EFFECT OF EXPERIMENTAL DEVASCULARIZATION ON
PERIPHERAL NERVES
E R O S A B R A N T E S E R H A R T * C E C I L J O S É R E Z Z E * *
R e c e n t l y w h i l e r e p o r t i n g b e f o r e t h e V I I I I n t e r n a t i o n a l Congress of A n a tomists, W i e s b a d e n , G e r m a n y and t h e V I n t e r n a t i o n a l Congress of N e u r o -pathology, Zurich, S w i t z e r l a n d , w e m e n t i o n e d t h e functional i m p o r t a n c e of
t h e v a s a - n e r v o r u m and n e r v e n a t u r a l c o n n e c t i v e tissue b e d during t h e n e r v e r e g e n e r a t i o n ( E r h a r t and R e z z e1 1
) . I n this p a p e r o u r e x p e r i m e n t a l o b -s e r v a t i o n on the -subject i-s pre-sented and di-scu-s-sed in detail.
I t is k n o w n t h a t functioning of p e r i p h e r a l n e r v e s is influenced b y t h e v a s c u l a r supply and t h a t cessation o f the b l o o d supply t o any p a r t of a n e r v e a f f e c t t h e passage of t h e n e r v e impulse and t h e r e f o r e u l t i m a t e l y induce a n e r v e b l o c k ( M a y e r1 5
, L a p i n s k y1 3
, O k a d a1 6
, B a r k e r5
, L e w i s and
P o c h i n1 4
, A u e r s p e r g et al.3
, E r h a r t9
, S a h s1 9
and m a n y o t h e r s ) . N e v e r -theless, surgeons in g e n e r a l , w h i l e p e r f o r m i n g n e r v e sutures s e e m e i t h e r t o i g n o r e c o m p l e t e l y the f i n e v a s c u l a r i t y of t h e n e r v e s o r t o r e g a r d it as a f a c t o r of no r e a l consequence. T h e r e f o r e , t h e m a i n purpose of this p a p e r is t o d e m o n s t r a t e t o w h a t an e x t e n t a n e r v e can b e d a m a g e w h e n its b l o o d
supply, beautifully illustrated b y L a n g1 2
, is p a r t i a l l y c o m p r o m i s e d during a n e r v e suture by a vicious manipulation.
M A T E R I A L A N D M E T H O D S
N e r v e d e v a s c u l a r i z a t i o n s w e r e p e r f o r m e d , u n d e r g e n e r a l a n e s t h e s i a on t h e u p p e r r i g h t a r m o f t e n a d u l t m o n g r e l d o g s . A Z e i s s d i s s e c t i n g m i c r o s c o p e ( X 1 0 ) w a s used in o r d e r t o i n j u r e 4 t o 5 c m o f t h e u l n a r a n d m e d i a n n e r v e s v a s c u l a r i z a t i o n i n c l u d i n g t h e c o r r e s p o n d e n t c o n n e c t i v e tissue beds.
O n e m o n t h a f t e r t h e d e v a s c u l a r i z a t i o n t h e o p e r a t i v e f i e l d a n d t h e m a i n m u s -c u l a r t e r r i t o r i e s i n n e r v a t e d b y t h e i n j u r e d n e r v e s w e r e e x p o s e d u n d e r a n e s t h e s i a . B e f o r e e x c i s i n g t h e n e r v e s f o r h i s t o p a t h o l o g i c a l study, t h e i r f u n c t i o n a l i n t e g r i t y w a s e l e c t r i c a l l y a n d m e c h a n i c a l l y t e s t e d b y t h e u s u a l m e t h o d s .
R E S U L T S
T h e e x p e r i m e n t a l n e r v e d e v a s c u l a r i z a t i o n d e t e r m i n e d in a l l d o g s , t h i r t y d a y s a f t e r t h e s t a n d a r d o p e r a t i o n , m o t o r d e f i c i e n c i e s w h i c h w e r e m o r e e v i d e n t in s o m e m u s c u l a r g r o u p s t h a n in o t h e r s .
T h e h i s t o l o g i c a l s e r i a l n e r v e p r e p a r a t i o n s ( D e C a s t r o s i l v e r i m p r e g n a t i o n , H . & E., M a s s o n and P a l - W e i g e r t m o d i f i e d b y E r h a r t f o r m y e l i n s h e a t h s ) s h o w e d d i s t a d n e r v e d e g e n e r a t i o n , w h i c h w a s t o t a l in s o m e f a s c i c l e s and p a r t i a l in o t h e r s , a n d c h a r a c t e r i s t i c c o n n e c t i v e tissue p r o l i f e r a t i o n ( F i g s . 1, 2, 3, 4 ) .
