Recovery of spinal cord functions after experimental complete crossection under the effect of chitosan polymeric compounds

Zh Vopr Neirokhir Im N N Burdenko. 2023;87(5):36-44. doi: 10.17116/neiro20238705136.
[Article in English, Russian]

Abstract

Currently, there is no effective method of treating complete spinal cord intersection. One of the promising experimental approaches is substances promoting repair and fusion of axonal membranes.

Objective: To study clinical and functional recovery in experimental animals with transected spinal cord after management with photo-cross-linked chitosan in a homogeneous mixture with polyethylene glycol.

Material and methods: We studied 20 rabbits with a model of complete spinal cord transection at the level of Th9. There were control and experimental groups (n=10; n=10). In the experimental group, we intraoperatively injected photo-cross-linked chitosan in a homogeneous mixture with polyethylene glycol. Neurological status was assessed using the modified Basso Beattie Bresnahan scale. Histological examination was performed after removing the animals from the experiment.

Results: In the experimental group, significant regression of neurological disorders was accompanied by partial recovery of movements, sensitivity and control of pelvic functions by the 30th day of the experiment. There was no mortality in the experimental group. Paraplegia and anesthesia persisted in the control group while mortality was 40% (n=4). Histological analysis in the main group revealed axonal «bridges» in the area of injury and spread of DiI dye through this area.

Conclusion: These phenomena confirm the positive effect of chitosan and polyethylene glycol on functional recovery after experimental spinal cord injury. These data are consistent with histological findings.

В настоящее время не существует эффективного метода восстановления функций спинного мозга после его полного повреждения. Одним из перспективных экспериментальных направлений является применение веществ, способствующих репарации и слиянию аксональных мембран.

Цель исследования: Изучить клинико-функциональное восстановление у экспериментальных животных с пересеченным спинным мозгом после применения фотосшитого хитозана в гомогенной смеси с полиэтиленгликолем.

Материал и методы: Использованы кролики (n=20) с моделью полного поперечного пересечения спинного мозга на уровне сегмента Th9. Были сформированы контрольная и опытная группы (n=10; n=10). В опытной группе животным интраоперационно вводили препарат фотосшитого хитозана в гомогенной смеси с полиэтиленгликолем. Уровень неврологического дефицита у животных исследовали по модифицированной шкале Basso Beattie Bresnahan (BBB). После выведения животных из эксперимента выполняли гистологическое исследование.

Результаты: У животных из опытной группы к 30-му дню эксперимента отмечался значительный регресс неврологического дефицита с частичным восстановлением двигательной активности, чувствительности и контроля за тазовыми функциями. Летальных исходов в опытной группе не было. У животных из контрольной группы неврологический дефицит сохранялся в виде параплегии, анестезии. При этом летальность в контрольной группе достигла 40% (n=4). Гистологическая картина в основной группе показала наличие аксональных «мостиков» в области травмы и распространение трассировочного красителя DiI через эту область.

Заключение: Наблюдаемые в эксперименте явления подтверждают положительное влияние препарата хитозана и полиэтиленгликоля на функциональное восстановление после экспериментальной травмы спинного мозга. Полученные данные согласуются с гистологической картиной.

Keywords: PEG; cell matrices; chitosan; neuro-PEG; polyethylene glycol; spinal cord injury; spinal injury; stem cells.

Publication types

  • English Abstract

MeSH terms

  • Animals
  • Chitosan* / pharmacology
  • Chitosan* / therapeutic use
  • Polyethylene Glycols
  • Rabbits
  • Recovery of Function
  • Spinal Cord
  • Spinal Cord Injuries* / drug therapy
  • Spinal Cord Injuries* / pathology

Substances

  • Chitosan
  • Polyethylene Glycols