Повреждение нерва — это повреждение нерва . Не существует единой системы классификации, которая могла бы описать все многочисленные варианты повреждений нерва. В 1941 году Седдон ввел классификацию повреждений нерва, основанную на трех основных типах повреждения нервных волокон и на том, есть ли непрерывность нерва . [ 1 ] Обычно, однако, повреждения нерва классифицируются по пяти стадиям, в зависимости от степени повреждения как нерва , так и окружающей соединительной ткани , поскольку могут быть вовлечены поддерживающие глиальные клетки . [2]
В отличие от центральной нервной системы , нейрорегенерация в периферической нервной системе возможна. [2] [3] [4] Процессы, происходящие при периферической регенерации, можно разделить на следующие основные события: валлеровская дегенерация , регенерация/рост аксонов и реиннервация нервной ткани. События, происходящие при периферической регенерации, происходят по отношению к оси повреждения нерва. Проксимальный культ относится к концу поврежденного нейрона, который все еще прикреплен к телу нейронной клетки ; это часть, которая регенерирует. Дистальный культ относится к концу поврежденного нейрона, который все еще прикреплен к концу аксона; это часть нейрона, которая будет дегенерировать, но культя остается способной регенерировать свои аксоны.
Изучение повреждений нервов началось во время Гражданской войны в США и значительно расширилось в современной медицине благодаря таким достижениям, как использование молекул, стимулирующих рост. [5]
Для оценки локализации и тяжести повреждения нерва клиническая оценка обычно сочетается с электродиагностическими тестами. [2] Повреждения миелина обычно являются наименее серьезными ( нейропраксия ), в то время как повреждения аксонов и поддерживающих структур являются более серьезными ( аксонотмезис является умеренным повреждением, в то время как невротмезис является тяжелым повреждением). [2] Может быть трудно дифференцировать тяжесть по клиническим данным из-за общих неврологических нарушений, включая двигательные и сенсорные нарушения дистальнее поражения. [2]
Нейрапраксия — наименее тяжелая форма повреждения нерва с полным восстановлением. В этом случае аксон остается неповрежденным, но происходит повреждение миелина, вызывающее прерывание проведения импульса по нервному волокну. Чаще всего это связано с компрессией нерва или нарушением кровоснабжения ( ишемия ). Происходит временная потеря функции, которая обратима в течение нескольких часов или месяцев после травмы (в среднем 6–8 недель). Валлеровской дегенерации не происходит, поэтому восстановление не подразумевает фактической регенерации. Часто наблюдается большее вовлечение двигательной функции, чем сенсорной, при этом автономная функция сохраняется. При электродиагностическом тестировании с исследованиями нервной проводимости наблюдается нормальная амплитуда составного двигательного потенциала действия дистальнее поражения на 10-й день, и это указывает на диагноз легкой нейрапраксии вместо аксонотмезиса или невротмезиса. [6]
Аксонотмезис — более тяжелое повреждение нерва с разрывом нейронного аксона , но с сохранением эпиневрия. Этот тип повреждения нерва может вызвать паралич двигательных, сенсорных и вегетативных функций и в основном наблюдается при раздавливании. [2]
Если сила, создающая повреждение нерва, устраняется своевременно, аксон может регенерировать, что приводит к выздоровлению. С электрической точки зрения нерв демонстрирует быструю и полную дегенерацию с потерей произвольных двигательных единиц. Регенерация двигательных концевых пластинок будет происходить, пока эндоневральные трубочки остаются нетронутыми. [2]
Аксонотмезис включает прерывание аксона и его покрытия миелином , но с сохранением соединительнотканного каркаса нерва (инкапсулирующая ткань, эпиневрий и периневрий, сохраняются). [7] Поскольку аксональная непрерывность утрачивается, происходит валлеровская дегенерация . Электромиография (ЭМГ), проведенная через 2–4 недели, показывает фибрилляции и денервационные потенциалы в мускулатуре дистальнее места повреждения. Потеря как двигательных, так и сенсорных шипиков более полная при аксонотмезисе, чем при неврапраксии, и восстановление происходит только посредством регенерации аксонов, процесса, требующего времени.
Аксонотмезис обычно является результатом более сильного раздавливания или ушиба, чем неврапраксия , но может также возникнуть при растяжении нерва (без повреждения эпиневрия). Обычно присутствует элемент ретроградной проксимальной дегенерации аксона, и для того, чтобы произошла регенерация, эта потеря должна быть сначала преодолена. [2] Регенерационные волокна должны пересечь место повреждения, и регенерация через проксимальную или ретроградную область дегенерации может занять несколько недель. Затем кончик неврита прогрессирует вниз по дистальному участку, например, запястью или руке. Проксимальное поражение может расти дистально так быстро, как 2-3 мм в день, а дистальное поражение так медленно, как 1,5 мм в день. Регенерация происходит в течение недель или лет. [2]
Нейротмезис является наиболее тяжелым поражением без возможности полного восстановления. [2] Он возникает при сильном ушибе, растяжении или разрыве. Аксон и инкапсулирующая соединительная ткань теряют свою непрерывность. Последняя (крайняя) степень невротмезиса - это транссекция, но большинство невротметических повреждений не вызывают грубой потери непрерывности нерва, а скорее внутреннего нарушения нервных структур, достаточного для вовлечения периневрия и эндоневрия, а также аксонов и их оболочек. Изменения денервации, регистрируемые с помощью ЭМГ, такие же, как и при аксонотметическом повреждении. Происходит полная потеря двигательной, сенсорной и автономной функции. [2] Если нерв был полностью разделен, регенерация аксонов приводит к образованию невромы в проксимальной культе. Для невротмезиса лучше использовать новую более полную классификацию, называемую системой Сандерленда .
