Anatomical and histomorphometric study of the ulnar nerve at the wrist / Estudio anatómico e histomorfométrico del nervio ulnar en la muñeca

SUMMARY: The ulnar nerve (UN) is the main nerve responsible for innervation of the intrinsic musculature of the hand. It is of great importance to have a deep anatomical knowledge of the UN. The aim of this study is to enrich the knowledge of the UN anatomy at the wrist and provide useful reference information for clinical and surgical applications. In this descriptive cross-sectional study, 44 upper limbs of fresh cadavers were evaluated. The UN, the superficial branch of the ulnar nerve (SBUN), and the deep branch of the ulnar nerve (DBUN) were evaluated. Morphometric variables were measured using a digital caliper, and samples of nervous tissue were taken to evaluate the histomorphometry. Before entering the Guyon's canal, the UN had a diameter of 3.2 ± 0.4 mm. In 36 samples (82 %) the UN presented a bifurcation pattern and in the remaining 8 samples (18 %) a trifurcation was shown. The diameter of the DBUN was 1.9 ± 0.33 mm and that of the SBUN was 1.29 ± 0.22 mm. In the bifurcation patterns, the SBUN had a trunk of 5.71 ± 1.53 mm before bifurcating into the common digital nerve (fourth and fifth fingers) and an ulnar digital collateral nerve (fifth finger). The DBUN had an area of 2.84 ± 0.7 mm2 and was made up of 8 ± 1.4 fascicles and 3595 ± 465 axons. The SBUN area was 1.31 ± 0.27 mm2, it was made up of 6 ± 1.1 fascicles and 2856 ± 362 axons. The reported findings allow the hand surgeon to improve his understanding of the clinical signs of patients with UN pathologies at the wrist level and thus achieve greater precision while planning and performing surgical approaches and dissections.

El nervio ulnar (NU) es el principal nervio responsable de la inervación de la musculatura intrínseca de la mano. Es de gran importancia tener un profundo conocimiento anatómico del NU. El objetivo de este estudio fue enriquecer el conocimiento de la anatomía del NU en la muñeca y proporcionar información de referencia útil para aplicaciones clínicas y quirúrgicas. En este estudio descriptivo transversal se evaluaron 44 miembros superiores de cadáveres frescos. Se evaluó el NU, el ramo superficial del nervio ulnar (RSNU) y el ramo profundo del nervio ulnar (RPNU). Las variables morfométricas se midieron con un caliper digital y se tomaron muestras del nervio para evaluar la histomorfometría. Antes de ingresar al canal del nervio ulnar (canal Guyon), el ONU tenía un diámetro de 3,2 ± 0,4 mm. En 36 muestras (82 %) el ONU presentó un patrón de bifurcación y en las 8 muestras restantes (18 %) se presentó una trifurcación. El diámetro del RPNU fue de 1,9 ± 0,33 mm y el del RSNU de 1,29 ± 0,22 mm. En los patrones de bifurcación, el RSNU presentó un tronco de 5,71 ± 1,53 mm antes de bifurcarse en el nervio digital común (cuarto y quinto dedo) y un nervio digital colateral ulnar (quinto dedo). El RPNU tenía un área de 2,84 ± 0,7 mm2 y estaba formado por 8 ± 1,4 fascículos y 3595 ± 465 axones. El área del RSNU fue de 1,31 ± 0,27 mm2, estaba formado por 6 ± 1,1 fascículos y 2856 ± 362 axones. Los hallazgos reportados permiten al cirujano de mano mejorar su comprensión de los signos clínicos de los pacientes con patologías del NU a nivel de la muñeca y así lograr una mayor precisión en la planificación y realización de abordajes y disecciones quirúrgicas.

