Mandibular Branch of the Facial Nerve in Wistar Rats: New Experimental Model to Assess Facial Nerve Regeneration

Introduction: The ideal animal model for nerve regeneration studies is the object of controversy, because all models described by the literature have advantages and disadvantages. Objective: To describe the histologic and functional patterns of the mandibular branch of the facial nerve of Wistar rats to create a new experimental model of facial nerve regeneration. Methods: Forty-two male rats were submitted to a nerve conduction test of the mandibular branch to obtain the compound muscle action potential. Twelve of these rats had the mandibular branch surgically removed and submitted to histologic analysis (number, partial density, and axonal diameter) of the proximal and distal segments. Results: There was no statistically significant difference in the functional and histologic variables studied. Conclusion: These new histologic and functional standards of the mandibular branch of the facial nerve of rats establish an objective, easy, and greatly reproducible model for future facial nerve regeneration studies...

Quantitative histological analysis of the mandibular branch of the facial nerve in rats / Análise histológica quantitativa do ramo mandibular do nervo facial em ratos

PURPOSE: To establish a model to quantitative histological analysis of the mandibular branch of the facial nerve in rats. METHODS: Eleven Wistar rats had their right and left mandibular branches of the facial nerve surgically removed and were sacrificed afterwards. Quantitative histological analysis was performed with: a) partial number of axons; b) partial area of the transversal cut of the nerve (9000μm²); c) partial density. The averages of partial density were obtained. The statistical study was established by Wilcoxon test (p=0.05). RESULTS: In relation to density of axons, comparison between sides shows no statistically significant difference (p=0.248; p=0.533). Mean partial density of distal and proximal samples was, respectively, 0.18 ± 0.02 and 0.19 ± 0.02 axons/μm². Comparison between proximal and distal samples shows no statistically significant difference (p=0.859; p=0.182). CONCLUSION: This study has successfully established a model to histological quantitative analysis of the mandibular branch of the facial nerve in rats.

OBJETIVO: Estabelecer um modelo para análise histológica quantitativa do ramo mandibular do nervo facial de ratos. MÉTODOS: Onze ratos Wistar tiveram os ramos mandibulares de seus nervos faciais direito e esquerdo removidos cirurgicamente, e submetidos à análise histológica quantitativa de suas regiões proximal e distal com: a) contagem total do número de axônios, b) medida da área parcial (9000μm²) de corte transversal do nervo, c) cálculo de densidade parcial (DP). RESULTADOS: Em relação à densidade dos axônios, a comparação entre os lados não mostrou diferença estatisticamente significativa (p=0,248; p=0,533). A densidade parcial média das amostras distais e proximais foi, respectivamente, 0,18 ± 0,02 e 0,19 ± 0,02 axônios/μm². A comparação entre as amostras proximais e distais não mostrou diferença estatisticamente significativa (p=0,859; p=0,182). CONCLUSÃO: Este estudo estabeleceu com sucesso um modelo de análise histológica quantitativa do ramo mandibular do nervo facial em ratos.

Avaliação histológica da neurorrafia término-lateral: estudo experimental em ratos / Histologic evaluation of end-to-side neurorrhaphy: experimental study in rats

OBJETIVO: Realizar estudo histológico comparando o crescimento axonal após neurorrafia término-lateral com e sem epineurectomia. MÉTODOS: foram utilizados vinte ratos Wistar, machos, divididos em dois grupos de 10 ratos cada. Um segmento de 1,0cm do nervo tibial e, foi transposto para o lado contralateral, sendo suturado no nervo ciático D. No grupo I, a sutura foi realizada diretamente no epineuro, enquanto que no grupo II foi realizado epineurectomia. Após 4 semanas foi realizado avaliação histológica do segmento transposto e no nervo ciático D, no sitio distal à lesão. RESULTADOS: demonstrou-se baixa quantidade de fibras remielinizadas, variando de 7 a 51 fibras no Grupo I e de 10 a 91 fibras no Grupo II. Utilizou-se o teste U de Mann-Whitney, com p=0,31, demonstrando que não há diferença estatisticamente significante entre os dois grupos. Não há relação positiva entre o número de fibras remielinizadas no enxerto e no sitio distal à lesão do ciático. CONCLUSÃO: A neurorrafia término-lateral, com e sem janela epineural, não promove remielinização eficiente. Nivel de evidência: Nível II: Estudo prospectivo comparativo.

