Оценка отдаленных результатов однократной интраоперационной электронейростимуляции после аутологичной пластики резекционного дефекта большеберцовой порции седалищного нерва взрослых крыс

Введение. Данные мировой литературы свидетельствуют об эффективности однократной интраоперационной электростимуляции (ИЭС) проксимального отрезка повреждённого нерва для стимуляции его регенерации, но данные о её влиянии на отдалённые результаты аутопластики резекционных дефектов отсутствуют.

Цель работы — оценка отдалённых результатов однократной ИЭС после аутологичной пластики дефекта большеберцовой порции седалищного нерва крыс.

Материалы и методы. После аутологичной пластики резекционного дефекта большеберцовой порции седалищного нерва 30 крыс линии Wistar мужского пола распределены на серию 1 (нестимулированный контроль, n = 16) и серию 2 (однократная ИЭС в течение 40 мин., n = 14). Через 4 и 6 мес. после операции проведена оценка статического седалищного функционального индекса (СФИ) и морфометрия эпоксидных поперечных полутонких срезов большеберцового нерва на уровне средней трети голени. Для сравнения с нормой использовали соответствующие данные от 7 интактных крыс.

Результаты. Количество животных с отличными результатами восстановления СФИ составило 12,5 % в серии 1 и 50 % в серии 2 (p = 0,05). Численная плотность регенерировавших миелинизированных волокон (МВ) превышала норму: в серии 1 — на 63 % (p < 0,01) и 34 % (p < 0,01), в серии 2 — на 58 % (p < 0,01) и 47 % (p < 0,01) соответственно. В серии 2 больше по сравнению с серией 1: медиана диаметров МВ — на 11,7 % и 15,7 %, медиана диаметров их аксонов — на 5,4 % и 11,9 %, медиана толщины миелиновой оболочки — на 17,0 % и 24,1 % соответственно (p < 0,05 через 4 мес. и p < 0,01 через 6 мес. после операции). Через 4 мес. после операции в сериях 1 и 2 численные плотности эндоневральных сосудов превышают интактный контроль на 134 % (p < 0,05) и 156 % (p < 0,05), их средние диаметры на 18 % и 16 % (p < 0,01) соответственно, а диаметры просветов возрастают только в серии 2 на 8 % (p = 0,07). Через 6 мес. опыта в сериях 1 и 2 численные плотности микрососудов снижаются, но достоверно превышают контроль на 66 % (p < 0,05) и 83 % (p < 0,05), средние диаметры — на 14 % и 36 % (p < 0,05), диаметры просветов — на 26 % (p < 0,05) и 50 % (p < 0,01) соответственно.

Обсуждение. Разница между стимулированными и нестимулированными животными по всем размерным параметрам МВ через 6 мес. после операции была больше, чем через 4 мес., что указывает на стойкий нейрорегенераторный эффект.

Заключение. Значимое увеличение диаметров регенерирующих нервных волокон в большеберцовом нерве, а также диаметров их аксонов и толщины миелинизированных оболочек через 4 и 6 мес. после аутопластики большеберцовой порции седалищного нерва в группе животных с однократной 40-минутной ИЭС проксимального участка седалищного нерва свидетельствует о промотирующем влиянии применённого аддитивного воздействия на регенераторный аксоно- и миелиногенез. Увеличение просветов и улучшение пропускной способности эндоневральных сосудов большеберцового нерва в серии с ИЭС обеспечило стойкость нейрорегенераторного эффекта. Функциональная значимость эффектов однократной ИЭС подтверждается достоверно более высоким процентом животных с отличными результатами восстановления статического функционального индекса.

