名古屋大学博士学位論文 学位の種類 : 博士(医学)(論文) 学位授与年月日:平成4年7月20日 新田弘幸氏の博士論文として提出された

A biomechanical study of intervertebral foraminal narrowing during simulated automotive head-forward and head-turned rear impacts. The objective of this study was to quantify foraminal width, height and area narrowing during head-forward and head-turned rear impacts, and evaluate the potential for nerve root and ganglion impingement. Muscle weakness and paresthesias, documented in whiplash patients, have been associated with neural compression within the cervical intervertebral foramen. Rotated head posture at the time of rear impact has been correlated with increased frequency and severity of chronic radicular symptoms, as compared to facing forward. No studies have quantified dynamic changes in foramen dimensions during head-forward or head-turned rear impacts. Six whole cervical spine specimens with muscle force replication and surrogate head underwent simulated whiplash at 3.5, 5, 6.5 and 8 g, following non-injurious baseline 2 g acceleration. Continuous dynamic foraminal width, height and area narrowing were recorded, and the peaks were determined during each impact and statistically compared to baseline narrowing. During head-forward rear impacts, significant increases (P<0.05) in average peak foraminal width narrowing above baseline were observed at C5-C6 beginning with 3.5 g impact. No significant increases in average peak foraminal height narrowing were observed, while average peak foraminal areas were significantly narrower than baseline at C4-C5 at 3.5, 5 and 6.5 g. During head-turned rear impacts, significant increases (P<0.05) in average peak foraminal width narrowing above baseline of up to 1.8 mm in the left C5-C6 foramen at 8 g were observed. Average peak dynamic foraminal height was significantly narrower than baseline at right C2-C3 foramen at 5 g and 6.5 g, while no significant increases in foraminal area were observed. Extrapolation of the present head-forward rear impact results indicated that the greatest potential for ganglia compression injury was at the lower cervical spine, C5-C6 and C6-C7. The present head-turned rear impact results indicated that the greatest potential ganglia compression injury exists at C5-C6 and C6-C7. Greater potential for ganglia compression injury exists at C3-C4 and C4-C5 due to head-turned rear impact, as compared to head-forward rear impact. Acute ganglia compression may produce a sensitized neural response to repeat compression leading to chronic radiculopathy following head-forward and head-turned rear impacts. Dynamic ganglion or nerve root compression may also lead to chronic radiculopathy.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2005. / Härtill 6 uppsatser.

Thesis (Ph. D.)--Case Western Reserve University, 2005. / [School of Medicine] Department of Genetics. Includes bibliographical references. Available online via OhioLINK's ETD Center.

journal's webpage is available at http://www.karger.com/bbe .

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2002. / Härtill 5 uppsatser.

Diss. Linköping : Univ., 2002.

Orientador: Alexandre Leite Rodrigues de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-24T17:39:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BarbizanPetinari_Roberta_D.pdf: 7051900 bytes, checksum: b3567758721f93532b336cb79e8aa570 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A avulsão de raízes motoras (ARV) tem se mostrado um modelo experimental reprodutível de degeneração de neurônios motores em ratos adultos. O emprego da ARV permite investigar degeneração/neuroproteção e plasticidade sináptica em motoneurônios, bem como testar a eficiência de diferentes tratamentos, devido à atual impossibilidade de reparo eficiente de lesões no sistema nervoso central (SNC). Os motoneurônios lesados têm potencial regenerativo após o reimplante de raízes nervosas, podendo servir como um modelo de regeneração no SNC. Contudo, na maioria das vezes, o reimplante das raízes não é suficiente para se obter retorno funcional, uma vez que a lesão causa grande perda neuronal. Há, portanto, necessidade do desenvolvimento de estratégias para diminuição da morte neuronal pós-lesão e direcionamento dos neuritos para seu alvo correto. O emprego de selante de fibrina pode auxiliar nesse processo