Beneficial effects of treadmill training in experimental diabetic nerve regeneration

OBJECTIVES: We investigated the effects of treadmill training (10 weeks) on hindlimb motor function and nerve morphometric parameters in diabetic rats submitted to sciatic nerve crush. MATERIALS AND METHOD: Wistar rats (n = 64) were divided into the following groups: non-diabetic; trained non-diabetic; non-diabetic with sciatic nerve crush; trained non-diabetic with sciatic nerve crush; diabetic; trained diabetic; diabetic with sciatic nerve crush or trained diabetic with sciatic nerve crush. Diabetes was induced by streptozotocin injection (50 mg/kg, iv). Hindlimb motor function was evaluated weekly by assessing sciatic functional indices, and the proximal and distal portions of the sciatic nerve were used for morphometric analysis. RESULTS: At 13 weeks post-injury, the distal nerve portion of all injured groups and the proximal nerve portion of the diabetic with sciatic nerve crush group presented altered morphometric parameters such as decreased myelinated fiber diameter (~7.4 + 0.3μm vs ~4.8 + 0.2μm), axonal diameter (~5 + 0.2μm vs ~3.5 + 0.1μm) and myelin sheath thickness (~1.2 + 0.07μm vs ~0.65 + 0.07μm) and an increase in the percentage of area occupied by endoneurium (~28 + 3% vs ~60 + 3%). In addition, in the non-diabetic with sciatic nerve crush group the proximal nerve portion showed a decreased myelinated fiber diameter (7.4+0.3μm vs 5.8 + 0.3μm) and myelin sheath thickness (1.29 + 0.08μm vs 0.92 + 0.08μm). The non-diabetic with sciatic nerve crush, trained non-diabetic with sciatic nerve crush, diabetic with sciatic nerve crush and trained diabetic with sciatic nerve crush groups showed normal sciatic functional index from the 4th,4th,9th and 7th week post-injury, respectively. Morphometric alterations in the proximal nerve portion of the diabetic with sciatic nerve crush and non-diabetic with sciatic nerve crush groups were either prevented or reverted to values similar to the non-diabetic group by treadmill training. CONCLUSION: Diabetic condition promoted delay in sciatic nerve regeneration. Treadmill training is able to accelerate hindlimb motor function recovery in diabetic injured rats and prevent or revert morphometric alterations in proximal nerve portions in non-diabetic and diabetic injured rats

Tradução e adaptação transcultural da versão brasileira da Spinal Cord Independence Measure -- Self- Reported Version (brSCIM-SR)

O objetivo deste estudo foi realizar a validação transculturalde um instrumento de autorrelato utilizado para avaliar o nível de independência funcional nas atividades de vida diária em pessoas com lesão da medula espinal (LME), a Spinal Cord Independence Measure -- Self-Reported Version (SCIM-SR) para a língua portuguesa do Brasil. Métodos: Duas traduções independentes da versão original do instrumento em inglês e síntese de uma versão em português foram realizadas, seguidas pela consulta de um painel de profissionais de reabilitação e confecção da versão pré-final, pré-teste (n = 13), retrotradução para a língua original e aprovação da autora original do instrumento. Resultados: A comparação do instrumento original com a retrotradução e aprovação garantiu que a equivalência semântica e a manutenção do conteúdo do instrumento tenham sidoadequadamente mantidas. Conclusão: A brSCIM-SR foi adequadamente validada transculturalmente ao português e pode ser utilizada como um instrumento de autorrelato para avaliar o nível de independência das pessoas com LME no Brasil

Thermographic evaluation of hind paw skin temperature and functional recovery of locomotion after sciatic nerve crush in rats

