Преимущественная двигательная реиннервация
Преимущественная двигательная реиннервация ( ПМР ) относится к тенденции регенерирующего аксона в периферической нервной системе (ПНС) реиннервировать двигательный путь, а не соматосенсорный путь. [1] [2] [3] PMR влияет на регенерацию и реиннервацию нервов в ПНС после хирургических процедур или травматических повреждений. Это важно понять для дальнейшей разработки хирургических методов восстановления роста аксонов. Дальнейшие исследования преимущественной двигательной реиннервации приведут к лучшему пониманию функций периферической нервной системы в организме человека в отношении ролей и способностей клеток.
Краткое содержание
[ редактировать ]Реиннервация моторного и сенсорного нерва
[ редактировать ]
Периферическая нервная система обладает способностью восстанавливать порезанные нервы. Моторные аксоны преимущественно реиннервируют двигательные пути . Тенденция моторных аксонов реиннервировать двигательные пути вместо кожных путей зависит от ряда факторов в системе ПНС. Некоторые факторы включают шванновских клеток характеристики , нейротрофические факторы и размер нервных ветвей. Эти факторы влияют на предпочтение пути двигательного нейрона. [2] [3] [4] Различные нервные системы показаны на изображении справа. Преимущественная моторная реиннервация — это тенденция, которая особенно наблюдается в периферической нервной системе, что проиллюстрировано на фотографиях нижней части системы.
Регенерация против реиннервации
[ редактировать ]При разрыве периферических аксонов дистальная часть разрезанного аксона дегенерирует. Единственными оставшимися дистальными частями исходного нерва являются шванновские клетки, которые миелинизируют периферические аксоны. Компоненты базальной пластинки , секретируемые шванновскими клетками, помогают направлять регенерацию аксонов. Чем точнее культя аксона сможет вырасти по своему первоначальному пути, тем лучше восстановление функции, особенно когда речь идет о тонком прикосновении и движениях. Рост культи аксона до исходной цели — это регенерация. [5] С другой стороны, реиннервация — это восстановление функции путем восстановления синаптических связей. Несмотря на то, что исходный аксон дегенерирует, шванновские клетки и рецепторы ацетилхолина остаются на месте, что позволяет соединению восстановить исходные синапсы после регенерации культи аксона. [6] В медицинском жаргоне регенерация и реиннервация обычно не различаются. Несмотря на то, что существует техническая разница, многие специалисты используют эти термины как синонимы. Это связано с тем, что без регенерации не было бы иннервирующего нерва, а без реиннервации нерв не мог бы функционировать.
Актуальность ПМР
[ редактировать ]Знание преимущественной двигательной реиннервации необходимо из-за того, как она влияет на регенерацию нервов. Когда у пациента теряется функция нерва, PMR может мешать (или помогать) различным методам восстановления, которые используют врачи. Понимание врачами естественных процессов восстановления нервов позволит улучшить хирургию в целом, поскольку они смогут лучше сочетать свои усилия по восстановлению с естественными.На реиннервацию аксона во многом влияет путь, по которому регенерированный нерв выбрал путь роста. Способность нервов правильно функционировать после повреждения во многом зависит от успешной реиннервации, поэтому эффекты ПМР так актуальны. Успех реиннервации нервов после различных попыток трансплантации является текущей областью исследований. Целью трансплантации является решение проблемы неправильного нацеливания регенерирующих аксонов, что приводит к несовершенной реиннервации. Эффекты PMR исследуются, чтобы увидеть, как они могут помочь в трансплантации и, в конечном итоге, в выздоровлении пациента. [7] [8]
Как восстанавливаются нервы?