e sua aplicação abre ainda a possibilidade de associação com células mononucleares de medula óssea (CMMO), as quais secretam fatores tróficos. Assim, o presente trabalho visa contribuir para o futuro emprego clínico desta abordagem terapêutica, preenchendo uma importante lacuna nos procedimentos reparativos após a avulsão. No presente trabalho, investigamos a eficácia do selante de fibrina, juntamente com o efeito neuroprotetor de CMMO de ratos Lewis-GFP, após avulsão e reimplante das raízes motoras. As intumescências lombares desses animais foram dissecadas e analisadas até 12 semanas após a AVR. Microscopia de luz foi empregada para a investigação da sobrevivência neuronal, quantificação das fibras nervosas e sua morfometria. Imunoistoquímica foi realizada para análise da estabilidade sináptica e da gliose reativa e RT-PCR foi utilizada para quantificação de transcritos gênicos para neurotrofinas, Iba-1 e GFAP. Microscopia eletrônica de transmissão foi usada para detectar possíveis alterações no equilíbrio de inputs excitatórios/inibitórios e avaliação motora foi realizada pelo walking track test. Os resultados do presente estudo indicam que ocorreu neuroproteção pelo reimplante com o selante de fibrina, com preservação parcial da cobertura sináptica dos motoneurônios resgatados. Não foram observadas diferenças na reatividade microglial na fase crônica pós-lesão, entre os grupos estudados por imunuistoquimica. No entanto, mais transcritos gênicos de Iba-1 foram obtidos 1 semana pós-cirúrgica no grupo com CMMO. Já em relação à astrogliose reativa, foi vista maior reatividade no grupo somente avulsão, 12 semanas após a lesão. Foi observada, também, produção de BDNF e GDNF após 1 semana pelas CMMO. Há maior número de fibras nervosas nos grupos com reimplante e essas fibras apresentaram diâmetros e espessura da bainha de mielina mais próximas ao controle, em relação ao grupo somente avulsão. Ainda foi observado que os grupos com reimplante, utilizando selante de fibrina, apresentaram melhor recuperação motora, analisada pelo cálculo do índice funcional do nervo fibular e da pressão exercida pela pata traseira. Em conjunto, podemos afirmar que o reimplante das raízes ventrais com selante de fibrina, associado ou não às CMMO, resultou em melhora da capacidade regenerativa dos neurônios após lesão e, consequentemente, recuperação da capacidade motora / Abstract: Ventral root avulsion (VRA) is an experimental model of proximal axonal injury at the central/peripheral nervous system interface that results in expressive neuronal death. In order to decrease neuronal degeneration, bone marrow stem cell (BMSC) has been proposed to treat such injuries. However, BMSC therapy is not effective without concurrent root replantation. In this sense, the use of a brasilian fibrin sealant, may be useful to facilitate the reconnection of avulsed roots at the spinal cord surface. The aim of the present work was to study the neuronal survival, synaptic plasticity, glial reaction and neurotrophic factor (BDNF and GDNF) production in the spinal motoneuron microenviroment and nerve regeneration after VRA and replantation with fibrin glue associated with BMSC therapy. Female Lewis rats (7 weeks old) were subjected to VRA and roots replantation. The animals were divided into the following groups (n=5 for each group): Group 1 ¿ avulsion only; Group 2 ¿ avulsion and DMEM injected; Group 3- the roots were replanted with fibrin sealant; Group 4 - the avulsed roots were repaired with fibrin sealant associated with BMSC; Group 5 ¿ the avulsed roots were repaired with sealant and BMSC injected at the respective spinal cord segments. EGFP-Lewis rats were used as BMSC donors. Flow cytometry was used to characterize the BMSC. The rats were sacrificed (1, 4, 8 and 12 weeks after surgery) and their lumbar intumescences processed for motoneuron counting, immunohistochemistry (used antisera: GFAP- glial fibrillary acidic protein, an astroglial marker; Iba-1- ionized calcium binding adaptor molecule, a microglial marker; synaptophysin - a synaptic marker and BDNF - brain derived neurotrophic factor) and PCR (Iba-1, GFAP, BDNF, GDNF). Nerve regeneration was assessed by morphological analysis of the sciatic nerve (nerve size, number and morphology of myelinated fibers) and motor