OBJECTIVE: The aim of this study was to histologically compare the axonal sprouting after end-to-side neurorrhaphy with or without epineurotomy. METHODS: twenty male Wistar rats were used, divided into two groups of 10 rats each. A 1.0cm segment of the tibial nerve E was dried and sutured on the opposite side, where it was sutured into the sciatic nerve D. In Group I, the suture was made directly in the epineurium and in Group II, epineurotomy was performed. After 4 weeks, histological evaluation was carried out of the transposed segment and the sciatic nerve distal to the suture. RESULTS: the results showed a small number of remyelinated fibers, varying from 7 to 51 fibers in Group I and from 10 to 91 fibers in Group II. The Mann-Whitney U test was used, with p=0.311, showing there is no statistically significant difference between the two groups. There was no positive relation between the number of remyelinated fibers in the graft and in the suture site distal to the sciatic lesion. CONCLUSION: lateral-ending neurorrhaphy, with or without epineural window, does not promote efficient remyelinization. Level of Evidence: Level II, prospective comparative study.

Neuregulinas 1-alfa e 1-beta na regeneração de nervos periféricos / Neuregulins 1-alpha and 1-beta on the regeneration the peripheral nerves

OBJETIVO: Avaliar o efeito das neuregulinas 1-alfa e 1-beta na regeneração de nervos ciáticos de camundongos C57BL/6J, adultos, machos, através da técnica de tubulização. MÉTODOS: Utilizaram-se 18 animais, divididos em 3 grupos, implantando-se prótese de polietileno em falhas de 4,0 mm no nervo ciático esquerdo: grupo 1 contendo apenas colágeno purificado (Vitrogen®); grupo 2, colágeno associado a neuregulina 1-alfa; grupo 3 com colágeno e neuregulina 1-beta. O grupo controle foi formado por 6 segmentos de nervos ciáticos direitos. Após 4 semanas, os animais foram sacrificados; extraiu-se segmento do ponto médio do nervo regenerado no interior das próteses, padronizaram-se cortes histológicos e confecção das lâminas para análise histomorfométrica. Confrontaram-se os resultados estatisticamente. RESULTADOS: Os animais tratados com neuregulinas tiveram maior número de axônios mielinizados, com diferença estatisticamente significante quando comparados ao grupo colágeno. Não houve diferença estatística entre os grupos de neuregulinas 1-alfa e 1-beta. CONCLUSÃO: a adição de neuregulinas proporcionou aumento significativo do número de fibras mielinizadas.

OBJECTIVE: to evaluate the effect of the neuregulins 1-alpha and 1-beta on the regeneration the sciatic nerves of male adult C57BL/6J mice, using the tubulization technique. METHODS: eighteen animals were used, divided into three groups. A polyethylene prosthesis was implanted in a 4.0 mm defect of the left sciatic nerve, as follows: group 1 containing only purified collagen (Vitrogen®); group 2, collagen with neuregulin 1-alpha; group 3, collagen with neuregulin 1-beta. The control group consisted of six segments of right sciatic nerves. After four weeks, the animals were sacrificed. A segment from the midpoint of the nerve regenerated inside the prostheses was extracted; histological sections were standardized, and slides were made up for histomorphometric analysis. RESULTS: the results were statistically compared using the Tukey multiple comparisons test and the Student's t test. The animals treated with neuregulins had greater numbers of myelinized axons, with a statistically significant difference in relation to the collagen-only group. There was no statistical difference between the neuregulin 1-alpha and 1-beta groups. CONCLUSION: the addition of neuregulins provided a significant increase in the number of myelinized fibers.

