The efficacy of immediate implantation of macroporous poly(N-[2-hydroxypropyl]-methacrylamide) hydrogel after laceration spinal cord injury in young rats / Eficacia de la implantación inmediata de hidrogel macroporoso de poli (N- [2-hidroxipropil] - metacrilamida) después de una lesión de la médula espinal en ratas jóvenes

SUMMARY: Spinal cord regeneration after mechanical injury is one of the most difficult biomedical problems. This article evaluates the effect of poly(N-[2-hydroxypropyl]-methacrylamide) hydrogel (PHPMA-hydrogel) on spinal cord regeneration in young rats after lateral spinal cord hemi-excision (laceration) at the level of segments T12-T13 (TrGel group). The locomotor function score (FS) and the paretic hindlimb spasticity score (SS) were assessed according to Basso-Beattie-Bresnahan (BBB) and Ashworth scales, respectively, and compared to a group of animals with no matrix implanted (Tr group). Regeneration of nerve fibers at the level of injury was evaluated at ~5 months after spinal cord injury (SCI). One week after the SCI induction, the FS on the BBB scale was 0.9±0.5 points in the Tr group and 3.6±1.2 points in the TrGel group. In the Tr group, the FS in 5 months was significantly lower than in 2 weeks after SCI, while no significant changes in FS were detected in the TrGel group over the entire observation period. The final FS was 0.8±0.3 points in the Tr group and 4.5±1.8 points in the TrGel group. No significant changes in SS have been observed in the TrGel group throughout the experiment, while the Tr group showed significant increases in SS at 2nd week, 6th week, 3th month and 5th month. The SS in 5 months was 3.6±0.3 points on the Ashworth scale in the Tr group and 1.8±0.7 points in the TrGel group. Throughout the observation period, significant differences in FS between groups were observed only in 5 weeks after SCI, whereas significant differences in SS were observed in 2, 3 and 6-8 weeks post-injury. Glial fibrous tissue containing newly formed nerve fibers, isolated or grouped in small clusters, that originated from the surrounding spinal cord matter have been found between the implanted hydrogel fragments. In conclusion, PHPMA-hydrogel improves recovery of the hindlimb locomotor function and promotes regenerative growth of nerve fibers. Further research is needed to clarify the mechanism of this PHPMA-hydrogel effect.

RESUMEN: La regeneración de la médula espinal después de una lesión mecánica es uno de los problemas biomédicos más difíciles. Este artículo evalúa el efecto del hidrogel de poli (N- [2-hidroxipropil] -metacrilamida) (PHPMA-hidrogel) sobre la regeneración de la médula espinal en ratas jóvenes después de la hemiescisión lateral de la médula espinal (lesión) a nivel de los segmentos T12 - T13 (Grupo TrGel). La puntuación de la función locomotora (FS) y la puntuación de espasticidad parética de las patas traseras (SS) se evaluaron de acuerdo con las escalas de Basso- Beattie-Bresnahan (BBB) y Ashworth, respectivamente, y se compararon con un grupo de animales sin matriz implantada (grupo Tr). Se evaluó la regeneración de las fibras nerviosas al nivel de la lesión ~ 5 meses después de la lesión de la médula espinal (LME). Una semana después de la inducción de SCI, el FS en la escala BBB fue 0,9 ± 0,5 puntos en el grupo Tr y 3,6 ± 1,2 puntos en el grupo TrGel. En el grupo Tr, el FS en 5 meses fue significativamente menor que en 2 semanas después de SCI, mientras que no se detectaron cambios significativos en FS en el grupo TrGel durante el período de observación. El FS final fue de 0,8 ± 0,3 puntos en el grupo Tr y de 4,5 ± 1,8 puntos en el grupo TrGel. No se han obser- vado cambios significativos en SS en el grupo TrGel durante el experimento, mientras que el grupo Tr mostró aumentos significativos en SS en la 2ª semana, 6ª semana, 3º mes y 5º mes. La SS en 5 meses fue de 3,6 ± 0,3 puntos en la escala de Ashworth en el grupo Tr y de 1,8 ± 0,7 puntos en el grupo TrGel. A lo largo del período de observación, se observaron diferencias significativas en FS entre los grupos solo en 5 semanas después de la LME, mientras que se observaron diferencias significativas en SS en 2, 3 y 6-8 semanas después de la lesión. Entre los fragmentos de hidrogel implantados se observó tejido fibroso glial que contenía fibras nerviosas recién formadas, aisladas o agrupadas en pequeños grupos, que se originaban a partir de la materia de la médula espinal circundante. En conclusión, PHPMA-hydrogel mejora la recuperación de la función locomotora de las patas traseras y promueve el crecimiento regenerativo de las fibras nerviosas. Se requieren más estudios para aclarar el mecanismo del efecto de hidrogel PHPMA.