[ редактировать ]Перерезанный нерв регенерирует
[ редактировать ]Разрезанный аксон периферической нервной системы состоит из двух частей: дистальной и проксимальной культи аксона. Пространство между двумя культями известно как щель, и именно через него нерв должен прорасти, чтобы полностью регенерировать и реиннервироваться. Дистальный аксон дегенерирует под действием собственных механизмов организма, в основном из -за потребления макрофагов и ферментов, разрушающих его. Проксимальная часть перерезанного аксона часто способна регенерировать. [5] [9] На регенерацию и реиннервацию перерезанного нерва влияет множество факторов, в том числе то, как далеко нерв должен отрасти, в какой среде он растет, а также различные доступные шванновские клетки и варианты путей. PMR указывает на то, что регенерирующий мотонейрон при регенерации выберет шванновскую клетку двигательного пути вместо шванновской клетки кожного пути. [10] [11]
Роль шванновских клеток
[ редактировать ]
Шванновские клетки — это клетки миелинизации, окружающие нервы. Когда несколько нервов перерезаны, они должны вырасти заново и войти обратно через одну из шванновских клеток, которая образует дистальную культю разрыва. Эти шванновские клетки поддерживают возобновление роста аксонов за счет производства трофических факторов, а также поверхностной экспрессии множества молекул клеточной адгезии, которые помогают влиять на рост аксонов. [4] [12]
Нейротрофическая поддержка
[ редактировать ]Нейротрофические факторы — это поддерживающие белки и факторы, которые помогают в росте и поддержании аксонов по всему организму. Разные клетки выделяют разные белки, но основную роль в регенерации перерезанных нервов периферической нервной системы играют те, которые специфичны для периферической нервной системы. [13] [14] Что касается реиннервации, нейротрофическая поддержка играет ключевую роль в поддержке регенерации аксонов. Некоторые дискуссии привели исследователей к мысли, что нейротрофические факторы приводят лишь к усилению отрастания аксонов, а не к фактическому влиянию на регенерацию. Способность нейротрофических факторов влиять на прорастание аксонов была замечена с помощью электронных микроскопических изображений и в многочисленных исследованиях, подробно описанных в обзоре роли нейротрофических факторов в регенерации. Помимо способности факторов влиять на прорастание, шванновские клетки, в частности, демонстрируют значительную активацию ряда трофических факторов после аксотомии . [12] [14] Одним из основных различий в моторных и сенсорных путях является разница в том, какие трофические факторы активируются шванновскими клетками этих путей. Денервенированные моторные шванновские клетки активируют BDNF и p75, тогда как шванновские клетки сенсорного пути активируют ряд других разнообразных трофических факторов. Предполагается, что эта разница в поддержке трофических факторов является основным фактором, влияющим на преимущественную двигательную реиннервацию. [12] [14] Хотя это основной фактор, присущие молекулярные различия не сами по себе определяют путь реиннервации мотонейронов. [15] как было продемонстрировано в исследовании, проведенном на бедренном нерве мыши, где манипулировали размером проводящих путей, что приводило к неправильной реиннервации двигательных аксонных путей. [16]
Факторы, влияющие на ПМР
[ редактировать ]Конечный органный контакт
[ редактировать ]Контакт с органом-мишенью также может существенно влиять на точность реиннервации аксона. В первые две недели после повреждения оно статистически незначительно, поскольку реиннервация концевой пластинки только начинается. Однако по истечении этого периода времени контакт с органом-мишенью играет роль во влиянии на способность аксона к реиннервации. Когда концом пути является область контакта мышц, существует значительная разница в количестве реиннервируемых мотонейронов. [2] [15]
Клеточные и молекулярные механизмы
[ редактировать ]Это трофические факторы, которые подробно обсуждаются в разделах выше. Эти факторы могут влиять на направление роста аксона, в основном за счет эффектов хемотаксиса , которые различные белки оказывают на направленность растущего аксона. Трофические факторы различаются в моторных и сенсорных путях, что является основным фактором, влияющим на преимущественную моторную реиннервацию. [12] [14] [17]
Размер конечной нервной ветви
[ редактировать ]Размер конечной нервной ветви оказывает большое влияние на путь реиннервации аксона. Когда два пути, один кожный и один моторный, примерно сопоставимы по размеру, двигательные аксоны следуют преимущественному паттерну реиннервации вдоль двигательных путей. Однако расширение сенсорных путей в том же эксперименте привело к реиннервации моторных аксонов этих путей, что указывает на то, что сами по себе трофические факторы не вызывают реиннервацию мотонейронов. Это показано, потому что мотонейроны неправильно реиннервируют нижние сенсорные пути, тем самым демонстрируя, что размер пути терминальной нервной ветви может влиять на паттерны реиннервации аксонов. [16]
Точность реиннервации
[ редактировать ]Способность аксона «выбирать» точную шванновскую клетку и, в конечном итоге, место иннервации связана с преимущественной моторной реиннервацией. Специфика моторного аксона преимущественно выбирать двигательный путь является самой сутью преимущественной моторной реиннервации. Кроме того, это влияет на то, сможет ли нерв действительно полностью реиннервироваться и восстановить функцию, как это было до травмы. Таким образом, эта точность влияет на то, будет ли двигательный аксон преимущественно реиннервироваться. Различные исследования изучают, как можно манипулировать специфичностью аксонного пути, чтобы увидеть, какие хирургические достижения могут быть достигнуты в отношении восстановления нейронов. [1] [15]
Использование в медицине
[ редактировать ]Различная точность регенерации поврежденных аксонов и достижения исходного целевого конца является основной причиной того, что функциональное восстановление поврежденных нервов является такой переменной в периферической нервной системе . [10] Понимание того, какие аксоны трубок шванновских клеток имеют тенденцию реиннервировать, имеет значение для определения того, сможет ли нерв снова стать функциональным после повреждения. Если аксон является подкожным и попадает в трубку моторных шванновских клеток, он не сможет иннервировать мышцу, с которой в конечном итоге соединен. Таким образом, понимание того, как аксоны реиннервируются и как моторные аксоны могут быть направлены к правильному месту регенерации, является областью исследований, которая чрезвычайно полезна для ускорения восстановления нервов в системе ПНС.
