Handchir Mikrochir plast Chir 2019; 51(04): 319-326
DOI: 10.1055/a-0802-8851
Originalarbeit
© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Experimentelle Modelle für selektive Nerventransfers der oberen Extremität: Modellbeschreibung und neurophysiologische Effekte

Animal Models for Selective Nerve Transfers of the upper Extremity
Martin Aman*
1  Medizinische Universität Wien Christian Doppler Labor für Extremitätenrekonstruktion, Univ. Klinik für Chirurgie
,
Matthias Sporer*
1  Medizinische Universität Wien Christian Doppler Labor für Extremitätenrekonstruktion, Univ. Klinik für Chirurgie
,
Konstantin Bergmeister
2  BG Unfallklinik Ludwigshafen Klinik für Hand-, Plastische und Rekonstruktive Chirurgie, Schwerbrandverletztenzentrum, Klinik für Plastische und Handchirurgie der Universität Heidelberg
,
Oskar Aszmann
3  Medical Universtiy of Vienna Plastic and Reconstructive Surgery
› Author Affiliations
Further Information

Publication History

20 July 2018

12 November 2018

Publication Date:
08 April 2019 (eFirst)

Zusammenfassung

Einleitung Nerventransfers werden in der rekonstruktiven Chirurgie eingesetzt um denervierte Muskeln zeitnahe zu reinnervieren. Obwohl sie zunehmend in der Klinik eingesetzt werden, sind die neurobiologischen Grundlagen nur unzureichend erforscht. Essentiell ist hierfür ein realistisches Tiermodel an der oberen Extremität, da Nerventransfers klinisch hauptsächlich hier routinemäßig angewandt werden. Diese Arbeit stellt adulte und neonatale Rattenmodelle vor, bei denen durch einen Nerventransfer des N. ulnaris die Ellbogenflexion wiederhergestellt wurde.

Methoden Basierend auf anatomischen Studien in 10 adulten und 5 neonatalen Sprague-Dawley Ratten wurde ein Modell kreiert bei dem der M. biceps brachii durch einen Nerventransfer des N. ulnaris reinnerviert wird. Anschließend wurde in 40 Ratten (30 adulte und 10 neonatale) das Caput laterale des M. biceps mittels Transfer des N. ulnaris bzw. des R. profundus n. ulnaris (RPF) reinnerviert und nach 12 Wochen Regenerationszeit hinsichtlich funktioneller Parameter wie der Muskelkraft und des Muskelgewichtes evaluiert.

Ergebnisse Alle Ratten wiesen eine konstante neuronale Anatomie auf und auch in Neonaten war der supermikrochirurgische Nerventransfer reproduzierbar. Alle Nerventransfers reinnervierten den M. biceps brachii und konnten hinsichtlich funktioneller Parameter evaluiert werden. Hier zeigte sich eine Regeneration der Muskelkraft von 2,47 + 0,25 N bei einem Muskelgewicht von 313,8 + 0,25 mg in der Ulnaris-Transfer Gruppe. In der RPF-Transfer Gruppe lag der Wert bei 1,96 + 0,65 N bzw. 226,7 + 0,65 mg und die neonatale Gruppe erreichte 1,1 + 0,23 N Muskelkraft bei 85,5 + 0,23 mg Muskelgewicht. Die nativen Kontrollen ergaben 2,78 + 0,24 N an Kraft bei 325,6 + 0,24 mg Muskelgewicht.

Diskussion Um der klinischen Translation gerecht zu werden, bedarf es eines geeigneten Tiermodelles der oberen Extremität. Alle hier gezeigten Modelle waren anatomisch konstant und mikrochirurgisch reproduzierbar. Es zeigte sich eine erfolgreiche Regeneration in allen Gruppen nach den jeweiligen Nerventransfers. Die Unterschiede zwischen den Gruppen lassen sich durch die verschiedene Anzahl an Spenderaxonen erklären. Des Weiteren, scheint die neuronale Plastizität des Neonaten einen Einfluss auf das Regenerationspotential zu nehmen. Schlussfolgerung: Die hier gezeigten Modelle bilden eine Basis zur Evaluation der Veränderungen von Nerventransfers auf allen Ebenen der motorischen Einheit.

Abstract

Introduction Nerve transfers are an important tool to restore muscle function. Despite their popularity in reconstructive surgery, their effects on the motor unit remain largely unknown. Therefore, a realistic animal model is needed for the upper extremity, which is where the majority of nerve transfers are conducted. This work shows different upper extremity nerve transfer models in the rat, where elbow flexion was restored with different types of nerve transfer in adult and neonatal rats.

Methods Anatomy and microsurgical feasibility was first evaluated in 10 adult and 5 neonate Sprague Dawley rats. In 40 rats (30 adult and 10 neonate), a nerve transfer of the whole ulnar nerve or just the deep branch was performed to reinnervate the long head of the biceps muscle. After 12 weeks of regeneration, the transfer was evaluated for functional aspects such as muscle force and weight.

Results Neural anatomy was constant in all rats. All nerve transfers were successful and functional analyses showed a maximum tetanic muscle force of 2.47 + 0.25 N after an ulnar nerve transfer. Deep branch transfers achieved 1.96 + 0.65 N, and neonates achieved 1.1 + 0.23 N. Control side was 2.78 + 0.24 N. The muscle weight was 325.6 + 0.24 mg for the control, 313.8 + 0.25 mg after UN transfer, 226.7 + 0.65 mg after deep branch transfer and 85.5 + 0.23 mg for neonates.

Discussion For proper clinical translation, an upper extremity model is needed. Successful reinnervation in all groups was demonstrated, which indicates an excellent model for future research. Variations in functional parameters are likely the effect of different donor axon ratios. Neuronal plasticity also appears to play a major role in the regeneration potential. Conclusion: This work illustrates several animal models to further investigate nerve transfers on all levels of the motor unit.

* die beiden erstgenannten Autoren haben zu gleichen Teilen beigetragen