Photomicrographs of dog nerves thirty days after experimental de-vascularization. Fig. 1 — Nerve fascicle with extensive degenerative area. Trans, section, De Castro ( X 9 0 0 ) . Fig. 2 — Nerve fibres sur-rounded by intense connective tissue proliferation. Longt. section, Masson
( X 9 0 0 ) . Fig. 3 — Nerve fibres showing degeneration of their myelin
D I S C U S S I O N
T h e a n a t o m i c a l e v i d e n c e c l e a r l y d e m o n s t r a t e s t h a t t h e r e g i o n a l blood supply of n e r v e s is g e n e r a l l y superimposed b y an e x t e n s i v e longitudinal a r t e r i a l p a t h w a y w h i c h accompanies t h e n e r v e t h r o u g h o u t its l e n g t h
( A d a m s1 . 2
, B l u n t6
, L a n g1 2
, S o u s a2 0
and o t h e r s ) . T h e r e f o r e , the a r t e r i a l anastomosis w i t h i n t h e n e r v e p l a y a responsible p a r t in m a i n t a i n i n g the
i n t e g r i t y of a n o r m a l l y functioning n e r v e .
T h e earliest a v a i l a b l e account of i n v e s t i g a t i o n of a n e r v e after
devas-cularization seems t o b e t h a t of M a y e r 1 5
, w h o found t h a t t h e devascularized facial n e r v e in situ, in t h e rabbit, lost its e x c i t a b i l i t y in 15 to 30 minutes.
M a n y o t h e r e x p e r i m e n t s w e r e c a r r i e d out in this line w i t h e q u i v a l e n t r e -sults w h i c h indicated t h a t l o c a l ischaemia produces significant effects on
the transmission of the n e r v e impulse. H o w e v e r , these changes are g e n e r a l -l y considered r e v e r s i b -l e , because t h e -longitudina-l v a s c u -l a r p a t h w a y m a y
p r o v i d e a c o l l a t e r a l circulation t o the n e r v e and r e s t o r e its c a p a c i t y t o conduct. Unless the longitudinal anastomosis should be inadequate to
ac-c o m m o d a t e itself t o the ac-changed ac-conditions, t h e r e is l i t t l e reason to e x p e ac-c t d e g e n e r a t i o n of n e r v e fibres. But, p r o l o n g e d local ischaemia m i g h t result
in a s e v e r e destruction of a n e r v e tissue.
A n infarction of t h e n e r v e m a y occur w h e n the r e g i o n a l vascular sources of a n e r v e a r e abolished and, at the s a m e t i m e , the continuity of the longitudinal p a t h w a y is interrupted. B a r k e r5
, f o r e x a m p l e , found t h a t occlusion of the v a s a - n e r v o r u m — a r t e r i e s and veins — w a s associated w i t h
d e g e n e r a t i v e changes in nerves. D e n n y - B r o w n and B r e n n e r 8
r e p o r t e d patchy s w e l l i n g of the axis-cylinders w i t h v a c u o l a t i o n of the m y e l i n . But other authors as A d a m s2
, Bacsich and W y b u r n4
and R o b e r t s 1 8
obtained results of a r e l a t i v e l y n e g a t i v e character. T h e i r histological n e r v e preparations showed no d e g e n e r a t i o n w h a t e v e r or, at t h e most, d e g e n e r a t i o n of r e l a t i v e l y
f e w s o l i t a r y fibres. N o c o n n e c t i v e tissue p r o l i f e r a t i o n o r other obvious histological changes w e r e observed. A l t h o u g h supporting such a s t a t e m e n t A d a m s2
r e p o r t e d t h a t t w o of his e x p e r i m e n t a l cases presented e x t e n s i v e d e g e n e r a t i o n w i t h c o n c o m i t a n t clinical signs. H e a t t r i b u t e d such results t o the "slight manipulation of the n e r v e " o r t o some v a r i a t i o n in its intrinsic
v a s c u l a r p a t t e r n .
W e a g r e e w i t h h i m p a r t i c u l a r l y at this p o i n t : a vicious manipulation of the n e r v e stumps during t h e n e r v e sutures o r neurolisys d a m a g e s t o
much the n e r v e v a s c u l a r i t y w h i c h is essential f o r a g o o d n e r v e r e g e n e r a t i o n . R i c h t e r 1 7
considered the bad results of g r a f t s due t o vascular, deficiences and W e d d e l l2 1
s t a t e s : " N e r v e bundles w h i c h a r e m o r e closely r e l a t e d to l a r g e blood vessels a r e m o r e r a p i d l y r e - i n n e r v a t e d than those f a r t h e r a w a y " . M o r e o v e r , E r h a r t1 0
o b s e r v e d t h a t distal n e r v e segments, dislocated f r o m
T h e m o t o r deficiencies w h i c h w e r e m o r e e v i d e n t in some muscular
groups than in others, t h i r t y days a f t e r the n e r v e devascularization, could
b e c o r r e l a t e d to t h e t o t a l o r p a r t i a l n e r v e fascicle d e g e n e r a t i v e processes
o b s e r v e d in the serial histological p r e p a r a t i o n s . T h e s e l a r g e r o r lesser n e r v e
d e g e n e r a t i v e processes, d e t e r m i n e d b y e x p e r i m e n t a l p r o l o n g e d l o c a l
ischae-mia, w e r e m o s t p r o b a b l y due t o t h e individual vascular v a r i a t i o n in its
intrinsic p a t t e r n , since our o p e r a t i v e p r o c e d u r e has been t h e same in all dogs.
