De spier bij hersenverlamming; Sarcomeerlengte in vivo en microscopische karakterisering van biopsieën. (CPMuscleSL)

Cerebrale parese (CP) is een motorische stoornis als gevolg van een misvorming van de hersenen of een hersenlaesie vóór de leeftijd van twee jaar. Spasticiteit, hypertonie in de buigspieren, dyscoördinatie en een verminderde sensomotorische controle zijn hoofdsymptomen. De hersenlaesie is niet-progressief, maar de buigspieren van de ledematen zullen tijdens de adolescentie relatief korter en korter worden (samengetrokken), waardoor de gewrichten in een progressief gebogen positie worden gedwongen. Dit verslechtert de positie van reeds verlamde en slecht functionerende armen en benen. Als gevolg van buigkrachten over de gewrichten zullen botmisvormingen optreden, waardoor de functie nog verder verslechtert. Momenteel is de eerste voorkeursbehandeling het gebruik van beugels, die de verkorting enigszins verminderen, maar uiteindelijk zijn verlenging van de pezen en het loslaten van aponeurosen rond de spieren vaak nodig, en verplaatsingen van polsflexoren naar polsextensoren kunnen de polspositie verbeteren. Maar de resultaten op de lange termijn zijn onvoorspelbaar: hoeveel moet de spier worden verlengd? Welke spieren moeten worden overgezet voor een betere stand van de pols, en bij welke spanning? Er is een methode ontwikkeld om de lengte van sarcomeren in vivo te meten. De sarcomeer, de afstand tussen twee strepen, is de kleinste contractiele eenheid in de dwarsgestreepte spier. Wanneer tijdens een operatie een spiervezelbundel wordt doorlicht met een laagenergetisch laserlicht, ontstaat er een diffractiepatroon. Dit diffractiepatroon weerspiegelt de lengte van het sarcomeer en daarmee een onmiddellijke maat voor hoe de rek van de spier wordt verkregen. Bij het uitvoeren van peestransfers van b.v. polsflexoren naar polsextensoren, de instelling van de spanning van de overdracht is willekeurig en het resultaat op lange termijn is onvoorspelbaar. Laserdiffractiemetingen zullen een leidraad zijn voor een nauwkeurige instelling van de spanning. Het is bekend dat er bij hersenverlamming pathologische veranderingen in de spieren kunnen optreden die ook de langetermijnresultaten van peesverlengingen en transfers zullen beïnvloeden. Om ook met deze veranderingen rekening te houden, zullen tijdens dezelfde operaties kleine spierbiopten worden genomen. Deze zullen worden onderzocht met immunohistochemische en biochemische technieken, gelelektroforese en elektronenmicroscopie.

Onderzoeksvragen:

• Verschilt de spier in CP van de spier van typisch ontwikkelde kinderen met betrekking tot architectuur, eiwitexpressie en sarcomeerlengte?
• Is er een verschil tussen extensoren en flexoren?
• Zijn de contractiele eiwitten (myosines) meer veranderd bij kinderen met ernstigere CP, met een negatieve invloed op het uithoudingsvermogen?
• Wordt het groeipotentieel negatief beïnvloed?
• Zijn de spiervezels kort en uitgerekt, wat bijdraagt ​​aan een slechte spierkracht?
• Draagt ​​een verhoogde hoeveelheid collageen in de spier bij aan stijfheid en veranderingen in de sarcomeerlengte? De belangrijkste metingen: sarcomeerlengte in vivo, spiervezeloppervlak, histochemische morfometrie, spiervezeltypes (immunohistochemie), kwantificering van myosines met SDH-gelelektroforese, satellietceldetectie, qRT-PCR en Western-blotting om genexpressie te onderzoeken.
• Tijdens operaties die worden gepland volgens klinische routines, worden spieren onderzocht die nodig zijn om bloot te leggen om de operatie uit te voeren. Laserdiffractiemetingen worden uitgevoerd door het bewegingsbereik van aangrenzende gewrichten. Er worden spiermonsters van 3x3 mm genomen op ten minste 1 cm afstand van de plaats waar het laserdiffractieapparaat (Myometer) werd gebruikt.
• De spierspecimens worden snel ingevroren en bewaard bij -80°C totdat ze geanalyseerd worden. De expressie van verschillende isovormen van de zware keten van myosine (MyHC) wordt beoordeeld met behulp van de monoklonale antilichamen (mAb) N2.261, mAb A4.840 tegen langzame MyHC I, mAb F1.652 tegen embryonale MyHC en mAb NCL-MHCn tegen foetale ( =neonataal) MyHC)(Tiger, Champliaud et al. 1997; Wewer, Thornell et al. 1997). Satellietcellen zullen geïdentificeerd worden met mAb tegen N-CAM (neural cell adhesion molecule). De vezels worden getypeerd volgens de inhoud van MyHC's.

Betekenis: Kinderen met hersenverlamming hebben een motorische beperking en progressieve contracturen die we vaak laat behandelen; wanneer pees- en botchirurgie de enige opties zijn om de gewrichten opnieuw uit te lijnen. Meer informatie over de spieropbouw, samenstelling en groeipotentieel zal meer kennis geven over de redenen voor toenemende flexiecontracturen bij kinderen met cerebrale parese. Met deze kennis kunnen hopelijk nieuwe behandelregimes en verbeterde chirurgische technieken voor deze patiëntengroep worden ontwikkeld.