Anatomical and ultrastructural sex differences in mean diameter and thickness of myelinated axons in adult rat corpus callosum / Diferencias sexuales anatómicas y ultraestructurales del diámetro medio y grosor de los axones mielinizados en el cuerpo calloso de ratas adultas

Sexual dimorphism exists at all levels of the nervous system. These sex differences could underlie genderrelated differences in behavior and neuropsychological function, as well as the gender differences in the prevalence of various mental disorders such as autism, attention deficit disorders, and schizophrenia. Myelination, on the other hand, is a unique cellular process that can have a dramatic impact on the structure and physiology of an axon and its surrounding tissue. The corpus callosum (CC) is the largest of the brain commissures, which connects the cerebral cortices of the two hemispheres, and provides interhemispheric connectivity for information transfer and processing between cortical regions. Variation in the axonal properties of CC will alter the interhemispheric connectivity. The CC consists of myelinated and unmyelinated axons, glial cells and blood vessels. Several functional studies have reported that the function of CC is associated with its axons density and myelination properties. The sexual dimorphism in the axonal content of the CC has always been controversial; hence, the aim of this study was to analyze the differences in axons' diameter and myelin sheath thickness of the CC between male and female rats. For this purpose, five pairs of adult male and female rats were perfused and the CC were removed and sectioned. Four sections from different subregions of the corpus callosum that represent the genu, anterior body, posterior body, and splenium of the CC were stained and electron microscopic images were captured using stereological guidelines. Later, the axons diameter and myelin sheath thickness for each subregion were calculated and compared between males and females. Our preliminary findings of the present study indicated region specific differences in the myelinated axon thickness and diameter in the CC between male and female rats.

El dimorfismo sexual existe en todos los niveles del sistema nervioso. Estas diferencias de sexo podrían ser la base de las diferencias de comportamiento y función neuropsicológica relacionadas con el sexo, así como las diferencias en la prevalencia de diversos trastornos mentales, como el autismo, los trastornos por déficit de atención y la esquizofrenia. La mielinización, por otro lado, es un proceso celular único que puede tener un impacto dramático en la estructura y fisiología de un axón y su tejido circundante. El cuerpo calloso (CC) es la mayor comisura cerebral, que conecta las cortezas cerebrales de ambos hemisferios, y proporciona la conectividad interhemisférica para la transferencia y el procesamiento de información entre regiones corticales. La variación en las propiedades axonales de CC alterará la conectividad interhemisférica. El CC consiste en axones mielinizados y no mielinizados, células gliales y vasos sanguíneos. Varios estudios funcionales han informado que la función de CC está asociada con la densidad de axones y las propiedades de mielinización. El dimorfismo sexual en el contenido axonal del CC siempre ha sido controvertido; por lo tanto, el objetivo de este estudio fue analizar las diferencias en el diámetro de los axones y el grosor de la vaina de mielina del CC entre ratas macho y hembra. Para este propósito, se perfundieron cinco pares de ratas macho y hembra adultas y se extrajeron y seccionaron las CC. Se tiñeron cuatro secciones de diferentes subregiones del cuerpo calloso que representan el genu, el cuerpo anterior, el cuerpo posterior y el esplenio y se capturaron imágenes de microscopía electrónicas utilizando referencias estereológicas. Posteriormente se calculó el diámetro de los axones y el grosor de la vaina de mielina para cada subregión y se compararon entre machos y hembras. Nuestros hallazgos preliminares del presente estudio indicaron diferencias específicas en el grosor y diámetro del axón mielinizado en el CC entre ratas macho y hembra.

Neurorrhaphy techniques: comparative stereological and experimental axonal study / Técnicas de neurorrafia: estudio experimental estereológico axonal comparativo

There is a great variety of injuries that affect peripheral nerves derived from acquired or congenital degenerative diseases affecting the central nervous system that cause loss of sensorimotor functions. The objective of this work was to perform an end-to-side or side-to-side experimental axonal stereological study in order to compare volume density of axons, endouneuro and myelin sheath (and muscle mass) in peroneal and tibial nerves, with anastomosis contact from 0.25 cm to 0.50 cm. After approval of the Ethics Committe, 20 male Wistar rats were divided into four groups of five rats each (G1= end-to-side neurorrhaphy; G2= side-to-side neurorrhaphy of 0.25 cm; G3= side-to-side neurorrhaphy of 0 cm and G4= Control of normality). After 180 days, fragments of peroneal and tibial nerves were collected for histological and stereological study. In comparative stereological experimental study between neurorraphies, the volume density of axons, myelin sheath of tibial and fibular nerves, as well as the post-surgical muscle mass, remains the same in end-to-side and side-to-side neurorraphies, regardless of contact area of anastomosis. It can be inferred, as surgical repair options, both end-to-side neurorrhaphy to recover and prevents atrophy of the endplate as side-to-side neurorraphy that is independent of the distance between the nerve stumps.

