Effect of melatonin on peripheral nerve damage resulting from tibial defect in rats / Efecto de la melatonina sobre el daño de los nervios periféricos como resultado de un defecto tibial en ratas

ABSTRACT

SUMMARY: Peripheral nerve damage (PNI) can cause demyelination, axonal degeneration and loss of motor and sensory function. Melatonin with its antioxidative effect, has been reported to reduce scar formation in nerve injury, take a role in repair process by suppressing fibroblast proliferation in the damaged area. It was aimed to investigate the effect of melatonin in the repair of peripheral nerve damage and the relationship between S100 proteins and angiogenic regulation. Wistar albino rats were divided into 3 groups. In the Defect group, 6 mm tibial bone defect using a motorized drill was created and kept immobile for 28 days. In Defect + graft group, tibial bone defect with allograft treatment was applied and kept immobile for 28 days. In Defect + graft + Melatonin group, melatonin was administered to defect + allograft group. All rats were sacrified by decapitation, skin and tibia bone were removed then fixed with 10 % neutral buffered formalin and embedded in paraffin, sections were examined under light microscopy. In the Defect+Graft group, enlargement and occlusion of the vessels with degeneration of the epineural sheath, thickening of the endoneural sheath and mild hyperplasia of schwannocytus (Schwann cells) were remarkable. In the Defect+Graft+Melatonin group, the epineural sheath was tight and regular, the axonal structures were prominent in the endoneural area. Mild S100 expression was observed in Defect+Graft group in fibers of the endoneural region with a prominent expression in schwannocytus. In Defect+Graft+Melatonin group (10mg/kg), S100 expression was moderate in areas where schwannocytus proliferated and nerve-connective tissue sheaths were reconstructed. VEGF expression was moderate in endoneural, perineural and epineural connective tissue sheaths in the Defect+Graft+Melatonin group, with negative expression in blood vessel endothelial cells, but with a positive expression in schwannocytus. We conclude that with the application of melatonin; oxidative stress decreases, schwannocytus proliferation increases, having positive influence on nerve repair with the regulation of S100 signaling and angiogenetic structuring.

RESUMEN

RESUMEN El daño a los nervios periféricos puede causar desmielinización, degeneración axonal y pérdida de la función motora y sensorial. Se ha informado que la melatonina, con su efecto antioxidante, reduce la formación de cicatrices en lesiones nerviosas y desempeña un papel en el proceso de reparación al suprimir la proliferación de fibroblastos en el área dañada. El objetivo de este trabajo fue investigar el efecto de la melatonina en la reparación del daño de los nervios periféricos y la relación entre las proteínas S100 y la regulación angiogénica. Ratas albinas Wistar se dividieron en 3 grupos. En el grupo Defecto, se creó un defecto óseo tibial de 6 mm con un taladro motorizado y se mantuvo inmóvil durante 28 días. En el grupo Defecto + injerto, se aplicó tratamiento de defecto óseo tibial con aloinjerto y se mantuvo inmóvil durante 28 días. En el grupo Defecto + injerto + Melatonina, se administró melatonina al grupo defecto + aloinjerto. Todas las ratas fueron sacrificadas por decapitación, se extrajo la piel y el hueso de la tibia y luego se fijaron con formalina tamponada neutra al 10 % y se incluyeron en parafina, las secciones se examinaron bajo microscopía óptica. En el grupo Defecto+Injerto, fueron notables el agrandamiento y la oclusión de los vasos con degeneración de la vaina epineural, engrosamiento de la vaina endoneural e hiperplasia leve de los schwannocitos (neurolemnocitos). En el grupo Defecto+Injerto+Melatonina, la vaina epineural era estrecha y regular, las estructuras axonales eran prominentes en el área endoneural. Se observó expresión leve de S100 en el grupo Defecto+Injerto en fibras de la región endoneural con una expresión prominente en los schwannocitos. En el grupo Defecto+Injerto+Melatonina, la expresión de S100 fue moderada en áreas donde proliferaron los schwannocitos y se reconstruyeron las vainas de tejido conectivo nervioso. La expresión de VEGF fue moderada en vainas de tejido conectivo endoneural, perineural y epineural en el grupo Defecto+Injerto+Melatonina, con expresión negativa en células endoteliales de vasos sanguíneos, pero con expresión positiva en schwannocitos. Concluimos que con la aplicación de melatonina; disminuye el estrés oxidativo, aumenta la proliferación de schwannocitos, influyendo positivamente en la reparación nerviosa con la regulación de la señalización S100 y la estructuración angiogenética.