Time-dependent proregenerative effects of exogenous melatonin on the transected sciatic nerve

Cosovic, Esad; Kapic, Dina; Lujinovic, Almira; Sahinovic, Maida; Alicelebic, Selma; Custovic, Samra; Muzika, Visnja; Metovic, Azra

SUMMARY:

Microsurgical procedures are the treatment of choice of peripheral nerve injuries, but often fail to reach full functional recovery. Melatonin has neuroprotective actions and might be used as a possible proregenerative pharmacological support. Therefore, the aim of this study was to analyze the time-dependence of the neuroprotective effect of melatonin on the overall fascicular structures of both ends of the transected nerve.

Sciatic nerve transection was performed in 34 adult male Wistar rats divided in four groups:

two vehicle groups (N=7) treated intraperitoneally for 7 (V7) or 21 (V21) consecutive days with vehicle (5 % ethanol in Ringer solution) and two melatonin groups (N=10) administered intraperitoneally 30 mg/kg of melatonin for 7 (M7) or 21 (M21) consecutive days. At the end of the experiment, proximal stump neuroma and distal stump fibroma were excised and processed for qualitative and quantitative histological analysis. Intrafascicular neural structures were better preserved and the collagen deposition was reduced in the melatonin treated groups than in the vehicle groups. Myelin sheath regeneration observed through its thickness measurement was statistically significantly (p<0,05) more pronounced in the M21 (1,23±0,18 µm) vs. V21 group (0,98±0,13 µm). The mean volume density of the endoneurium was lower in both melatonin treated groups in comparison to the matching vehicle treated groups. Although not statistically different, the endoneural tube diameter was larger in both melatonin groups vs. vehicle groups, and the effect of melatonin was more pronounced after 21 days (24,97 % increase) vs. 7 days of melatonin treatment (18,8 % increase). Melatonin exerts a time-dependent proregenerative effect on nerve fibers in the proximal stump and an anti-scarring effect in both stumps.

Los procedimientos microquirúrgicos son el tratamiento de elección de las lesiones de los nervios periféricos, pero a menudo no logran una recuperación funcional completa. La melatonina tiene acciones neuroprotectoras y podría ser utilizada como un posible apoyo farmacológico proregenerativo. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue analizar la dependencia del tiempo del efecto neuroprotector de la melatonina sobre las estructuras fasciculares generales de ambos extremos del nervio seccionado.

La sección del nervio ciático se realizó en 34 ratas Wistar macho adultas divididas en cuatro grupos:

dos grupos de vehículo (N=7) tratados por vía intraperitoneal durante 7 (V7) o 21 (V21) días consecutivos con vehículo (5 % de etanol en solución Ringer) y dos grupos grupos de melatonina (N=10) a los que se les administró por vía intraperitoneal 30 mg/kg de melatonina durante 7 (M7) o 21 (M21) días consecutivos. Al final del experimento, se extirparon y procesaron el neuroma del muñón proximal y el fibroma del muñón distal del nervio para un análisis histológico cualitativo y cuantitativo. Las estructuras neurales intrafasciculares se conservaron mejor y el depósito de colágeno se redujo en los grupos tratados con melatonina respecto a los grupos con vehículo. La regeneración de la vaina de mielina observada a través de la medición de su espesor fue estadísticamente significativa (p<0,05) más pronunciada en el grupo M21 (1,23±0,18 µm) vs V21 (0,98±0,13 µm). La densidad de volumen media del endoneuro fue menor en ambos grupos tratados con melatonina en comparación con los grupos tratados con vehículo equivalente. Aunque no fue estadísticamente diferente, el diámetro del tubo endoneural fue mayor en ambos grupos de melatonina frente a los grupos de vehículo, y el efecto de la melatonina fue más pronunciado después de 21 días (aumento del 24,97 %) frente a los 7 días de tratamiento con melatonina (18,8 % de aumento). La melatonina ejerce un efecto proregenerativo dependiente del tiempo sobre las fibras nerviosas del muñón proximal y un efecto anticicatricial en ambos muñones.