Tubo de ácido poliglicólico e GM1 na regeneração de nervos periféricos / Polyglycolic acid tube associated with GM1 in regeneration of peripheral nerves

INTRODUÇÃO: A auto-enxertia de nervo é considerada tratamento de escolha nas grandes perdas de tecido neural que não permitam a reparação através de anastomose primária. Nesses casos, o tubo sintético à base de ácido poliglicólico é uma alternativa para enxertia de nervo. Por outro lado, muitos estudos têm enfatizado a importância dos fatores neurotróficos na regeneração neural: o monossialotetraesosilgangliosídeo (GM1), um dos principais glicoesfingolípides do tecido nervoso de mamíferos, é tido como potencializador dos efeitos desses fatores. OBJETIVO: Comparar, em ratos, o grau de regeneração neural, utilizando análise histológica, contagem do número de axônios mielinizados regenerados e análise funcional com a utilização do neurotubo e do GM1. MÉTODOS: Essa avaliação foi obtida com a interposição de enxerto autógeno (grupo A), tubo de ácido poliglicólico (grupo B) e da associação do tubo de ácido poliglicólico à administração de GM1 (grupo C) em defeitos de 5 mm no nervo ciático. RESULTADOS: Foi observada formação de neuroma apenas no grupo A. Os grupos A e C apresentaram padrões histológicos semelhantes, exceto que os axônios regenerados do grupo C apresentavam-se mais organizados e mielinizados que o grupo A. CONCLUSÃO: Na recuperação funcional, não houve diferença estatisticamente significativa entre os três grupos, a despeito das diferenças histológicas qualitativas e quantitativas verificadas.

INTRODUCTION: Nerve allografting is regarded as a treatment of choice in large neural tissue losses preventing repair by primary anastomosis. In these cases, a synthetic polyglycolic acid tube is an alternative for nerve grafting. On the other hand, several studies have emphasized the importance of neurotrophic factors on neural regeneration, including substances with potential to optimize neural regeneration, especially the GM1, an neurotrophic enhancer factor. OBJECTIVE: to compare, in rats, the neural regeneration degree using histological analysis, regenerated myelinized axons count, and functional analysis with the use of neurotube and GM1. METHODS: This assessment was performed by interposing allograft (group A), polyglycolic acid tube (group B) and polyglycolic acid tube associated to GM1 (group C) on 5-mm sciatic nerve defects. RESULTS: Neuroma formation was found only on group A. Groups A and C showed similar histological patterns, except for the regenerated axons on group C, which were shown to be better organized and myelinized than in group A. CONCLUSION: on functional recovery, no statistically significant difference was found for the three groups, despite of qualitative and quantitative histological differences found.

Nervo alógeno conservado em glicerol: estudo experimental em ratos / Glycerol-preserved allogenous nerve: an experimental study with rats

A utilização de aloenxerto de nervo conservado em glicerol é uma alternativa a auto-enxertia em casos de lesões de nervos periféricos com perda de substância que diminui a morbidade cirúrgica e provem material suficiente para a reparação neural. O objetivo deste trabalho foi comparar o grau de reparação nervosa, utilizando análises histológica e funcional, através da interposição de enxerto autógeno (grupo A), de tubo de veia conservada em glicerol (grupo B) e de interposição de nervo alógeno conservado em glicerol (grupo C) em defeitos de 5 mm no nervo fibular de ratos Wistar. A análise histológica foi feita após o sacrifício dos animais( 6 semanas) , usando o corante azul de toluidina a 1 por cento. No grupo A (auto-enxerto) verificou-se reação tecidual perineural e escape de fibras axonais mielinizadas para fora dos limites do epineuro que foi maior se comparada ao verificado no Grupo B (Veia autógena + glicerol) e Grupo C (aloenxerto de nervo).A avaliação funcional foi feita através da análise dos padrões das pegadas das patas posteriores dos ratos ("Walking Track Analysis"), nos períodos: pré-operatório, pós-operatório imediato, na terceira e sexta semanas. Na recuperação funcional, não houve diferença estatisticamente significativa entre os três grupos em nenhum dos períodos avaliados.