INTRODUCTION: Peripheral nerves are often damaged by direct mechanical injury, diseases, and tumors. The peripheral nerve injuries that result from these conditions can lead to a partial or complete loss of motor, sensory, and autonomic functions, which in turn are related to changes in skin temperature, in the involved segments of the body. The aim of this study was to evaluate the changes in hind paw skin temperature after sciatic nerve crush in rats in an attempt to determine whether changes in skin temperature correlate with the functional recovery of locomotion. METHODS: Wistar rats were divided into three groups: control (n = 7), sham (n = 25), and crush (n = 25). All groups were subjected to thermographic, functional, and histological assessments. RESULTS: DT in the crush group was different from the control and sham groups at the 1st, 3rd and 7rd postoperative days (p,0.05). The functional recovery from the crush group returned to normal values between the 3rd and 4th week post-injury, and morphological analysis of the nerve revealed incomplete regeneration at the 4th week after injury. DISCUSSION: This study is the first demonstration that sciatic nerve crush in rats induces an increase in hind paw skin temperature and that skin temperature changes do not correlate closely with functional recovery

Efeitos do exercício físico específico na recuperação funcional da locomoção e regeneração nervosa periférica após lesão traumática experimental do nervo ciático em ratos adultos

Os exercícios físicos têm sido empregados em estudos clínicos experimentais com o propósito de estimular a regeneração nervosa periférica, entretanto estas pesquisas não examinam os efeitos de tipos específicos de exercícios sobre a regeneração das fibras nervosas periféricas. Neste estudo, testamos os possíveis efeitos de um programa de treinamento aeróbico, de resistência muscular e a combinação de ambos os programas (durante 5 semanas) na regeneração do nervo ciático em ratos após lesão nervosa por compressão, utilizando análises funcional e morfométrica. Os resultados obtidos neste estudo indicam que o treinamento aeróbico melhora a recuperação funcional, desde a primeira semana de treino, e a diferenciação morfológica do nervo ciático em regeneração após 5 semanas de treinamento quando comparado com os animais lesionados sedentários. Por outro lado, o treinamento de resistência muscular e a combinação dos treinos aeróbico e de resistência, ou seja, treinamento concorrente, retardam a recuperação funcional, embora não a impeçam. Além disso, 5 semanas de treinamento de resistência muscular e concorrente não melhoram a diferenciação morfológica do nervo ciático em regeneração quando comparado com os animais do treinamento aeróbico. Neste estudo, a diferenciação dos nervos em regeneração dos ratos que realizaram treinamento de resistência muscular e concorrente foi similar à dos animais lesionados sedentários. Estes dados provêm evidências de que o treinamento aeróbico tem um grande potencial para promover a recuperação funcional e melhorar a diferenciação do nervo ciático em regeneração após lesões traumáticas experimentais, e que os treinamentos de resistência muscular e concorrente parecem retardar a recuperação funcional e não interferir na diferenciação das fibras nervosas em regeneração do nervo ciático lesionado

Rehabilitation and neuromuscular plasticity after spinal cord injury: effects of treadmill step training and olfactory ensheathing glia transplantation

