Μελέτη μοριακών μηχανισμών της χρόνιας αυχενικής μυελοπάθειας

Abstract

Although cervical spondylotic myelopathy (CSM) represents the most common cause of spinal cord impairment among individuals over 55 years old, the molecular mechanisms of the disease remain mainly unknown. To date, many experimental studies have been conducted to establish a reliable model of CSM, however most of them appear some limitations. In this study we aim to create a new animal model of CSM, which will reproduce the temporal course of the human disease and the local microenvironment at the site of spinal cord compression. Methods: Following C7 posterior laminectomy, a thin sheet of aromatic polyether was implanted underneath C5–C6 laminae of the New Zealand rabbits. A sham group in which the material was removed 30 sec after the implantation was also included. Motor function evaluation was performed after the material implantation and weekly thereafter using the Tarlov classification. At 20 weeks post-material implantation electrophysiological studies were also conducted. All the animals were sacrificed 20 weeks post-material implantation and histological and immunohistochemical studies were performed. Results: Clinical evaluation of animals after operation reveals no symptoms and signs of acute spinal cord injury. Moreover, no neurological deficits were noticed in the sham group during the course of the study. However, the animals which underwent implantation of compression material exhibited progressive neurological deficits throughout the study. Rabbits of the compression group experienced significant increased axonal swelling and demyelination, interstitial edema and myelin sheet fragmentation. Histological evaluation of C5 and C6 laminae (at the site of implantation) reveals osteophyte formation. Moreover, the chronic and progressive compression of the cervical spinal cord resulted in induction of apoptosis as well as in disruption of the basement membrane of vessels. Conclusion: The proposed rabbit CSM model reproduces the temporal evolution of the disease and creates a local microenvironment at the site of spinal cord compression, which shares similar features with that of human disease. STUDY B Introduction: Inflammation, glial scar formation and disruption of spinal cord microvasculature represent some of the principal neuropathological features of CSM. However, the molecular mechanisms which are implicated in these pathophysiological phenomena under the chronic and progressive compression of the cervical spinal cord remain interestingly unexplored. Methods: In this study (B) in order to evaluate the role of NF-κB and extracellular matrix proteins in cervical myelopathy we used the rabbit CSM model which was extensively characterized in study A. Briefly New Zealand rabbits (different cohort of animals than that of the study A) were randomly and blindly divided into the following two groups: CSM (n=15) and sham group (n=15). The expression pattern of p50 and p65 subunits of NF-kB, as well as that of MMP-2, MMP-9, and u-PA, was evaluated in spinal cord sections coming from both groups using immunohistochemistry technique. Statistical analysis was performed using SPSS for Windows, release 12.0 (SPSS Inc., Chicago, IL). Results: CSM animals exhibited statistically significant increased immuoreactivity in both NF-κB subunits, p50 and p65. Moreover, the levels MMP-2, MMP-9, and u-PA were found to be significantly increased in CSM animals compared to controls. Finally, strong positive correlation between NF-κB subunits immunoreactivity and that of MMP-9, MMP-2, and u-PA was demonstrated. Conclusion: The NF-κB pathway as well as the extracellular matrix proteins (MMP-2 and MMP-9) are involved in CSM. However, more studies are needed to clarify the functional role of these molecules in the pathobiology of CSM. - See more at: http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/6245#sthash.7NhgYiWe.dpuf