The use of glycerol-preserved nerve allograft is an alternative to autografting in cases of peripheral nerve injury with loss of substance, which decreases surgical morbidity and provides sufficient material for neural repair. The objective of this study was to compare the degree of nervous repair, through interposition of autogenous graft (Group A), of glycerol-preserved vein tube (Group B), and interposition of glycerol-preserved allogenic nerve (Group C) in 5-mm defects of Wistar rats' fibular nerve, using histological and functional analyses. In group A (autograft) a perineural tissue reaction and myelinated axonal fibers escape out of the epineurium boundaries were greater when compared to those observed in Group B (autogenous vein + glycerol) and Group C (nerve allograft). The functional evaluation was made by analysis of the patterns of rats' posterior footprints (Walking Track Analysis) in preoperative, early postoperative period, week 3 and week 6. Regarding functional recovery, in none of the evaluated periods was there a statistically significant difference between the three groups.

Utilização da veia glicerolada na regeneração neural: Estudo experimental em ratos / The use of glycerol-treated venous graft in damaged nerves repair: an experimental study in rats

A auto-enxertia de nervo é o tratamento de escolha para grandes perdas de tecido neural que não podem ser reparadas por meio de rafia primária. A utilização do enxerto venoso previamente conservado em glicerol seria uma alternativa para diminuir o tempo operatório e a morbidade cirúrgica nesses casos. Os vasos preservados em glicerol não apresentam destruição de sua estrutura, o que permite seu uso na microcirurgia vascular, tendo a vantagem de diminuir a imunogenicidade do enxerto. O objetivo deste trabalho experimental foi comparar o grau de reparação nervosa, utilizando análise histológica, contagem do número de axônios mielinizados regenerados e análise funcional, obtida com a interposição de enxerto autógeno (grupo A) e de tubo de veia glicerolada (grupo B) em defeitos de 5 mm no nervo fibular de ratos Wistar. Somente no grupo A foi observado a formação de neuroma. O grupo B apresentou padrões histológicos compatíveis com diminuição quantitativa do número de axônios mielinizados regenerados em menor número em relação ao grupo A (controle). Na recuperação funcional, não houve diferença estatisticamente significativa entre os dois grupos.

Autografting is the treatment of choice for cases of major nervous tissue loss where the ruptured nerve ends cannot be reduced. The use of a venous autograft previously treated with glycerol may be an alternative treatment, as it reduces surgery time duration and level of morbidity. Blood vessel explants, used in vascular microsurgery, kept in glycerol maintain their original biological structure, and when used in autografting, present reduced levels of patient's immune response. The aim of this study was to compare the level of nervous tissue regeneration by using histological analysis, regenerated myelinized axons counts, and functional analysis, obtained with the interposition of autologous graft (group A) and glycerol-treated vein tube (group B) in 5-mm defects on Wistar rats' fibular nerves. Neuroma was observed in animals of group A only. Both groups presented histological pattern consistent with reduced number of regrown axons with myelin sheath, although the number of such neurons was smaller in animals in group B as compared with those in group A. Regarding the functional after-healing assessment, both groups presented no statistically significant differences.

Regeneração pós-traumática do nervo facial em coelhos / Posttraumatic facial nerve regeneration in rabbits

A paralisia facial periférica traumática constitui-se em afecção freqüente. OBJETIVO: estudo da regeneração pós-traumática do nervo facial em coelhos, por avaliação funcional histológica dos nervos traumatizados comparados aos normais contralaterais. METODOLOGIA: Vinte coelhos foram submetidos à compressão do tronco do nervo facial esquerdo e sacrificados após duas (grupo AL), quatro (BL) e seis (CL) semanas da lesão. A comparação entre os grupos foi feita pelas densidades total e parcial de axônios mielinizados. ESTUDO ESTATíSTICO: método de Tukey (p < 0,05). RESULTADOS: Houve recuperação funcional parcial após duas, e completa após cinco semanas. Na análise qualitativa, verificou-se em AL um padrão degenerativo, com maior processo inflamatório tecidual. Em BL, sinais de regeneração neural, praticamente completa em CL. Os nervos normais (N) apresentaram DT média de 15705,59 e DP média de 21800,75. O grupo BL revelou DT média de 10818,55 e DP média de 15340,56 e o CL, DT média de 13920,36 e DP média de 16589,15. BL obteve 68,88 por cento, e o grupo CL, 88,63 por cento da DT de N. N mostrou DP maior que os lesados; porém, esta não evidenciou diferença estatística entre BL e CL. A DT dos nervos revelou-se um método analítico mais fidedigno do que a DP estudada.