O objetivo desta Tese foi analisar os efeitos do treino de marcha isolado e em combinação com transplante de glia embainhante olfatória (GEO) na recuperação funcional e na plasticidade neuromuscular dependente da atividade em um modelo experimental de paraplegia. Para tanto, foram realizados 2 experimentos. No 1º experimento foi realizada completa transecção da medula espinal (TME) em ratos Wistar adultos e após 5 dias iniciou-se um protocolo de 9 semanas de treino de marcha em esteira com suporte de peso corporal. No 2º experimento, os animais receberam, imediatamente após a TME, transplante de células gliais embainhantes olfatórias (GEO) e, como no primeiro experimento, iniciaram o treino de marcha 5 dias após a lesão/transplante. Durante o período dos experimentos, estudos comportamentais para acompanhamento da recuperação da função sensório-motora dos animais foram periodicamente realizados. Além disso, ao término da fase de treinamento (10 semanas após a lesão/transplante), análises histológicas e bioquímicas foram realizadas em amostras de tecido retiradas da medula espinal e músculo sóleo. Os resultados mostram que o treino de marcha em esteira promove melhora da função sensório-motora nos membros posteriores (MPs) de ratos com completa transecção da medula espinal (TME). Os animais treinados apresentaram escores mais altos na escala BBB e normalização do reflexo flexor de retirada. Além disso, os animais com TME apresentaram atrofia do soma celular nos motoneurônios alfa, redução na expressão de sinaptofisina e na atividade da Na+,K+-ATPase na região lombar. Os animais treinados mostraram soma motoneuronal, expressão de sinaptofisina e atividade da bomba de Na+,K+-ATPase similares aos controles. No músculo sóleo, a TME causou severa atrofia muscular, que foi acompanhada pela redução na expressão do fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF) neste músculo. Por outro lado, o treino de marcha foi capaz de parcialmente impedir/reverter a atrofia provocada pela paralisia muscular e promover um significante aumento na expressão do BDNF, o qual teve positiva correlação com o trofismo muscular dependente da atividade motora no músculo sóleo. O transplante de glia embainhante olfatória (GEO) promoveu significativo aumento nos escores da escala BBB nos animais com completa TME. Entretanto, o treino de marcha foi capaz de acelerar este ganho funcional. Apesar de não ser observada significativa regeneração axonal através do local da lesão, sugerindo que as melhoras funcionais ocorreram independentemente da existência de regeneração axonal. Estes resultados sugerem que o treino de marcha após a TME promove plasticidade morfológica e bioquímica dependente da atividade nos tecidos neuromusculares. A melhora funcional ocorreu concomitantemente a estas alterações plásticas. Além disso, a terapia de transplante de GEO mostrou resultados positivos na recuperação da função motora dos MPs que foi acelerada pelo treino de marcha, mesmo na ausência de regeneração axonal através da lesão. Estes dados mostram importantes informações neurobiológicas que fornecem base neurocientífica para o uso seguro e eficaz destas terapias na reabilitação após LME.The aim of this thesis was to study the effects of treadmill step training alone and in combination with olfactory ensheathing cells (OEC) on functional recovery and activity-dependent neuromuscular plasticity in a traumatic paraplegia model. For this, we made two experiments. In the 1st experiment, complete spinal cord transection (SCT) was made in adult Wistar rats and after 5 days the spinal animals were underwent a 9 week body-weight-supported treadmill training (BWSTT) program. In the 2nd experiment, the spinal animals received acute olfactory ensheathing cell (OEC) transplantation and, similar to the 1st experiment, started a BWSTT 5 days after the injury/transplantation. Behavioral tests were periodically performed in order to study the hindlimb sensorimotor functions in both experiments. Furthermore, after 9 weeks of the training (10 weeks after SCI/transplantation), histological and biochemical analysis were performed in spinal cord and soleus muscle tissues. The results show that treadmill step training improves hindlimb sensorimotor function in rats with complete spinal cord transection (SCT). The trained animals showed higher BBB scores and normalization of the withdrawal reflex. Furthermore, spinal animals showed alpha motoneuron soma size atrophy, decrease in synaptophysin expression and Na+,K+-ATPase activity in lumbar spinal cord. Trained SCT animals showed motoneuron soma size, synaptophysin expression and Na+,K+-ATPase activity values similar to controls. In soleus muscle, SCT led to severe muscular atrophy, which was accompanied by a decrease in brain-derived neurotrophic factor (BDNF) expression in this muscle. On the other hand, treadmill step training was able to revert/prevent this paralysis-induced muscular atrophy and promote significant improvement in soleus BDNF expression, which was positively correlated to activity-dependent muscular trophism. Olfactory ensheathing cell (OEC) transplantation promotes significant improvements in the BBB scores of animals with SCT. However, treadmill step training was able to accelerate this functional gain. There was no significant axonal regeneration that traversed the injury site, which suggests that functional gains occurred in a manner independent of axonal regeneration. Taken as a whole, these results suggest that treadmill step training after SCT promotes activity-dependent morphological and biochemical plasticity in neuromuscular tissues. The functional improvements occurred concomitantly to these plastic changes. Moreover, OEC therapy showed positive results on hindlimb motor function recovery which was accelerated with treadmill step training even in the absence of axonal regeneration across the lesion site. These results represent important neurobiological information for the neuroscientific basis that supports these therapies as an efficient and safe approach in spinal cord injury rehabilitation