В 2004 году в исследовании изучали, как трансплантаты сенсорных и двигательных нервов крыс Льюиса повлияли на регенерацию перерезанной смешанной нервной системы (как двигательных, так и сенсорных нервов). Было отмечено, что через 3 недели дефект смешанного нерва претерпел значительную регенерацию в сочетании с трансплантатом двигательного нерва или трансплантатом смешанного нерва. Для сравнения, трансплантат сенсорного нерва был статистически менее эффективен в регенерации, особенно если рассматривать количество нервных волокон, процент нервов и плотность нервов как три основных показателя сравнения между различными трансплантатами. Это означает, что лучшая хирургическая практика регенерации нервов в отношении ПМР — это использование нервного трансплантата, который представляет собой либо моторный, либо комбинированный нервный трансплантат. [18]
В исследовании, опубликованном в 2009 году, изучался размер конечной нервной ветви, чтобы выяснить, как он влияет на регенерацию нерва. Было обнаружено, что ветви одинакового размера первоначально регенерировали примерно одинаково между кожными и мышечными путями, но через некоторое время начали отдавать предпочтение мышечным путям. Конечные результаты исследования показали, что увеличение образования аксональных коллатералей на поврежденном участке может повысить точность регенерации. Понимание влияния ПМР поможет в целом лучше понять силы, влияющие на восстановление нейронов, что и стало общим выводом о том, что необходимо для функционального восстановления нервов. Это растущее понимание в целом повлияет на хирургические и восстановительные процессы при восстановлении периферических нервов. Хотя манипуляции с образованием аксональных коллатералей могут помочь, дальнейшее понимание PMR позволит продолжить развитие хирургической практики и медицинских достижений в восстановлении нервов. [15] [16]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Робинсон, Грант; Мэдисон, Роджер (2005). «Манипуляции с бедренным нервом мыши влияют на точность реиннервации путей моторными нейронами». Экспериментальная неврология . 192 (1): 39–45. дои : 10.1016/j.expneurol.2004.10.013 . ПМИД 15698617 . S2CID 41726390 .
- ^ Jump up to: а б с Брушарт, Мэн (1993). Моторные аксоны преимущественно реиннервируются, 13 июня, 27:30–27:38.
- ^ Jump up to: а б Мэдисон, Род-Айленд; Арчибальд, SJ; Лачин, Р.; Краруп, К. (1999). «Факторы, способствующие преимущественной двигательной реиннервации периферической нервной системы приматов» . Журнал неврологии . 19 (24): 11007–16. doi : 10.1523/JNEUROSCI.19-24-11007.1999 . ПМК 6784932 . ПМИД 10594081 .
- ^ Jump up to: а б Бунге, Р.П. (1994). «Роль шванновской клетки в трофической поддержке и регенерации». Журнал неврологии . 242 (1): С19–21. дои : 10.1007/BF00939235 . ПМИД 7699403 . S2CID 6324337 .
- ^ Jump up to: а б Первс, Дейл, Джордж Августин и др. «Восстановление и регенерация нервной системы». Нейронаука. Страницы 563-567. Сандерленд, Массачусетс
- ^ Первс, Дейл, Джордж Августин и др. «Восстановление и регенерация нервной системы». Нейронаука. Страницы 567-569. Сандерленд, Массачусетс
- ^ Франц, СК; Рутисхаузер, У.; Рафузе, В.Ф. (2008). «Внутренние свойства нейронов контролируют избирательное нацеливание на регенерирующие мотонейроны» . Мозг . 131 (6): 1492–505. дои : 10.1093/brain/awn039 . ПМИД 18334536 .