1. Huckhagel T, Nüchtern J, Regelsberger J, et al. Nerve injury in severe trauma with upper extremity involvement: evaluation of 49,382 patients from the TraumaRegister DGU® between 2002 and 2015. Scand J Trauma Resusc Emerg Med. 2018;26(1):76. doi: 10.1186/s13049-018-0546-6

2. Huckhagel T, Nüchtern J, Regelsberger J, et al. Nerve trauma of the lower extremity: evaluation of 60,422 leg injured patients from the TraumaRegister DGU® between 2002 and 2015. Scand J Trauma Resusc Emerg Med. 2018;26(1):40. doi: 10.1186/s13049-018-0502-5

3. Литвиненко И.В., Одинак М.М., Живолупов С.А. и др. Клинико-инструментальные характеристики травматических поражений периферических нервов конечностей. Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2018;20(3):50-56. doi: 10.17816/brmma12231

4. Ferguson TA, Son YJ. Extrinsic and intrinsic determinants of nerve regeneration. J Tissue Eng. 2011;2(1):2041731411418392. doi: 10.1177/2041731411418392

5. Grinsell D, Keating CP. Peripheral nerve reconstruction after injury: a review of clinical and experimental therapies. Biomed Res Int. 2014;2014:698256. doi: 10.1155/2014/698256

6. Raginov IS, Chelyshev YA. Post-traumatic survival of sensory neurons of different subpopulations. Neurosci Behav Physiol. 2005;35(1):17-20. doi: 10.1023/b:neab.0000049647.19397.30

7. Gordon T. Peripheral Nerve Regeneration and Muscle Reinnervation. Int J Mol Sci. 2020;21(22):8652. doi: 10.3390/ijms21228652

8. Lamoureux PL, O'Toole MR, Heidemann SR, Miller KE. Slowing of axonal regeneration is correlated with increased axonal viscosity during aging. BMC Neurosci. 2010;11:140. doi: 10.1186/1471-2202-11-140

9. Lemke A, Penzenstadler C, Ferguson J, et al. A novel experimental rat model of peripheral nerve scarring that reliably mimics post-surgical complications and recurring adhesions. Dis Model Mech. 2017;10(8):1015-1025. doi: 10.1242/dmm.028852

10. Wang ML, Rivlin M, Graham JG, Beredjiklian PK. Peripheral nerve injury, scarring, and recovery. Connect Tissue Res. 2019;60(1):3-9. doi: 10.1080/03008207.2018.1489381

11. Mu L, Chen J, Li J, et al. Immunohistochemical Detection of Motor Endplates in the Long-Term Denervated Muscle. J Reconstr Microsurg. 2018;34(5):348-358. doi: 10.1055/s-0038-1627463

12. Borisov AB, Huang SK, Carlson BM. Remodeling of the vascular bed and progressive loss of capillaries in denervated skeletal muscle. Anat Rec. 2000;258(3):292-304. doi: 10.1002/(SICI)1097-0185(20000301)258:33.0.CO;2-N

13. ElAbd R, Alabdulkarim A, AlSabah S, et al. Role of Electrical Stimulation in Peripheral Nerve Regeneration: A Systematic Review. Plast Reconstr Surg Glob Open. 2022;10(3):e4115. doi: 10.1097/GOX.0000000000004115

14. Худяев А.Т., Мартель И.И., Самылов В.В. и др. Малоинвазивные методы лечения повреждений периферических нервов. Гений ортопедии. 2012;(1):85-88.

15. Бажанов С.П., Шувалов С.Д., Бахарев Р.М. и др. Сравнительный анализ ближайших результатов хирургического лечения пациентов с закрытыми тракционными повреждениями плечевого сплетения. Гений ортопедии. 2022;28(5):631-635. doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-5-631-635. EDN: RIGWJV.

16. Wong JN, Olson JL, Morhart MJ, Chan KM. Electrical stimulation enhances sensory recovery: a randomized controlled trial. Ann Neurol. 2015;77(6):996-1006. doi: 10.1002/ana.24397

17. McLean NA, Verge VM. Dynamic impact of brief electrical nerve stimulation on the neural immune axis-polarization of macrophages toward a pro-repair phenotype in demyelinated peripheral nerve. Glia. 2016;64(9):1546-1561. doi: 10.1002/glia.23021

18. Shapira Y, Sammons V, Forden J, et al. Brief Electrical Stimulation Promotes Nerve Regeneration Following Experimental In-Continuity Nerve Injury. Neurosurgery. 2019;85(1):156-163. doi: 10.1093/neuros/nyy221