Concluding w e m a y state, based on the results of the present i n v e s t i g a
-tion, t h a t t h e n e r v e v a s c u l a r i t y and t h e surrounding bed — c o n n e c t i v e tissue
rich in plasma and in capillaries, t h e " m i l l i e u " of C a j a l7
— a r e of v i t a l
i m p o r t a n c e t o m a i n t a i n the n e r v e , as w e l l as t o a l l o w t h e r e g e n e r a t i v e p r o
-cess. T h e r e f o r e , it m u s t b e emphasized t h a t during n e r v e suture, the n e r v e
s e g m e n t s should be k e p t as much as possible undisturbed in their c o n n e c t i v e
beds, in o r d e r t o avoid nutritional deficiencies w h i c h w o u l d difficult t h e
r e g e n e r a t i o n of the n e r v e .
S U M M A R Y
I n o r d e r t o e x p l o r e t h e functional i m p o r t a n c e of t h e v a s a - n e r v o r u m
and the n e r v e n a t u r a l c o n n e c t i v e bed, f i n e n e r v e devascularizations w e r e
p e r f o r m e d in ten adult dogs, using a dissecting m i c r o s c o p e . 4 t o 5 c m of
the n e r v e v a s c u l a r i z a t i o n and corresponding connective bed w e r e injured.
B y this p r o c e d u r e i t could b e demonstrated, 30 days later, m o t o r deficiencies
and in t h e h i s t o l o g i c a l serial p r e p a r a t i o n s a distad n e r v e degeneration, t o t a l
in s o m e fascicles and p a r t i a l in o t h e r s .
R E S U M O
Efeitos de desvascularização experimental em nervos periféricos
E m publicações anteriores nos r e f e r i m o s à i m p o r t â n c i a funcional dos " v a s a - n e r v o r u m " e do l e i t o c o n e c t i v o n a t u r a l de nervos nos processos de d e g e n e r a ç ã o e r e g e n e r a ç ã o nervosa p e r i f é r i c a . N e s t e trabalho são apresen-tados e discutidos os resulapresen-tados de desvascularizações e x p e r i m e n t a i s efetuadas sob anestesia e cuidados assépticos de rotina, e m nervos ulnar e m e
-diano de 10 cães, no t ê r ç o superior do braço.
E m f a c e dessas o b s e r v a ç õ e s concluise q u e p a r t e do b o m ê x i t o d e n e u r o r -r a f i a s e neu-rolises e s t á na dependência d i -r e t a do m a n u s e i o dos s e g m e n t o s dos n e r v o s . A fina v a s c u l a r i z a ç ã o e o l e i t o c o n e c t i v o n a t u r a l d o n e r v o d e v e m ser s e m p r e r e s p e i t a d o s a o m á x i m o , d e n t r o das possibilidades e c o n t i n g ê n c i a s de cada caso, v i s t o s e r e m estas e s t r u t u r a s indispensáveis à m a n u -t e n ç ã o e e f i c a z r e g e n e r a ç ã o d e f i b r a s n e r v o s a s p e r i f é r i c a s .