- ^ Се, Ж.-Х.; Лин, В.-М.; Чан, Х.; Чанг, Л.-Ю.; Ву, К.-Т.; Пу, С.-М.; Се, С.-Т. (2013). «Закономерности реиннервации тканей-мишеней и экспрессии трофических факторов после трансплантации нервов». Пластическая и реконструктивная хирургия . 131 (5): 989–1000. дои : 10.1097/PRS.0b013e3182870445 . ПМИД 23385987 . S2CID 205973817 .
- ^ Дейли, В.; Яо, Л.; Зейголис, Д.; Виндебанк; Пандит (2012). «Подход с использованием биоматериалов к регенерации периферических нервов: устранение разрыва периферических нервов и улучшение функционального восстановления» . Журнал интерфейса Королевского общества . 9 (67): 202–21. дои : 10.1098/rsif.2011.0438 . ПМЦ 3243399 . ПМИД 22090283 .
- ^ Jump up to: а б Робинсон, Грант; Мэдисон, Роджер (2004). «Мотонейроны могут преимущественно реиннервировать кожные пути». Экспериментальная неврология . 190 (2): 407–413. doi : 10.1016/j.expneurol.2004.08.007 . ПМИД 15530879 . S2CID 26068046 .
- ^ Абдулла, М.; О'Дейли, А; Вяс, А; Роде, К.; Брушарт, ТМ (2013). «Взрослые двигательные аксоны преимущественно реиннервируют преддегенерировавший мышечный нерв» . Экспериментальная неврология . 249С : 1–7. дои : 10.1016/j.expneurol.2013.07.019 . ПМЦ 3818708 . ПМИД 23933577 .
- ^ Jump up to: а б с д Хёке; Редетт, Р.; Хамид, Х.; Яри, Р.; Чжоу, К.; Ли, ЗБ; Брушарт, ТМ (2006). «Шванновские клетки экспрессируют моторные и сенсорные фенотипы, которые регулируют регенерацию аксонов» . Журнал неврологии . 26 (38): 9646–55. doi : 10.1523/JNEUROSCI.1620-06.2006 . ПМК 6674436 . ПМИД 16988035 .
- ^ Дейстер, К.; Шмидт, CE (2006). «Оптимизация комбинаций нейротрофических факторов для роста нейритов». Журнал нейронной инженерии . 3 (2): 172–9. Бибкод : 2006JNEng...3..172D . дои : 10.1088/1741-2560/3/2/011 . ПМИД 16705273 .
- ^ Jump up to: а б с д Локализация, С (2009). «Роль нейротрофических факторов в регенерации нервов» . Нейрохирургический фокус . 26 (2): 1–10. дои : 10.3171/FOC.2009.26.2.E3 . ПМИД 19228105 .
- ^ Jump up to: а б с д Мэдисон, Род-Айленд; Робинсон; Чадарам, СР (2007). «Специфика регенерации двигательных нейронов (преимущественная реиннервация)». Акта Физиологика . 189 (2): 201–6. дои : 10.1111/j.1748-1716.2006.01657.x . ПМИД 17250570 . S2CID 21903677 .
- ^ Jump up to: а б с Робинсон; Мэдисон, РД (2009). «Влияние размера конечной нервной ветви на точность регенерации мотонейронов». Экспериментальная неврология . 215 (2): 228–35. дои : 10.1016/j.expneurol.2008.10.002 . ПМИД 19007776 . S2CID 5136300 .
- ^ Мартини, Р. (1994). «Экспрессия и функциональная роль молекул поверхности нервных клеток и компонентов внеклеточного матрикса во время развития и регенерации периферических нервов». Журнал нейроцитологии . 23 (1): 1–28. дои : 10.1007/bf01189813 . ПМИД 8176415 . S2CID 25605464 .
- ^ Николс, CM; Бреннер, MJ; Фокс, АйК; Тунг, TH; Хантер; Рикман, СР; Маккиннон, SE (2004). «Влияние трансплантатов двигательных и сенсорных нервов на регенерацию периферических нервов». Экспериментальная неврология . 190 (2): 347–55. doi : 10.1016/j.expneurol.2004.08.003 . ПМИД 15530874 . S2CID 36508970 .