function recovery (walking track test). The results indicated preservation of synaptic covering of the lesioned motoneurons and neuronal survival in the groups repaired with sealant alone and SCT treated. The replanted groups did not show significant changes in microglial response as compared to VRA by immunohistochemistry although these changes were observed at lumbar by PCR. Replanted groups show changes in astrogliosis reaction at motoneuron vicinity 12 weeks after surgery. Additionally, the cell transplanted group showed increased neurotrophins expression by PCR analysis. Nerve regeneration results indicated that the replantation alone or associated with BMSC promoted improvement in motor recovery and the intensity of the pressure exerted by the paws. Moreover, the average number of myelinated axons was higher in treated group when compared to avulsion only. In addition to counting of axons, the morphometric analysis of different parameters namely the diameter of nerve fibers, diameter of axons, thickness of myelin sheath and ratio "g" were significantly improved after reimplantation of ventral roots. The present data suggest that the repair of avulsed roots with the fibrin sealant alone or associated with BMSC is neuroprotective and contributes to the maintenance of spinal cord circuits leading to regeneration and recovery of motor function / Doutorado / Anatomia / Doutora em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Alexandre Leite Rodrigues de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T12:08:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Spejo_AlineBarroso_M.pdf: 5889410 bytes, checksum: 655242e3ec4018faf3f968013fd8d36d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Estudos recentes mostram resultados promissores no tratamento de lesões ao sistema nervoso (SN) através do implante de células-tronco, atribuindo essa melhora funcional à produção de fatores tróficos pelas células. Neste trabalho, o efeito neuroprotetor e neurorregenerativo de células-tronco mesenquimais (CTM) de ratos Lewis-EGFP foi investigado após o esmagamento das raízes motoras L4, L5 e L6. Cinco ratas fêmeas Lewis foram utilizadas em cada um dos seguintes grupos: G1 - esmagamento de raízes motoras; G2 - esmagamento de raízes motoras e injeção de DMEM (Meio de Eagle modificado pela Dubelco) na interface da substância branca e cinzenta (funículo lateral); G3 - esmagamento de raízes motoras e injeção de CTM (funículo lateral). Após 4 semanas, a sobrevivência neuronal foi estudada por coloração de Nissl, onde se observou, a partir da contagem neuronal, aumento da sobrevivência no grupo tratado com CTM. A técnica de imunoistoquímica foi utilizada para avaliar a expressão de sinaptofisina, sinapsina, VGLUT1 (Transportador vesicular de glutamato-1) e GAD65 (Glutamato descarboxilase 65KDa). A expressão de sinaptofisina e sinapsina na superfície dos motoneurônios lesionados mostrou uma menor redução de inputs em animais tratados com CTM, sugerindo uma possível redução no processo de eliminação sináptica. Para detectar possíveis mudanças no equilíbrio de inputs excitatórios / inibitórios em aposição ao corpo dos neurônios motores, os anticorpos VGLUT1 (marcador de terminais glutamatérgicos) e GAD 65 (marcador de terminais GABAérgicos) foram utilizados. A redução dos terminais glutamatérgicos foi semelhante em todos os grupos. Enquanto a redução de terminais GABAérgicos ocorreu em maior proporção em G1 e G2, em relação ao grupo tratado com CTM. Os dados indicam que CTM podem proteger os neurônios contra a excitotoxicidade, resultando em menor perda de células. Com sobrevida de 12 semanas após a lesão, a regeneração nervosa foi avaliada através da análise morfológica do nervo isquiático (área do nervo, número e morfometria de fibras mielínicas) e da recuperação da função motora (walking track test). O grupo tratado com DMEM apresentou nervo com menor área e menor número de fibras mielínicas do que o tratado com CTM, porém, o grupo tratado com células obteve resultados semelhantes ao grupo que sofreu apenas esmagamento. A morfometria revelou fibras com menor mielinização nos três grupos lesionados, em comparação ao nervo contralateral à lesão, porém, para os lados ipsilaterais não houve diferença entre os tratamentos. A função motora apresentou-se