Degeneration of primary afferent terminals following brachial plexus extensive avulsion injury in rats / Degeneración de los terminales aferentes primarios de rata luego de lesión extensa por avulsión del plexo braquial

ABSTRACT

Important breakthroughs in the understanding regeneration failure in an injured CNS have been made by studies of primary afferent neurons. Dorsal rhizotomy has provided an experimental model of brachial plexus (BP) avulsion. This is an injury in which the central branches of primary afferents are disrupted at their point of entry into the spinal cord, bringing motor and sensory dysfunction to the upper limbs. In the present work, the central axonal organization of primary afferents was examined in control (without lesion) adult Wistar rats and in rats subjected to a C3-T3 rhizotomy. Specific sensory axon subtypes were recognized by application of antibodies to the calcitonin gene-related peptide (CGRP), the P2X3 purinoreceptor, the low-affinity p75-neurotrophin receptor and the retrograde tracer cholera toxin subunit beta (TCbeta ). Other subtypes weres labeled with the lectin Griffonia simplicifolia IB4. Using immunohistochemistry and high resolution light microscopy, brachial plexus rhizotomy in adult rats has proven a reliable model for several neural deficits in humans. This lesion produced different degrees of terminal degeneration in the several types of primary afferents which define sub-populations of sensitive neurons. Between the C6 and C8 levels of the spinal cord,,deafferentation was partial for peptidergic GCRP-positive fibers, in contrast with elimination of non peptidergic and myelinated fibers. Dorsal rhizotomy has provided an adequate experimental model to study sensory alterations such as acute pain and allodynia as well as factors that affect regeneration into the CNS., Therefore, the differential deafferentation response must be considered inr the evaluation of therapies for nociception (pain) and regeneration for brachial plexus avulsion. The anatomical diffierences among the primary afferent subtypes also affect their roles in normal and damaged conditions.

RESUMEN

El uso de las neuronas sensoriales primarias ha aportado avances en el entendimiento de las razones por las cuales falla la regeneración cuando el sistema nervioso central (SNC) es dañado. La rizotomía dorsal se puede usar como un modelo experimental de las lesiones por avulsión del plexo braquial, una lesión en la cual son desprendidas, en su punto de entrada en la médula espinal, las ramas centrales de los aferentes primarios causando una disfunción motora y sensorial grave e irreversible del miembro superior. En el presente trabajo, se examinó la organización central de los aferentes primarios en ratas Wistar adultas. Éstas fueron divididas en controles normales no lesionados y en animales rizotomizados entre los niveles cervical 3 y torácico 3 (C3-T3). Se estudió la deaferentación de los subtipos de axones sensoriales utilizando anticuerpos específicos contra el péptido relacionado con el gen de la calcitonina (CGRP), el receptor purinérgico (P2X3), el receptor de baja afinidad p75 para el factor de crecimiento nervioso (NGF) y contra la subunidad ®de la toxina de cólera (TCbeta ). Otro subtipo fue marcado con la lectina Griffonia simplicifolia IB4. La inmunohistoquímica y la microscopía óptica de alta resolución demostraron que el modelo animal de rizotomía completa del plexo braquial reproduce diversos déficit observados en las lesiones humanas. Esta lesión produce diferentes grados de degeneración terminal entre los diversos tipos de aferentes primarios que definen subpoblaciones de neuronas sensoriales. En los niveles de la médula espinal estudiados (entre C6 y C8), la deaferentación fue parcial para las fibras peptidérgicas GCRPpositivas, en contraste con la eliminación de las fibras no peptidérgicas y las mielinizadas. La rizotomía dorsal es un modelo experimental apropiado para estudiar las alteraciones sensoriales como el dolor agudo y la alodinia, así como los factores que podrían afectar la regeneración en el SNC. Por tanto, la respuesta de deaferentacion diferencial debe ser tenida en cuenta para la evaluación de terapias antinociceptivas y regenerativas tras la avulsión del plexo braquial. Se discute la anatomía de los subtipos de aferentes primarios y su papel en condiciones normales y después de la lesión.