19. Roh J, Schellhardt L, Keane GC, et al. Short-Duration, Pulsatile, Electrical Stimulation Therapy Accelerates Axon Regeneration and Recovery following Tibial Nerve Injury and Repair in Rats. Plast Reconstr Surg. 2022;149(4):681e-690e. doi: 10.1097/PRS.0000000000008924

20. Sayanagi J, Acevedo-Cintrón JA, Pan D, et al. Brief Electrical Stimulation Accelerates Axon Regeneration and Promotes Recovery Following Nerve Transection and Repair in Mice. J Bone Joint Surg Am. 2021;103(20):e80. doi: 10.2106/JBJS.20.01965

21. Raslan A, Salem MAM, Al-Hussaini A, et al. Brief Electrical Stimulation Improves Functional Recovery After Femoral But Not After Facial Nerve Injury in Rats. Anat Rec (Hoboken). 2019;302(8):1304-1313. doi: 10.1002/ar.24127

22. Zuo KJ, Shafa G, Antonyshyn K, et al. A single session of brief electrical stimulation enhances axon regeneration through nerve autografts. Exp Neurol. 2020;323:113074. doi: 10.1016/j.expneurol.2019.113074

23. Koh GP, Fouad C, Lanzinger W, Willits RK. Effect of Intraoperative Electrical Stimulation on Recovery after Rat Sciatic Nerve Isograft Repair. Neurotrauma Rep. 2020;1(1):181-191. doi: 10.1089/neur.2020.0049

24. van Neerven SG, Bozkurt A, O'Dey DM, et al. Retrograde tracing and toe spreading after experimental autologous nerve transplantation and crush injury of the sciatic nerve: a descriptive methodological study. J Brachial Plex Peripher Nerve Inj. 2012 A;7(1):5. doi: 10.1186/1749-7221-7-5

25. Navarro X, Vivó M, Valero-Cabré A. Neural plasticity after peripheral nerve injury and regeneration. Prog Neurobiol. 2007;82(4):163-201. doi: 10.1016/j.pneurobio.2007.06.005

26. Oliveira EF, Mazzer N, Barbieri CH, Selli M. Correlation between functional index and morphometry to evaluate recovery of the rat sciatic nerve following crush injury: experimental study. J Reconstr Microsurg. 2001;17(1):69-75. doi: 10.1055/s-2001-12691

27. Martins RS, Siqueira MG, da Silva CF, Plese JP. Correlation between parameters of electrophysiological, histomorphometric and sciatic functional index evaluations after rat sciatic nerve repair. Arq Neuropsiquiatr. 2006;64(3B):750-756. doi: 10.1590/s0004-282x2006000500010

28. Regeneration of Neural Tissues. In: Stocum DL. Regenerative Biology and Medicine (Second Edition). San Diego: Academic Press Publ.; 2012:67-97.

29. Muratori L, Ronchi G, Raimondo S, et al. Can regenerated nerve fibers return to normal size? A long-term post-traumatic study of the rat median nerve crush injury model. Microsurgery. 2012;32(5):383-387. doi: 10.1002/micr.21969

30. Ikeda M, Oka Y. The relationship between nerve conduction velocity and fiber morphology during peripheral nerve regeneration. Brain Behav. 2012;2(4):382-390. doi: 10.1002/brb3.61

31. Caillaud M, Richard L, Vallat JM, et al. Peripheral nerve regeneration and intraneural revascularization. Neural Regen Res. 2019;14(1):24-33. doi: 10.4103/1673-5374.243699

32. Kuffler DP, Foy C. Restoration of Neurological Function Following Peripheral Nerve Trauma. Int J Mol Sci. 2020;21(5):1808. doi: 10.3390/ijms21051808

33. Ghezzi AC, Cambri LT, Botezelli JD, et al. Metabolic syndrome markers in wistar rats of different ages. Diabetol Metab Syndr. 2012;4(1):16. doi: 10.1186/1758-5996-4-16