Gran variedad de lesiones atingen a los nervios periféricos, derivadas de enfermedades adquiridas o degenerativas congénitas que afectan la parte central del sistema nervioso y que ocasionan pérdida de funciones sensoriomotoras. El objetivo de ese trabajo fue realizar un estudio experimental estereológico axonal post neurorrafias termino-lateral o latero-lateral para comparar densidad de volumen de axones, endoneuro y vaina de mielina (así como masa muscular) en nervios fibular y tibial, con unión de contacto entre 0,25 cm y 0,50 cm. Tras la aprobación del comité de ética, fueran utilizados 20 ratones machos de la raza Wistar divididos en cuatro grupos de 5 ratones cada uno (G1= Neurorrafia término lateral; G2= Neurorrafia latero lateral de 0,25 cm; G3= Neurorrafia latero lateral de 0,50 cm y G4= Control). Posteriormente, fragmentos de los nervios tibiales y fibulares fueron procesados para estudios histológicos y estereológicos. En el estudio experimental estereológico comparativo entre neurorrafias termino-lateral y latero-lateral, la densidad de volumen de axones, endoneuro y vaina de mielina de nervios tibial y fibular y también la masa muscular post quirúrgica se mantuvo equitativa, independientemente del área de unión de contacto. Podemos inferir como opciones de reparación quirúrgica, que el tratamiento de la neurorrafia termino-lateral y latero-lateral previnen la atrofia de placa motora, independiente de la distancia entre los muñones nerviosos.

Análisis morfométrico del proceso de diferenciación in vitro de neuronas del hipocampo / Morphometric analysis of the differentiation process of hippocampal neurons in vitro

Los cultivos neuronales del sistema nervioso central se han venido usando ampliamente para el estudio de los mecanismos que conducen el proceso de diferenciación neuronal, así como también se han empleado como modelos in vitro para evaluar drogas y desarrollar nuevas terapias, de allí la importancia profundizar en la caracterización de dicho proceso. En este estudio, se prepararon cultivos primarios de células del hipocampo para estudiar los tipos celulares desarrollados, el desarrollo de dendritas y axones, la densidad de vesículas sinápticas y el desarrollo de los conos de crecimiento. Mediante inmunofluorescencia usando anticuerpos y marcadores no inmunológicos, se observaron los cambios experimentados por las estructuras de interés durante diferentes estadios temporales (1-21 días). Observamos una mayor proporción de neuronas sobre glias, desarrollo normal de las redes neuronales (conformadas por dendritas y axones), incremento en la longitud de dendritas y el establecimiento de sinapsis. Las vesículas sinápticas también experimentaron un incremento en su densidad a medida que aumentaba el tiempo de cultivo. Finalmente, se estudiaron los cambios morfológicos de los conos de crecimiento observándose que al inicio del cultivo en su mayoría se encontraban cerrados, pero a medida que maduraban las neuronas la proporción de conos de crecimiento abiertos aumentó. Este trabajo representa un avance en la caracterización morfométrica de los cultivos neuronales puesto que recoge de manera simultánea y cuantitativa los principales aspectos que marcan el proceso de diferenciación neuronal. En este estudio, la medición de estas características morfológicas hizo posible establecer parámetros cuantitativos que ayudarán a distinguir las principales etapas de la diferenciación neuronal.

Neuronal cultures of the central nervous system are widely used to study the molecular mechanisms that rule the differentiation process. These cultures have also been used to evaluate drugs and to develop new therapies. From this we can infer the relevance of performing an extended characterization that involves the main aspects driving such process. To carry out such characterization in the present study we prepared primary cultures from hippocampal cells to study cell identity, development of neuronal processes (dendrites and axons), density of synaptic vesicles and development of growth cones. Using immunofluorescence techniques, specific antibodies and non-immunological probes, we studied the changes experienced by the structures under study during different temporal stages (1-21 days). We observed a major proportion of neurons over glia, normal development of neuronal networks (formed by dendrites and axons), increase in the length of dendrites and axons and establishment of synaptic connections. Synaptic vesicles also showed an increase in their densities as long as the time of the culture progressed. Finally, we studied the morphological changes of the growth cones and observed that those were mostly closed at the beginning of the culture period. As neurons matured we observed an increase in the proportion of open growth cones. This work represents an advance in the morphometric characterization of neuronal cultures, since it gathers the main aspects that outline the neuronal differentiation process. In this study, measurement of these morphological features made possible to establish quantitative markers that will allow establishing more precisely the different stages of neuronal differentiation.