Αν και η Αυχενική Σπονδυλωτική Μυελοπάθεια (ΑΣΜ) αποτελεί την πιο κοινή αιτία δυσλειτουργίας νωτιαίου μυελού στους ενήλικες άνω των 55 ετών, οι μοριακοί μηχανισμοί παραμένουν άγνωστοι. Μέχρι σήμερα, πολλές προσπάθειες έχουν διενεργηθεί για την ανάπτυξη ενός αξιόπιστου πειραματικού μοντέλου AΣΜ. Ωστόσο, αρκετά μειονεκτήματα εμφανίζονται σε αυτές τις μελέτες. Στη παρούσα μελέτη έχουμε σκοπό τη δημιουργία ενός νέου, πρωτότυπου πειραματικού μοντέλου ΑΣΜ, το οποίο εξομοιώνει τα ιστολογικά και κλινικά χαρακτηριστικά της ανθρωπίνης νόσου. Mεθοδολογία: Μετά από αφαίερεση του πετάλου του έβδομου αυχενικού σπονδύλου, ένα λεπτό τεμάχιο αρωματικού πολυαιθέρα τοποθετήθηκε κάτω από το πέταλο του έκτου αυχενκού σπονδύλου σε κόνικλους Νέας Ζηλανδίας (Ομάδα ΧΠΠ). Σε μία άλλη ομάδα πειραματόζωων ο αρωματικός πολυαιθέρας αφαιρέθηκε 30 δευτερόλεπτα μετά την εμφύτευση (ομάδα ελέγχου). Νευρολογική εκτίμηση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τη κλίμακα του Tarlov μετά το πέρας της χειρουργικής διαδικασίας και ακολούθως εβδομαδιαίως. Ηλεκτροφυσιολογικές μελέτες πραγματοποιήθηκαν στις 20 εβδομάδες μετά το χειρουργείο και πριν από τη θυσία των πειραματόζωων. Ακολούθησαν ιστολογικές και ανοσοιστοχημικές μελέτες. Αποτελέσματα: Τα πειραματόζωα που άνηκαν στην ομάδα ελέγχου δεν εμφάνισαν νευρολογικά ελλείμματα κατά τη διάρκεια της μελέτης. Αντιθέτως τα πειραματόζωα που άνηκαν στη ΧΠΠ εμφάνισαν νευρολογικά ελλείματα. Στους νωτιαίους μυελούς προερχόμενους από την ΧΠΠ ομάδα ανεδείχθησαν οι χαρακτηριστικές ιστοπαθολογικές αλλοιώσεις της χρόνιας μυελοπάθειας. Ειδικότερα, ανεδείχθη σπογγώδης εκφύλιση της λευκής ουσίας, διάμεσο οίδημα και αποπλάτυνση των πρόσθιων κεράτων της φαιάς ουσίας. Επίσης ανεδείχθη κατακρήμνιση του μυελικού σάκου και διόγκωση του δακτυλίου της μυελίνης. Τέλος, η χρόνια πίεση του νωτιαίου οδήγησε σε ενεργοποίηση της απόπτωσης και διαταραχή της αρχιτεκτονικής του μικροαγγειακού συστήματος του νωτιαίου μυελού Συμπέρασμα: Το πρωτότυπο μοντέλο ΑΣΜ στους κονίκλους ποσομοιώνει το χωρικό και χρονικό προφίλ της ανθρώπινης νόσου στο σημείο της πίεσης του νωτιαίου μυελού. ΜΕΛΕΤΗ B Εισαγωγή: Η φλεγμονή, η δημιουργία ουλώδους ιστού και η διαταραχή του μικροαγγειακού συστήματος του νωτιαίου μυελού είναι ορισμένα από τα κύρια παθοφυσιολογικά φαινόμενα της ΑΣΜ. Ωστόσο οι μοριακοί μηχανισμοί που εμπλέκονται σε αυτά τα φαινόμενα κάτω από τη χρόνια και προοδευτική πίεση του νωτιαίου μυελού παραμένουν ανεξερεύνητα. Mεθοδολογία: Στη συγκεκριμένη μελέτη χρησιμοποιήθηκε το πειραματικό μοντέλο ΑΣΜ που περιγράφεται στη μελέτη Α με σκοπό να διερευνηθεί ο ρόλος του NF-κB και των πρωτεινών της εξωκυττάριας ουσίας στην ΑΣΜ. Εν συντομία, κόνικλοι Νέας Ζηλανδίας (διαφορετικά πειραματόζωα από εκείνα της μελέτης Α) χωρίστηκαν τυχαία σε δύο ομάδες: την ομάδα ΧΠΠ (n=15) και την ομάδα ελέγχου (n=15). Η έκφραση των πρωτεινών των υπομονάδων p50 και p65 του NF-kB, όπως επίσης και των ενζύμων διάσπασης της εξωκυττάριας ουσίας (MMP-2, MMP-9) και του ενεργοποιητή του πλασμινογόνου τύπου ουροκινάσης (urokinase-type plasminogen activator; u-PA) αξιολογήθηκαν σε τομές νωτιαίων μυελών προερχόμενων και από τις δύο ομάδες χρησιμοποιώντας ανοσοιστοχημική τεχνική. Στατιστική ανάλυση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας SPSS για Windows, release 12.0 (SPSS Inc., Chicago, IL). Αποτελέσματα: Σε τομές νωτιαίων μυελών που προέρχονταν από πειραματόζωα που έπασχαν από ΑΣΜ αναδείχθηκε στατιστικά σημαντικά αυξημένη έκφραση των υπομονάδων του NF-κB (p50 & p65), όπως επίσης και των ενζύμων MMP-2, MMP-9, and u-PA σε σύγκριση με εκείνες που προέρχονταν από την ομάδα ελέγχου. Τέλος, σημαντικά θετική συσχέτιση παρατηρήθηκε μεταξύ των επιπέδων έκφρασης του NF-κB και εκείνων των MMP-9, MMP-2, and u-PA. Συμπέρασμα: Τα ευρήματα αυτά αποτελούν ισχυρές ενδείξεις πως η χρόνια και προοδευτική πίεση του αυχενικού νωτιαίου μυελού οδηγεί σε αυξημένη έκφραση των MMP-2, MMP-9 και u-PA πιθανόν μέσω της δράσης του μεταγραφικού παράγοντα NF-κB. Είναι βέβαιο ότι περισσότερες μελέτες απαιτούνται για την εξακρίβωση του ρόλου των πρωτεινών αυτών στην ΑΣΜ. - See more at: http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/6245#sthash.7NhgYiWe.dpuf