stimulates peripheral nerve regeneration in mice.(AU)

Para avaliar o efeito do NAcetilmuramil- L-Alanil-D-Isoglutamina administrado topicamente em neurônios periféricos em regeneração, doze camundongos C57BL/6J machos adultos foram igualmente separados em três grupos. Quatro animais sofreram transecção unilateral do nervo ciático que foi ancorado no interior de um tubo de polietileno, mantendo-se 4 mm de distância entre as extremidades dos nervos e receberam colágeno + PBS (COL) dentro do tubo. Outros quatro animais sofreram o mesmo procedimento cirúrgico, porém receberam colágeno + MDP (COL/MDP) no interior da prótese. Quatro animais não foram operados e serviram como controle de normalidade (NOR). Após quatro semanas, os cabos de regeneração foram coletados para determinação do número de axônios mielínicos e da mêdia do diâmetro das fibras mielínicas regeneradas. O gânglio da raiz dorsal L5 também foi coletado para contagem e mensuração dos neurônios sensitivos. Os resultados revelaram diferença significativa no número de axônios entre os grupos NOR (4355±32), COL (1869±289) e COL/MDP (2430±223). Houve redução significativa no diâmetro das fibras mielínicas nos grupos que receberam as próteses tubulares (COL=3,38µm±1,16 e COL/ MDP=3,54µm±1,16) quando comparados ao grupo NOR (6,19µm±2,45). O número de neurônios não diferiu entre os grupos experimentais (COL=564±51 e COL/MDP=514±56), os quais apresentaram menor número de neurônios sensitivos em relação ao grupo não operado (NOR=1097±142). Os dados obtidos indicam que a aplicação local do MDP estimula a regeneração de nervos em camundongos.(AU)

Autologous mononuclear bone marrow cells in the regeneration of tibial nerve of rabbits submitted to neurectomy: morphofunctional aspects / Células mononucleares autólogas de medula óssea na regeneração do nervo tibial de coelhos submetidos à neurectomia: aspectos morfofuncionais

The functional recovery after peripheral nerve injury is the main goal of therapeutic intervention. Therefore the aim of this study was to clinically evaluate functional recovery in rabbits after neurectomy and treatment with bone marrow mononuclear cells associated with the tubulization technique. For this, 24 New Zealand rabbits, were used. They were divided into two groups with 12 animals each, mononuclear cell group (MCG) and saline group (SSG). The rabbits underwent right tibial nerve section and repair by the tubulization technique using silicone hollow tube, which received 0.1 ml of autologous mononuclear bone marrow cells (2 x 106 cells ) in the MCG and of saline solution in the SSG, in order to compare the evolution of functional recovery of the operated limbs. Gait and planimetry were performed. Planimetry of the pelvic limb footprint printed on paper with water-based ink applied to the plantar area, before (M0) and after 7 (M7), 15 (M15), 30 (M30), 45 (M45) and 60 (M60) days after surgery. The results showed no functional recovery of the tibial nerve in both groups, without differences between them in different times and among times within groups, except when compared to M0.

A recuperação funcional de nervos periféricos após lesão é o principal objetivo da intervenção terapêutica. Por isso o objetivo deste estudo foi avaliar clinicamente a recuperação funcional de coelhos após neurectomia e tratamento com células mononucleares de medula óssea associada à técnica de tubulização. Foram utilizados para isto, 24 coelhos da raça Nova Zelândia, alocados em dois grupos com 12 animais cada, denominados grupo célula mononuclear (GCM) e grupo solução salina (GSS). Os coelhos foram submetidos à secção do nervo tibial direito e reparação por meio da técnica de tubulização utilizando tubo oco de silicone, para então, receberem no interior do tubo, 0,1mL de suspensão de células mononucleares autólogas de medula óssea (2 x 106 células) no GCM e solução salina no GSS, para comparação da evolução da recuperação funcional dos membros operados. Foram realizadas avaliações da marcha e planimetria da pegada do membro pélvico impressa em papel a partir de tinta à base dágua aplicada à área plantar, antes (M0) e após o 7º (M7), 15º (M15), 30º (M30), 45º (M45) e 60º (M60) dias do procedimento cirúrgico. Os resultados mostraram que não houve a recuperação funcional do nervo tibial em ambos os grupos, sem diferença entre eles nos diferentes momentos e entre os momentos dentre dos grupos, exceto quando comparado com M0.

Autologous mononuclear bone marrow cells in the regeneration of tibial nerve of rabbits submitted to neurectomy: morphofunctional aspects / Células mononucleares autólogas de medula óssea na regeneração do nervo tibial de coelhos submetidos à neurectomia: aspectos morfofuncionais

The functional recovery after peripheral nerve injury is the main goal of therapeutic intervention. Therefore the aim of this study was to clinically evaluate functional recovery in rabbits after neurectomy and treatment with bone marrow mononuclear cells associated with the tubulization technique. For this, 24 New Zealand rabbits, were used. They were divided into two groups with 12 animals each, mononuclear cell group (MCG) and saline group (SSG). The rabbits underwent right tibial nerve section and repair by the tubulization technique using silicone hollow tube, which received 0.1 ml of autologous mononuclear bone marrow cells (2 x 106 cells ) in the MCG and of saline solution in the SSG, in order to compare the evolution of functional recovery of the operated limbs. Gait and planimetry were performed. Planimetry of the pelvic limb footprint printed on paper with water-based ink applied to the plantar area, before (M0) and after 7 (M7), 15 (M15), 30 (M30), 45 (M45) and 60 (M60) days after surgery. The results showed no functional recovery of the tibial nerve in both groups, without differences between them in different times and among times within groups, except when compared to M0.

A recuperação funcional de nervos periféricos após lesão é o principal objetivo da intervenção terapêutica. Por isso o objetivo deste estudo foi avaliar clinicamente a recuperação funcional de coelhos após neurectomia e tratamento com células mononucleares de medula óssea associada à técnica de tubulização. Foram utilizados para isto, 24 coelhos da raça Nova Zelândia, alocados em dois grupos com 12 animais cada, denominados grupo célula mononuclear (GCM) e grupo solução salina (GSS). Os coelhos foram submetidos à secção do nervo tibial direito e reparação por meio da técnica de tubulização utilizando tubo oco de silicone, para então, receberem no interior do tubo, 0,1mL de suspensão de células mononucleares autólogas de medula óssea (2 x 106 células) no GCM e solução salina no GSS, para comparação da evolução da recuperação funcional dos membros operados. Foram realizadas avaliações da marcha e planimetria da pegada do membro pélvico impressa em papel a partir de tinta à base dágua aplicada à área plantar, antes (M0) e após o 7º (M7), 15º (M15), 30º (M30), 45º (M45) e 60º (M60) dias do procedimento cirúrgico. Os resultados mostraram que não houve a recuperação funcional do nervo tibial em ambos os grupos, sem diferença entre eles nos diferentes momentos e entre os momentos dentre dos grupos, exceto quando comparado com M0.