melhor no grupo tratado com CTM, quando comparada com o tratado com DMEM, mas não em relação ao grupo que sofreu apenas esmagamento. O efeito das CTM na função motora foi agudo, mostrando eficiência de 4 a 6 semanas após a lesão. Assim, as CTM mostraram efeito neuroprotetor e contribuíram para a regeneração, porém a forma de administração dessas células, através de injeção diretamente na medula, apesar de resultar num maior número de células enxertadas, contribuindo com a sobrevivência dos neurônios, mostrou-se um problema quando avaliada a regeneração e função motora dos animais, indicando a necessidade de desenvolvimento de outras formas de administração / Abstract: Recent studies have shown promising results in the treatment of nervous system injuries through stem cells implantation, attributing this functional improvement to the production of trophic factors by these cells. In this study, the neuroprotective and neurorregenerative effects of mesenchymal stem cells (MSC) from Lewis-EGFP mice was investigated after crushing the motor roots L4, L5 and L6. Five female rats Lewis were used in each of the following groups: G1 - motor roots crushing; G2 - motor roots crushing and DMEM (Dulbeco's Modified Eagle Medium) injection in the white/gray matter interface; G3 - motor roots crushing and MSC injection in the white/gray matter interface. At 4 weeks after injury, neuronal survival was evaluated by Nissl staining, and revealed, by the neuronal count, increased survival in the group treated with MSC. The technique of immunohistochemistry was used to evaluate the expression of synaptophysin, synapsin, VGLUT1 (Vesicular Glutamate Transporter-1) and GAD65 (Glutamate decarboxylase 65). The expression of synaptophysin and synapsin on the surface of lesioned motoneurons, showed a smaller decrease of inputs in animals treated with MSC, suggesting a possible reduction in synaptic elimination process. To detect possible changes in the balance of excitatory / inhibitory inputs reaching the cell body of the motoneurons, antibodies for VGLUT1 (marker of glutamatergic terminals) and GAD 65 (marker of GABAergic terminals) were used. The reduction of glutamatergic terminals was similar in all groups. While the reduction of GABAergic terminals was in greater extent in G1 and G2 with respect to the group treated with MSC. The data indicate that MSC can protect neurons against excitotoxicity, resulting in decreased cell loss. With survival of 12 weeks after the injury, nerve regeneration was assessed by morphological analysis of the sciatic nerve (nerve size, number and morphology of myelinated fibers) and motor function recovery (walking track test). The group treated with DMEM showed nerve with smaller area and fewer myelinated fibers than treated with MSC, however, the group treated with cells was not better than the group that only suffered crushing. Morphometry revealed fibers with less myelination in the three injured groups, compared to the contralateral side, but there was no difference between treatments. Motor function appeared better in MSC-treated group in comparison to the DMEM-treated, but not in relation to the group which only suffered crushing. The effect of MSC in motor function was acute, demonstrating efficiency between 4 to 6 weeks after injury. Thus, the MSC shown to be neuroprotective and contributed to regeneration, but the form of administration of such cells, by direct injection into spinal cord, has to be improved or substituted by another method / Mestrado / Biologia Celular / Mestra em Biologia Celular e Estrutural

Os fatores idade e sexo modificam a experiência dolorosa em animais e seres humanos. Os efeitos dos hormônios gonadais têm sido estudados em diversos modelos experimentais de dor, no entanto, o efeito do envelhecimento na percepção à dor carece de mais investigação. O efeito do envelhecimento na dor neuropática ainda não está bem estabelecido. Neste estudo se procurou avaliar possíveis variações na percepção da dor da hiperalgesia mecânica, em função da idade, presença e ausência de hormônios gonadais e sexo em ratos Wistar machos e fêmeas, jovens e idosos no modelo de dor neuropática, ligadura da quinta raiz lombar. Os animais foram divididos nos seguintes grupos: ratos jovens orquiectomizados e não-orquiectomizados, ratos