Posttraumatic facial paralysis is a frequent disease. This work studies posttraumatic regeneration of the facial nerve in rabbits. Functional and histological analysis compared injured and normal nerves on opposite sides. The left facial nerve trunk of twenty rabbits were subjectedto compression lesion, and sacrificed after two (subgroup AL), four (BL) and six (CL) weeks. Comparison between groups was made by analysing total and partial densities of myelinated axons. STATISTICAL ANALYSIS: Tukey Method (p<0.05). RESULTS:There was partial functional recovery after two weeks, and complete recovery after five weeks. Qualitative analysis demonstrated a degenerative pattern in the AL group, with an increased tissue inflammatory process. Evident regeneration signs were observed in the BL group, and almost complete regeneration was seen in the CL group. Normal nerves (N) had an average TD of 15705.59 and average PD of 21800.75. The BL group had an average TD of 10818.55 and an average PD of 15340.56. The CL group had an average TD of 13920.36 and an average PD of 16589.15. The BL group had an average TD of N equal to 68.88 percent, and the CL group had an average TD of N equal to 88,63 percent (statistically significant). N showed a significant higher PD than injured nerves. However, this was not statistically different between BL and CL subgroups. Nerve DT was a more reliable method than PD in this study.

Correlation between parameters of electrophysiological, histomorphometric and sciatic functional index evaluations after rat sciatic nerve repair / Correlações entre parâmetros obtidos das avaliações eletrofisiológica, histomorfométrica e do índice funcional ciático após o reparo do nervo ciático do rato

The rat sciatic nerve is a well-established model for the study of recovery from peripheral nerve injuries. Traditional methods of assessing nerve regeneration after nerve injury and repair, such as electrophysiology and histomorphometry, despite widely used in neural regeneration experiments, do not necessarily correlate with return of motor and sensory functions. The aim of this experimental study is to investigate the possible correlation between several parameters of peripheral nerve regeneration after repair of sectioned sciatic nerve in Wistar rat. A two-stage approach was used to obtain 17 parameters after electrophysiological, morphometric and sciatic functional index evaluations. Pearson's correlation analysis was performed between these results. Only two positives correlations between different classes of peripheral nerve assessments were noted, between sciatic functional index and proximal nerve fiber diameter (r=0.56, p<0.01) and between sciatic functional index and distal fiber diameter (r=0.50, p<0.01). The data presented in our study demonstrates that there is a poor correlation between the sciatic functional index and outcome measures of electrophysiological and morphometric evaluations.

O nervo ciático do rato é o modelo mais amplamente utilizado para o estudo da regeneração após uma lesão de nervo. Apesar do uso amplo para a avaliação da regeneração os métodos tradicionais, como a avaliação eletrofisiológica e histomorfométrica, nem sempre apresentam correlações com a recuperação motora e sensitiva. O objetivo deste estudo é investigar as possíveis correlações entre vários parâmetros da regeneração após a secção e reparo do nervo ciático do rato. Foi utilizado um experimento dividido em dois estágios para obter 17 parâmetros após a realização de avaliações eletrofisiológica, histomorfométrica e funcional. A análise das possíveis correlações foi obtida através da aplicação do método de Pearson. Somente duas correlações positivas entre diferentes tipos de avaliações foram obtidas, entre o índice funcional ciático e o diâmetro proximal das fibras (r=0,56, p<0,01) e entre o índice funcional ciático e o diâmetro distal das fibras (r=0,50, p<0,01). Concluímos que as correlações entre diferentes métodos de avaliação da regeneração no nervo ciático do rato são pouco freqüentes.

