Effect of vitamin B complex therapy on process of neuroinflammation and regeneration of rat pripheral nerve after injury

Abstract

Peripheral nerve injury (PNI) often results in substantial neurological deficits with slow and usually incomplete functional recovery. PNI leads to a series of cellular and molecular events necessary for axon regeneration and reinnervation of target tissues, among which, inflammation is crucial for the orchestration of all these processes. PNI triggers a complex multi-cellular response involving injured neurons, Schwann cells and immune cells. Macrophages activation underlies the pathogenesis of PNI and is characterized by morphological/phenotype transformation from proinflammatory (M1) to an anti-inflammatory (M2) type, displaying different functions during the inflammatory and reparative process. Moreover, Schwann cells, together with macrophages that infiltrate damaged tissue, are considered the key to the regeneration of the peripheral nerve. The aim of this study was to investigate the effects of the treatment with the vitamin B (B1, B2, B3, B5, B6, and B12) complex on the process of neuroinflammation and on the crosstalk between macrophages and Schwann cells during the recovery period after PNI and to evaluate the influence of L-type CaV1.2 calcium channels on cells implicated in the process of neuroregeneration. Controlled transection of the motor branch of the femoral peripheral nerve was used as an experimental model. Experimental procedures were performed on male Albino Oxford rats. The animals were divided into experimental and control groups. Unilateral transection of the motor branch of the femoral nerve was performed in the group of experimental animals, after which immediate reconstruction was done by end-to-end anastomosis using 9-0 suture (Ethicon Inc, Norderstedt, Germany). The group of control animals underwent the same experimental procedure, but without nerve transection. Animals were sacrificed after 1, 3, 7, and 14 days of the vitamin B complex therapy, after surgery. Femoral nerves were isolated. Isolated femoral nerves (operated, reconstructed, as well as contralateral, intact) from the sham (S), operated (O), and operated groups treated with the B vitamins (OT group) were used for immunofluorescence analysis. The treatment with the vitamin B complex decreases the expression of proinflammatory and increases the expression of anti-inflammatory cytokines by macrophages and Schwann cells, thus contributing to the resolution of neuroinflammation...

Повреда периферног нерва (енгл. Peripheral Nerve Injury, ПНИ) често доводи до значајних неуролошких дефицита са спорим и обично непотпуним функционалним опоравком. ПНИ покреће низ ћелијских и молекулских сигнала неопходних за регенерацију аксона и реинервацију циљних ткива, при чему кључну улогу у оркестрацији ових догађаја има инфламација. Покренут одговор је сложен и вишећелијски, укључује повређене неуроне, Шванове ћелије и имунске ћелије. Активација макрофага лежи у основи патогенезе ПНИ и карактерише се морфолошким и фенотипском трансформацијом из проинфламаторног (М1) у анти-инфламаторни (М2) тип макрофага, који показују различите функције током инфламаторног и репаративног процеса. Заправо, Шванове ћелије, заједно са макрофагима који се инфилтрирају у оштећено ткиво, сматрају се кључним молекулима за регенерацију периферног нерва. Циљ ове дисертације био је да се испитају ефекти суплементације комплексoм витамина Бе (Бе1, Бе2, Бе3, Бе5, Бе6 и Бе12) на процес неуроинфламације и на комуникацију између макрофага и Шванових ћелија након ПНИ (током периода опоравка), као и процена утицаја Л типа волтажно-зависних калцијумових канала (CaV1.2) на ћелије које учествују у процесу неурорегенерације. Као експериментални модел коришћена је контролисана трансекција моторне гране феморалног периферног нерва. Експерименти су изведени на мужјацима пацова Албино Оксфорд. Животиње су подељене у експерименталне и контролне групе. Унилатерална трансекција моторне гране феморалног нерва извршена је у експерименталној групи, након чега је извршена тренутна реконструкција „end-to-end“ анастомозом помоћу конца 9-0 (Ethicon Inc, Norderstedt, Nemačka). Група контролних животиња подвргнута је истом експерименталном поступку, али без трансекције нерва. Животиње су жртвоване 1, 3, 7 и 14 дана након операције и третмана комплексом витамина Б. Изоловани су феморални нерви. За имунофлуоресцентну анализу коришћени су изоловани феморални нерви (оперисани, реконструисани, као и контралатерални, нетакнути) из лажно оперисаних (С), оперисаних (О) и оперисаних и витамина Бе третираних (ОТ) животиња. Третман комплексом витамина Бе смањује експресију проинфламаторних, а повећава експресију анти-инфламаторних цитокина од стране макрофага и Шванових ћелија, и на тај начин доприноси резолуцији неуроинфламације...