Der Muskel bei Zerebralparese; Sarkomerlänge in vivo und mikroskopische Charakterisierung von Biopsien. (CPMuscleSL)

Zerebralparese (CP) ist eine motorische Beeinträchtigung aufgrund einer Hirnfehlbildung oder einer Hirnläsion vor dem zweiten Lebensjahr. Spastik, Hypertonus in den Beugemuskeln, Dyskoordination und eine beeinträchtigte sensomotorische Kontrolle sind Leitsymptome. Die Hirnläsion ist nicht fortschreitend, aber die Beugemuskeln der Gliedmaßen werden während der Pubertät relativ kürzer und kürzer (kontrahieren), wodurch die Gelenke in eine zunehmend gebeugte Position gezwungen werden. Dies wird die Positionen von bereits gelähmten und schlecht funktionierenden Armen und Beinen verschlechtern. Durch Biegekräfte über die Gelenke kommt es zu knöchernen Fehlbildungen, die die Funktion noch weiter verschlechtern. Derzeit ist die anfängliche Behandlung der Wahl die Verwendung von Zahnspangen, die die Verkürzung etwas verringern, aber schließlich sind häufig Verlängerungen der Sehnen und die Freisetzung von Aponeurosen um die Muskeln herum erforderlich, und die Übertragung von Handgelenkbeugern auf Handgelenkstrecker kann die Handgelenksposition verbessern. Aber die langfristigen Ergebnisse sind unvorhersehbar – um wie viel muss der Muskel verlängert werden? Welche Muskeln sollten für eine bessere Position des Handgelenks übertragen werden und mit welcher Spannung? Es wurde ein Verfahren zur Messung der Sarkomerlänge in vivo entwickelt. Das Sarkomer, der Abstand zwischen zwei Streifen, ist die kleinste kontraktile Einheit im quergestreiften Muskel. Wenn während einer Operation ein Muskelfaserbündel mit einem niederenergetischen Laserlicht durchleuchtet wird, entsteht ein Beugungsmuster. Dieses Beugungsmuster spiegelt die Sarkomerlänge wider und ist dadurch ein sofortiges Maß dafür, wie die Dehnung des Muskels erhalten wird. Bei der Durchführung von Sehnentransfers von z.B. Handgelenkbeuger zu Handgelenkstrecker, die Einstellung der Spannung des Transfers ist willkürlich und das Langzeitergebnis unvorhersehbar. Laserbeugungsmessungen geben einen Anhaltspunkt für eine genaue Einstellung der Spannung. Es ist bekannt, dass es bei Zerebralparese zu pathologischen Muskelveränderungen kommen kann, die auch das Langzeitergebnis von Sehnenverlängerungen und -transfers beeinflussen. Um auch diese Veränderungen zu berücksichtigen, werden bei denselben Eingriffen kleine Muskelbiopsien entnommen. Diese werden mit immunhistochemischen und biochemischen Techniken, Gelelektrophorese sowie Elektronenmikroskopie untersucht.

Forschungsfragen:

• Unterscheidet sich der Muskel bei CP von dem Muskel normal entwickelter Kinder in Bezug auf Architektur, Proteinexpression und Sarkomerlänge?
• Gibt es einen Unterschied zwischen Extensoren und Flexoren?
• Sind die kontraktilen Proteine ​​(Myosine) bei Kindern mit schwerer CP stärker verändert, was sich negativ auf die Ausdauer auswirkt?
• Wird das Wachstumspotenzial negativ beeinflusst?
• Sind die Muskelfasern kurz und gestreckt, was zu einer schwachen Muskelkraft beiträgt?
• Trägt eine erhöhte Kollagenmenge im Muskel zur Steifheit und zu Veränderungen der Sarkomerlänge bei? Die wichtigsten Messungen: Sarkomerlänge in vivo, Muskelfaserfläche, histochemische Morphometrie, Muskelfasertypen (Immunhistochemie), Quantifizierung von Myosinen mit SDH-Gelelektrophorese, Satellitenzelldetektion, qRT-PCR und Western Blotting bis zur Erforschung der Genexpression.
• Bei Operationen, die nach klinischer Routine geplant werden, werden Muskeln untersucht, die für die Durchführung der Operation freigelegt werden müssen. Laserbeugungsmessungen werden durch den Bewegungsbereich benachbarter Gelenke durchgeführt. Muskelproben von 3 x 3 mm werden mindestens 1 cm von der Stelle entfernt entnommen, an der das Laserbeugungsgerät (Myometer) verwendet wurde.
• Die Muskelproben werden schockgefroren und bis zur Analyse bei –80°C gelagert. Die Expression verschiedener Isoformen der schweren Kette von Myosin (MyHC) wird unter Verwendung der monoklonalen Antikörper (mAb) N2.261, mAb A4.840 gegen langsames MyHC I, mAb F1.652 gegen embryonales MyHC und mAb NCL-MHCn gegen fötale ( = Neugeborenes) MyHC) (Tiger, Champliaud et al. 1997; Wewer, Thornell et al. 1997). Satellitenzellen werden mit mAb gegen N-CAM (neurales Zelladhäsionsmolekül) identifiziert. Die Fasern werden nach dem Gehalt an MyHCs typisiert.

Bedeutung: Kinder mit Zerebralparese haben eine motorische Beeinträchtigung und fortschreitende Kontrakturen, die wir oft spät behandeln; wenn Sehnen- und Knochenoperationen die einzigen Möglichkeiten sind, die Gelenke neu auszurichten. Mehr Informationen über Muskelarchitektur, -zusammensetzung und -wachstumspotential werden mehr Wissen über die Gründe für zunehmende Beugekontrakturen bei Kindern mit Zerebralparese liefern. Mit diesem Wissen können hoffentlich neue Behandlungsschemata und verbesserte Operationstechniken für diese Patientengruppe entwickelt werden.