R E F E R E N C E S
1. A D A M S , W . E . — T h e b l o o d s u p p l y o f n e r v e s . H i s t o r i c a l r e v i e w . J. A n a t . 76:323-341, 1942. 2. A D A M S , W . E . — T h e b l o o d s u p p l y o f n e r v e s . T h e e f f e c t s o f e x c l u s i o n o f i t s r e g i o n a l s o u r c e s o f s u p p l y o n t h e s c i a t i c n e r v e o f t h e r a b b i t . J. A n a t . 77:243250, 1943. 3. A U E R S P E R G , A . ; A I D A R , O . & E R H A R T , E . A . — D i s t u r b a n c e s o f s e n s a t i o n o c c a s i o n e d b y e x p e r i m e n t a l a r r e s t o f b l o o d f l o w . A r q . N e u r o -p s i q u i a t . ( S . P a u l o ) 7:371-392, 1949. 4. B A C S I C H , P . &am-p; W Y B U R N , G . M . — T h e e f f e c t o f i n t e r f e r e n c e w i t h t h e b l o o d s u p p l y o n t h e r e g e n e r a t i o n o f p e r i p h e r a l n e r v e s . J. A n a t . 79:74-82, 1945. 5. B A R K E R , N . W . — 1938 ( c i t e d b y A d a m s2
) . 6. B L U N T , M . J. — T h e v a s c u l a r a n a t o m y o f t h e m e d i a n n e r v e in t h e f o r e a r m a n d h a n d . J. A n a t . 93:15-22, 1959. 7. C A J A L , S. R A M O N y — D e g e n e r a t i o n a n d r e g e n e r a t i o n o f t h e n e r v o u s s y s t e m . T r a n s l a t e d a n d e d i t , b y R a o u l M . M a y . O x f o r d U n i v . P r e s s , L o n d o n , 1928. 8. D E N N Y B R O W N , D . & B R E N N E R , C. — P a r a l y s i s o f n e r v e i n -d u c e -d b y -d i r e c t p r e s s u r e a n -d by t o u r n i q u e t . A r c h . N e u r o l . P s y c h i a t . 51:1-26, 1944. 9. E R H A R T , E . A . — N e r v e c o m p r e s s i o n a s a n e s s e n t i a l f a c t o r in c a u s i n g i s c h a e m i c a n d p o s t - i s c h a e m i c p a r a e s t h e s i a e . A r q . N e u r o - p s i q u i a t . ( S . P a u l o ) 8:39-42, 1950. 10. E R H A R T , E . A . — N o r m a l n e r v e f i b r e s i n t h e d i s t a l s e g m e n t o f n e r v e s c o m p l e t e l y s e p a r a t e d f r o m t h e p r o x i m a l s t u m p f o r m o r e t h a n s i x m o n t h s . A r q . N e u r o p s i q u i a t . ( S . P a u l o ) 20:289306, 1962. 1 1 . E R H A R T , E . A . & R E Z Z E , J. C. — E x p e r i m e n t a l d a t a a n d p r a c t i c a l r e s u l t s w h i c h m o d i f y t h e p r e s e n t c o n c e p t s o f p e r i -p h e r a l n e r v e f i b r e s d e g e n e r a t i o n a n d r e g e n e r a t i o n . P r o c e e d i n g s o f t h e V I n t e r n a t i o n a l C o n g r e s s o f N e u r o p a t h o l o g y :667-671, 1965. P u b l i s h e d by t h e E x c e r p t a M e d i c a . 12. L A N G , J. — ü b e r d a s B i n d e g e w e b e u n d d i e G e f ä s s e d e r N e r v e n . Z e i t . f. A n a t . 123: 61-79, 1962. 13. L A P I N S K Y , M . — 1899 ( c i t e d b y A d a m s2
) . 14. L E W I S , T h . & P O C H I N , E . — E f f e c t s o f a s p h y x i a a n d p r e s s u r e on sensory n e r v e s o f m a n . C l i n . Sc. 3:141-155, 1938. 15. M A Y E R , S. — 1878 ( c i t e d by A d a m s2
) . 16. O K A D A , E . — E x p e r i m e n t e l l e U n t e r s u c h u n g e n ü b e r d i e v a s c u l ä r e T r o p h i k des p e r i p h e r e n N e r v e n . A r b . n e u r o l . I n s t . 12:59-85, 1905. 17. R I C H T E R , G . A . — 1952. In G u t m a n n , E . — D i e f u n k t i o n e l l e R e g e n e r a t i o n d e r p e r i p h e r e n N e r v e n . A k a d e m i e V e r l a g , B e r l i n , 1958. 18. R O B E R T S , J. T . — T h e e f f e c t o f o c c l u s i v e a r t e r i a l diseases o f t h e e x -t r e m i -t i e s o n -t h e b l o o d s u p p l y o f n e r v e s . E x p e r i m e n -t a l a n d c l i n i c a l s-tudies o n -t h e r o l e o f t h e v a s a n e r v o r u m . A m . H e a r t J. 35:369-392, 1948. 19. S A H S , A . L . — E x t r a c e r e b r a l n e u r o v a s c u l a r d i s e a s e . A r c h . N e u r o l . 6:87-95, 1962. 20. S O U S A , O . M A C H A D O d e — C o n t r i b u t i o n à 1'étude d e l a v a s c u l a r i s a t i o n du s y s t e m e n e r v e u x o r g a n o - v é g é t a t i v e . A n n . A n a t . P a t h o l . 9:975-997, 1932. 2 1 . W E D D E L L , J. — A x o n a l r e g e n e r a t i o n i n c u t a n e o u s n e r v e p l e x u s e s . J. A n a t . 77:49-62, 1942.
