Transplante de lâmina própria olfatória e respiratória após lesão medular em ratos : implicações sobre a recuperação locomotora, hiperreflexia e regeneração axonal

Abstract

Lesões medulares resultam em uma perda irreversível da função abaixo do sítio da lesão. Esses comprometimentos são permanentes e ocorrem devido à perda de neurônios localmente e também dos tratos axonais ascendentes e descendentes da medula espinal. Na tentativa de criar um ambiente favorável à regeneração dos axônios lesionados, células da glia embainhante olfatória (GEO) vêm sendo transplantadas como estratégia de tratamento em animais submetidos a diferentes modelos experimentais de lesões medulares. Entretanto, um consenso sobre o potencial terapêutico desse tipo de transplante celular ainda precisa ser estabelecido. O objetivo do presente trabalho foi verificar a eficácia do transplante de lâmina própria (LP) olfatória (que possui células da GEO) e de LP respiratória (desprovido de células da GEO), quando implantadas imediatamente, 2 ou 4 semanas após a realização da transecção da medula espinal. Doze semanas após a realização dos implantes, os animais que receberam LP olfatória e respiratória apresentaram uma melhora sutil na função motora dos membros posteriores. Além disso, o transplante de LP olfatória quando realizado imediatamente após a lesão reduziu a hiperatividade do reflexo de retirada, enquanto o implante desse tipo de tecido 4 semanas pós-lesão produziu uma discreta depressão dependente de frequência do reflexo de Hoffman (um análogo elétrico do reflexo monossináptico de estiramento). Nas diferentes janelas terapêuticas utilizadas, o transplante de ambos os tipos de LP produziu resultados comparáveis em relação à preservação do tecido medular, brotamento de neuritos e regeneração de fibras mielínicas no local da lesão, indicando que o tempo decorrido antes da realização dos transplantes não parece limitar os efeitos regenerativos. Todavia, as fibras mielínicas observadas no sítio da transecção nos animais que receberam LP olfatória 2 e 4 semanas pós-lesão possuíam menor área, diâmetro e espessura da bainha de mielina quando comparados aos animais que receberam LP respiratória nesses mesmos períodos. O transplante imediato de LP olfatória e respiratória também favoreceu o restabelecimento das conexões entre as fibras axonais lesionadas com núcleos do tronco encefálico e até mesmo com a região do córtex somatossensorial, como indicado pela presença de neurônios nessas regiões marcados positivamente com um marcador axonal retrógrado. Um número maior de fibras positivas para 5-HT foi observado no coto proximal dos grupos transplantados com ambos os tipos de LP em comparação às regiões da lesão e do coto caudal. Fibras positivas para CGRP estavam presentes em número considerável no local da lesão. A recuperação locomotora e a regeneração axonal no local da lesão foram limitadas e comparáveis entre os grupos transplantados nos diferentes tempos com LP olfatória e respiratória, sugerindo que esses resultados não estão exclusivamente relacionados à presença de células da GEO nos enxertos utilizados. Um melhor entendimento sobre o potencial restaurativo desse tipo de transplante é necessário a fim de justificar a aplicação dessa terapia em humanos.

Spinal cord injury (SCI) results in an irreversible loss of function below the injury site. These permanent disabilities occur due to local neuronal death and loss of ascending and descending axons in the spinal cord. In attempt to create a favorable environment for the re-growth of injured axons, olfactory ensheathing cells (OECs) have been transplanted as a treatment strategy in animals submitted to different experimental models of SCI. However, a consensus on the efficacy of this cellular transplantation has yet to be reached. The main focus of the present study was explore the efficacy of olfactory lamina propria (OLP, graft containing OECs) or respiratory lamina propria (RLP, graft without OECs) when transplanted immediately, 2-week or 4-week after spinal cord transection. After 12 weeks of transplantation, animals with OLP and RLP grafts showed a subtle hindlimb motor improvement. Furthermore, the transplantation of OLP when performed immediately after injury reduced the withdrawal reflex over-responsiveness, while the implantation of this tissue 4 weeks post-injury produced a discrete frequency-dependent habituation of the Hoffman reflex (the electrical analogue of the classic tendon jerk reflex). In all therapeutic windows used, both lamina propria grafts produced comparable results for tissue sparing, fibers sprouting and re-growth of myelinated fibers at the lesion site, indicating that delayed transplantation approach does not seem to limit the regenerative effects. However, the myelinated fibers observed at the transection site of animals that received OLP 2 or 4 weeks after injury had a smaller myelinated fiber area, diameter and myelin sheath thickness when compared to those animals transplanted with RLP grafts in the same periods. The immediate transplantation of OLP and RLP also foster limited supraspinal axonal re-connection as shown by the presence of neurons stained by retrograde tracing in brainstem nuclei and in the somatosensory cortex. A larger number of 5-HT positive axons were found in the cranial stump of both lamina propria groups compared to the lesion and caudal regions. CGRP positive axons were present in considerable numbers at the SCI site. The locomotor recovery and axon reparative effects were limited and similar between groups transplanted at different times with OLP and RLP, suggesting that these results could not be exclusively related to OECs. In conclusion, a greater understanding of the restorative potential of these tissue grafts is necessary to strengthen the rationale for application of this treatment in humans.