Expressão do complexo de histocompatilidade principal de classe I (MHC I) no sistema nervoso central: plasticidade sináptica e regeneração / Expression of class I major histocompatibility complex (MHC I) in the central nervous system: role in synaptic plasticity and regeneration / Expresión del complejo principal de histocompatibilidad de clase I (MHC I) en el sistema nervioso central: plasticidad sináptica y regeneración

Foi demonstrado recentemente que o complexo de histocompatibilidade principal de classe I (MHC I), expresso no sistema nervoso central (SNC), não funciona somente como molécula com papel imunológico, mas também como parte de um mecanismo envolvido na plasticidade sináptica. A expressão de MHC I interfere na intensidade e seletividade da retração de sinapses em contato com neurônios que sofreram lesão e também influencia a reatividade das células gliais próximas a esses neurônios. A intensidade do rearranjo sináptico e resposta glial após lesão, ligadas à expressão de MHC I no SNC, repercute em diferenças na capacidade regenerativa e recuperação funcional em linhagens de camundongos isogênicos. Dessa forma, os novos aspectos sobre a função do MHC I no SNC direcionam futuras pesquisas no sentido de buscar o envolvimento do MHC I em doenças neurológicas e também o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas.

It has been recently demonstrated that the major histocompatibility complex of class I (MHC I) expressed in the central nervous system (CNS) does not only function as a molecule of the immune system, but also plays a role in the synaptic plasticity. The expression of MHC I influences the intensity and selectivity of elimination of synapses apposed to neurons that were subjected to lesion, besides influencing the reactivity of neighboring glial cells. MHC I expression and the degree of synaptic rearrangement and glial response after injury correlate with differences in the regenerative potential and functional recovery of isogenic mice strains. In this way, the new aspects regarding MHC I functions in the CNS may guide further studies aiming at searching the involvement of MCH I in neurologic disorders, as well as the development of new therapeutic strategies.

El complejo mayor de histocompatibilidad de clase I (MHC I), expresado en el sistema nervioso central (SNC), no sólo funciona como una molécula con función inmunológica, sino que es crucial para las respuestas del tejido nervioso en casos de lesiones. El MHC I está involucrado con los procesos de plasticidad sináptica y las células gliales en el microambiente de la médula espinal después de realizada axotomía periférica. La expresión de MHC I interfiere con la intensidad y la forma en que se producen la contracción y la eliminación de sinapsis con relación a las neuronas, cuyos axones se han comprometido, y también influye en la reactividad de las células gliales, cerca de estas neuronas. La intensidad de estos cambios, que responden a la expresión de MHC I en el SNC, implica diferencias en la capacidad de regeneración axonal de las células dañadas por axotomía, por lo que el nivel de expresión de las moléculas MHC I se relaciona con el proceso de regeneración de los axones y, en consecuencia, con la recuperación funcional. Por consiguiente, estos nuevos aspectos sobre la función del MHC I en el SNC orientan nuevas investigaciones con miras a entender el papel del MHC I en las enfermedades neurológicas y a desarrollar nuevas estrategias terapéuticas.

Efecto de la Desnutrición Oculta Prenatal Sobre la Histología del Esplenio Callosal / Effect of Mild Protein Prenatal Malnutrition in the Callosal Splenium Histology

Ratas malnutridas prenatalmente con una dieta isocalórica y baja en proteínas, presentaron un menor diámetro axonal promedio en el esplenio callosal que los animales control, tanto de las fibras mielínicas como amielínicas. También se observó una mayor densidad axonal promedio, con respecto a los controles. Estas observaciones sugieren que: 1) las conexiones cortico-corticales (interhemisféricas) son vulnerables a la malnutrición proteica; y 2) lo anterior tendría incidencia en la velocidad de conducción interhemisférica, en particular con lo que dice relación con las conexiones visuales.

Adult rats malnourished prenatally with a low-protein, isocaloric diet showed smaller median fiber diameter of myelinated and unmyelinated fibers and a higher axonal density in the callosal splenium than controls. These findings suggest (i) that cortico-cortical (interhemispheric) connections are vulnerable to protein malnutrition; and (ii) this may affect interhemispheric conduction velocity, particularly in visual connections.