idosos orquiectomizados e não-orquiectomizados, ratas jovens ooforectomizadas com ou sem reposição de 17beta-estradiol e ratas idosas. Foi testado o limiar de retirada da pata após estímulo mecânico antes da ligadura e no 7º, 14º, 21º e 28o dias após a ligadura. Os resultados mostraram que todos os animais apresentaram comportamento hiperalgésico após ligadura da quinta raiz lombar durante os 28 dias de observação. A hiperalgesia ocorreu independentemente do sexo do animal, da presença ou ausência de hormônios gonadais ou idade. Não houve diferença entre ratos jovens e idosos não-orquiectomizados (p = 0,420), entre ratos jovens e idosos orquiectomizados (p = 0,560). Entre os ratos idosos com e sem orquiectomia houve diferença no 14º (p = 0,038) e 28º (p = 0,002) dias. Ratas jovens ooforectomizadas sem reposição de 17beta-estradiol apresentaram menor hiperalgesia que ratas ooforectomizadas com reposição durante todo o período (p = 0,001). Não houve diferença entre ratos idosos orquiectomizados e ratas idosas (p = 0,09). Ratos jovens não-orquiectomizados apresentaram menor hiperalgesia mecânica que ratas jovens ooforectomizadas com reposição de 17beta-estradiol (p = 0,001), o mesmo não ocorreu entre machos e fêmeas jovens gonadectomizados sem reposição hormonal (p = 0,511). Ratas jovens ooforectomizadas sem reposição de 17beta-estradiol e ratas idosas mostraram diferença apenas no 7º dia (p = 0,002). Os resultados permitiram concluir que a reposição de 17beta-estradiol aumentou a hiperalgesia mecânica aos estímulos mecânicos após ligadura da quinta raiz lombar em ratas jovens ooforectomizadas, a hiperalgesia mecânica não diferiu entre os sexos em ratos jovens machos e fêmeas, a presença da gônada masculina diminuiu a hiperalgesia mecânica em ratos idosos e que houve diminuição da hiperalgesia mecânica em ratas idosas / Age and sex modify the pain experience in animals and humans. The effects of gonadal hormones have been studied in various experimental pain models, however, the effect of aging on pain perception needs further investigation. The effect of aging on neuropathic pain is not well established. In this study, we sought to determine how aging and gonadal hormones affect mechanical hyperalgesia using spinal nerve ligation as a neuropathic pain model in aged and young male and female Wistar rats. Animals were divided into seven groups: aged female, ovariectomized young females with 17beta-estradiol replacement, ovariectomized young females without 17beta-estradiol replacement, orchiectomized and non-orchiectomized aged and young males. Rats were tested for mechanical hyperalgesia in the plantar surface of the left hindpaw before nerve ligation and on days 7, 14, 21 and 28 after nerve ligation. All animals of all groups showed mechanical hyperalgesic behavior after spinal nerve ligation during entire period of 28 days. Hyperalgesia was independent of the sex of the animal, the presence or absence of gonadal hormones or age. There was no difference between non-orchiectomized aged and young males (p = 0.420), and between orchiectomized aged and young males (p = 0.560). There was difference between aged male rats with and without orchiectomy in days 14 (p = 0.038) and 28 (p = 0.002). Young ovariectomized female rats without 17beta-estradiol replacement had less hyperalgesia than young ovariectomized female rats with replacement (p = 0.001). There was no difference between aged orchiectomized male rats and old female rats (p = 0.09). Young non-orchiectomized male rats showed less mechanical hyperalgesia than young ovariectomized female rats with 17beta-estradiol replacement (p = 0.001), that did not occur between young orchiectomized males rats and young ovariectomized females rats without 17beta-estradiol replacement (p = 0.51). Young ovariectomized female rats without 17beta-estradiol replacement and old female rats showed differences only on day 7 (p = 0.002). These data suggest that estradiol presented a pronociceptive effect in young female rats in mechanical hyperalgesia in the neuropathic pain model, spinal nerve ligation, withdrawal threshold did not differ between sex, the presence of male gonadal hormones reduces mechanical hyperalgesia in old male rats and there is reduced mechanical hyperalgesia in aged female rats