A utilização do tubo de ácido poliglicólico e FK506 na regeneração de nervos periféricos / Use of polyglicolic acid tube associated with FK506 in regeneration of peripheral nerves

Grandes perdas de tecido neural não permitem a reparação através de anastomose primária. Nesses casos, a auto-enxertia de nervo é considerada tratamento de escolha. O tubo sintético à base de ácido poliglicólico é uma opção para enxertia de nervo. O FK506 é um imunossupressor que aumenta a taxa de regeneração neural "in vivo" e "in vitro". O objetivo deste trabalho foi comparar, em ratos, o grau de regeneração neural, utilizando análise histológica, contagem do número de axônios mielinizados regenerados e análise funcional, obtida com a interposição de enxerto autógeno (grupo A), tubo de ácido poliglicólico (grupo B) e da associação do tubo de ácido poliglicólico à administração de FK506 (grupo C) em defeitos de 5 mm no nervo ciático. Foi observado a formação de neuroma apenas no grupo A. Os grupos B e C apresentaram padrões histológicos semelhantes. A avaliação quantitativa do número de axônios mielinizados regenerados determinou que: 1) o grupo B apresentou em média um menor número em ralação aos demais grupos; 2) não houve diferença significativa entre o grupo controle A e o grupo C. Na recuperação funcional, não houve diferença estatisticamente significativa entre os três grupos, a despeito das diferenças histológicas qualitativas e quantitativas verificadas.

Electrophysiologic assessment of regeneration in rat sciatic nerve repair using suture, fibrin glue or a combination of both techniques

Foram comparados os parâmetros obtidos na avaliação eletrofisiológica do potencial de ação do nervo e do potencial de ação motor antes e após 24 semanas do reparo no nervo ciático do rato previamente seccionado no lado direito com a utilização de sutura (grupo A), adesivo de fibrina (grupo B) ou uma combinação das duas técnicas (grupo C). Não houve diferença entre os grupos na avaliação do potencial de ação do nervo. Quando consideradas a latência e a velocidade de condução mensurados na reoperação e a razão entre a velocidade de condução medida na reoperação e o mesmo parâmetro antes da secção do nervo, durante a mensuração do potencial de ação motor, os animais do grupo B apresentaram melhores resultados em relação aos do grupo A (p<0,05). Os animais do grupo C apresentaram melhores resultados em comparação com os do grupo A quando considerada a razão entre a velocidade de condução medida 24 semanas do reparo e antes da secção do nervo durante a avaliação do potencial de ação motor. Conclui-se que os animais em que o reparo dos nervos foi realizado com o adesivo de fibrina apresentaram melhores resultados em comparação com a sutura quando considerados os parâmetros obtidos na mensuração do potencial de ação motor.

Mecanismos básicos da regeneração de nervos / Basic mechanisms of peripheral nerve regeneration

Um grande número de pacientes portadores de lesões de nervos é tratado por meio de intervenção cirúrgica. Embora nos últimos anos evoluções constantes tenham sido obtidas na elucidação dos mecanismos básicos da regeneração de nervos, esse progresso ainda não foi incorporado de forma eficaz às situações clínicas. Neste estudo apresentamos uma revisão dos mecanismos básicos da regeneração de nervos. O conhecimento desses mecanismos é o primeiro passo para que terapêuticas adjuvantes sejam desenvolvidas e adicionadas rotineiramente à cirurgia no tratamento das lesões traumáticas de nervos.

Pontes de nervos perifericos no auxilio da regeneracao da medula espinhal / Peripheral nerves bridges in aid of spinal cord regeneration

Ao contrario da grande capacidade de regeneracao observada em nervos perifericos, o tecido nervoso central adulto apresenta minima regeneracao apos trauma. Apesar dos rearranjos sinapticos subsequentes ao trauma, lesoes medulares resultam em deficits permanentes. Intervencoes no microambiente neuronal sao necessarias para promover regeneracao de neuronios medulares. Neste trabalho utilizamos pontos de nervos interligando regioes da medula espinhal previamente lesadas, fornecendo assim microambiente favoravel a regeneracao de neuronios centrais...

Agenesias e hipoplasias do polígono de Willis / Agenesias and hypoplasia of the circle of Wills

Variaçöes anatômicas congênitas nas estruturas vasculares que constituem o polígono de Wills säo frequentes. Os autores descrevem o resultado da análise morfológica das artérias encefálicas obtida através de dissecçäo de 112 encéfalos em nosso meio. Constatou-se haver hipoplasias de algum segmento arterial do polígono em 75 por cento dos neonatos, em 57 por cento das crianças e 78 por cento dos adultos