Morphometric study of rat sciatic nerve recovery after three nerve repair techniques: epineural suture, polyethylene glycol hydrogel and fibrin sealant / Estudio morfométrico de la recuperación del nervio ciático de rata después de tres técnicas de reparación nerviosa: sutura epineural, hidrogel de polietilenglicol y sellante de fibrina

SUMMARY: The effectiveness of microsurgical technique has a direct impact on the recovery of the injured peripheral nerve. The aim of our study was to investigate the result of sciatic nerve regeneration in rats after complete neurotomy and after nerve repair techniques including: 1) epineural suture; 2) polyethylene glycol hydrogel (PEG) (DuraSeal); 3) fibrin sealant (Tisseel). The cross-section of distal sciatic nerve was studied at 14th, 30th and 60th days after nerve repair. Morphometry of myelinated nerve fibers in the distal stump of the sciatic nerve was performed. A significant increase in the number of myelinated nerve fibers was found, especially between 14 and 30 days. The density of myelinated nerve fibers in the distal stump at day 60 was significantly higher after using nerve repair technique including PEG and fibrin versus epineural suture (29.2 % and 32.1 % versus 21.5 %, P <0.05), and a higher level of remyelination of nerve fibers observed in the group with PEG. On day 60, complete elimination of PEG and fibrin sealant was not observed, encapsulation was found around the clusters of hydrogel. Thereby, three peripheral nerve repair techniques were equally effective, only with the use of PEG remyelination of nerve fibers was increasing.

RESUMEN: La efectividad de la técnica microquirúrgica tiene un impacto directo en la recuperación del nervio periférico lesionado. El objetivo de nuestro estudio fue investigar el resultado de la regeneración del nervio ciático en ratas después de una neurotomía completa y después de técnicas de reparación nerviosa que incluyeron: 1) sutura epineural; 2) hidrogel de polietilenglicol (PEG) (DuraSeal); 3) sellante de fibrina (Tisseel). La sección transversal del nervio ciático distal se estudió a los 14, 30 y 60 días después de la reparación del nervio. Se realizó la morfometría de fibras nerviosas mielinizadas en el muñón distal del nervio ciático. Se observó un aumento significativo en el número de fibras nerviosas mielinizadas, especialmente entre los 14 y 30 días. La densidad de las fibras nerviosas mielinizadas en el muñón distal en el día 60 fue significativamente mayor después de usar una técnica de reparación nerviosa que incluye PEG y fibrina en comparación con la sutura epineural (29,2 % y 32,1 % versus 21,5 %, P <0,05), y un mayor nivel de remielinización del nervio en fibras observadas en el grupo con PEG. El día 60, no se observó la eliminación completa de PEG y sellador de fibrina, se encontró encapsulación alrededor de los grupos de hidrogel. Por lo tanto, tres técnicas de reparación de nervios periféricos fueron igualmente efectivas, solo que aumentaba la remielinización de fibras nerviosas con PEG.