Alteration of the H-reflex after compression spinal cord injury in mice (Mus musculus, Linné 1758)

Nach unvollstandigen Ruckenmarksverletzungen finden gleichzeitig Veranderungen der spinalen Reflexe und funktionelle Verbesserungen statt, aber der Zusammenhang zwischen diesen Phanomenen ist bisher noch nicht geklart. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die spontane funktionelle Erholung nach Kompressionsverletzung auf thorakalem Niveau (Th10-12) bei C57BL/6J Mausen mit einer zunehmenden Erregbarkeit des plantaren Hoffmann- (H-) Reflexes verbunden ist. Die reizfrequenzabhangige Depression des H-Reflexes ist schon eine Woche nach der Lasion im Vergleich mit unladierten Mausen stark reduziert und nimmt uber einen Zeitraum von 3 Monaten weiter ab. Der Grad der funktionellen (motorischen) Erholung der einzelnen Tiere, ermittelt durch Videoanalysen („single-frame motion analysis“), zeigt eine positive Korrelation mit den Reflexantworten bei 2-Hz Stimulation. Die funktionelle Erholung und die Veranderungen der Reflexerregbarkeit sind moglicherweise mit einer Zunahme von Glycin/GABAergen und glutamatergen Synapsen am Zellkorper der spinalen Motoneurone zwischen der sechsten und der zwolften Woche nach der Lasion verbunden. Im Vergleich mit Wildtyp-Mausen erhohte Reflexantworten bei Reizfrequenzen zwischen 0,1 und 5 Hz werden bei Tenascin-R- und CHL1- (close homolog of L1) defizienten Mausen beobachtet. Bei diesen Mutanten wurde zudem in fruheren Studien eine bessere funktionelle Erholung nach der Ruckenmarkverletzung als bei ihren Wildtyp-Geschwister gezeigt. Im Gegensatz zu Tenascin-R- und CHL1-defizienten Tieren, zeigen Mause defizient in der Expression des Extrazellularmatrix Glykoproteins Tenascin-C verminderte Reflexantworten und eine schlechtere funktionelle Erholung als Wildtyp-Geschwister. Diese Befunde weisen darauf hin, dass eine bessere Wiederherstellung der motorischen Fahigkeiten nach Ruckenmarkslasionen bei der Maus mit einer erhohten Erregbarkeit des monosynaptischen Reflexes verbunden ist. Die Ergebnisse dieser Arbeit befurworten die Ansicht, dass synaptische Plastizitat in Schaltkreisen im Ruckenmark die motorische Erholung fordert und zeigen das Potential von H-Reflex-Analysen bei Studien uber Ruckenmarksregeneration an Mausen. Alterations in spinal reflexes and functional improvements occur after incomplete spinal cord injury but the relationship between these phenomena is not understood. Here we show that spontaneous functional recovery after compression injury of the spinal cord at low-thoracic level (Th10-12) in C57BL/6J mice is associated with a progressively increasing, over 3 months, excitability of the plantar H-reflex. The stimulation rate-sensitive H-reflex depression, already strongly reduced at 1 week after injury, when compared with non-injured mice, decreased further during the observation time period. Twelve weeks after injury, the degree of motor recovery estimated by single-frame motion analysis in individual animals correlated positively with their H-reflex responses at 2-Hz stimulation. Functional recovery and reflex alterations were accompanied by an increase in glycine/GABAergic and glutamatergic terminals around motoneuron cell bodies between 6 and 12 weeks after injury. Enhanced H-reflex responses at frequencies between 0.1 and 5 Hz were also observed in mice deficient in the extracellular matrix glycoprotein tenascin-R and the adhesion molecule close homolog of L1, mice previously shown to have better motor recovery after spinal cord injury than wild-type littermates. In contrast, attenuated H-reflex and worse functional recovery, as compared with wild-type littermates, was found in mice deficient in the extracellular glycoprotein tenascin-C. These results indicate that better functional outcome of compression spinal cord injury in mice is associated with alterations of the monosynaptic reflex pathway which facilitate motoneuron recruitment. Our observations support the view that plasticity of spinal circuitries underlies specific aspects of motor recovery and demonstrate the usefulness of H-reflex analyses in studies on spinal cord injury in mice.