Валлеровская дегенерация — это процесс, который происходит до регенерации нерва и может быть описан как процесс очистки или расчистки, который по сути подготавливает дистальную культю к реиннервации. [2] Шванновские клетки — это глиальные клетки в периферической нервной системе, которые поддерживают нейроны, образуя миелин, покрывающий нервы. Во время валлеровской дегенерации шванновские клетки и макрофаги взаимодействуют для удаления мусора, в частности миелина и поврежденного аксона, из дистального места повреждения. [2] Кальций играет роль в дегенерации поврежденного аксона. Полосы Бюнгнера образуются, когда неиннервированные шванновские клетки пролиферируют, а оставшаяся соединительнотканная базальная мембрана образует эндоневральные трубки. Полосы Бюнгнера важны для направления растущего аксона. [5]
В теле нейрональной клетки происходит процесс, называемый хроматолизом, при котором ядро мигрирует на периферию тела клетки, а эндоплазматический ретикулум распадается и рассеивается. Повреждение нерва приводит к изменению метаболической функции клетки с производства молекул для синаптической передачи на производство молекул для роста и восстановления. К этим факторам относятся GAP-43, тубулин и актин. Хроматолиз обращается вспять, когда клетка готова к регенерации аксона. [8]
Регенерация аксонов характеризуется образованием конуса роста , который обладает способностью вырабатывать протеазу, которая переваривает любой материал или дебрис, остающийся на пути регенерации к дистальному участку. Конус роста реагирует на молекулы, вырабатываемые шванновскими клетками, такими как ламинин и фибронектин. [5]
Сразу после травмы нейроны претерпевают большое количество транскрипционных и протеомных изменений, которые переключают клетку из зрелого, синаптически активного нейрона в синаптически молчащее, ростовое состояние. Этот процесс зависит от новой транскрипции, так как блокирование способности клеток транскрибировать новую мРНК серьезно ухудшает регенерацию. Было показано, что ряд сигнальных путей включаются при повреждении аксона и помогают обеспечить регенерацию на больших расстояниях, включая BMP , TGFβ и MAPK . Аналогичным образом, растущее число факторов транскрипции также повышает регенеративную способность периферических нейронов, включая ASCL1 , ATF3 , CREB1 , HIF1α , JUN , KLF6 , KLF7 , MYC , SMAD1 , SMAD2 , SMAD3 , SOX11 , SRF , STAT3 , TP53 и XBP1 . Некоторые из них также могут повышать регенеративную способность нейронов ЦНС, что делает их потенциальными терапевтическими целями для лечения травм спинного мозга и инсульта. [4]
Шванновские клетки активны в валлеровской дегенерации. Они не только играют роль в фагоцитозе миелина, но также играют роль в привлечении макрофагов для продолжения фагоцитоза миелина. Фагоцитарная роль шванновских клеток была исследована путем изучения экспрессии молекул в шванновских клетках, которые обычно специфичны для воспалительных макрофагов. Экспрессия одной такой молекулы MAC-2, галактозоспецифического лектина, наблюдается не только в дегенерирующих нервах, богатых макрофагами, но и в дегенерирующих нервах, которые бедны макрофагами и богаты шванновскими клетками. Кроме того, эффекты MAC-2 в дегенерирующих нервах связаны с фагоцитозом миелина. Была обнаружена положительная корреляция между количеством экспрессии MAC-2 и степенью фагоцитоза миелина. Дефицит экспрессии MAC-2 может даже вызвать ингибирование удаления миелина из мест повреждения. [9]
Шванновские клетки активны в демиелинизации поврежденных нервов еще до того, как макрофаги появятся в месте повреждения нерва. Электронная микроскопия и иммуногистохимический анализ окрашивания раздробленных нервных волокон показывают, что до того, как макрофаги прибудут в место повреждения, миелин фрагментируется, а в цитоплазме шванновских клеток обнаруживаются остатки миелина и липидные капли, что указывает на фагоцитарную активность до прибытия макрофагов. [10]
Активность шванновских клеток включает в себя привлечение макрофагов к месту повреждения. Моноцитарный хемоаттрактантный белок (MCP-1) играет роль в привлечении моноцитов/макрофагов. При теллур -индуцированной демиелинизации без дегенерации аксонов, раздавливании нерва с дегенерацией аксонов и перерезке нерва с дегенерацией аксонов наблюдалось увеличение экспрессии мРНК MCP-1, за которым следовало увеличение набора макрофагов. Кроме того, различные уровни экспрессии мРНК MCP-1 также оказывали влияние. Повышенные уровни мРНК MCP-1 положительно коррелировали с увеличением набора макрофагов. Кроме того, гибридизация in situ определила, что клеточным источником MCP-1 были шванновские клетки. [11]
Шванновские клетки играют важную роль не только в выработке нейротрофических факторов, таких как фактор роста нервов (NGF) и цилиарный нейротрофический фактор (CNTF), которые способствуют росту как поврежденного нерва, так и поддерживающих шванновских клеток, но и в выработке факторов, стимулирующих нейриты, которые направляют растущий аксон; оба эти фактора обсуждаются ниже.
Основная роль макрофагов в периферической регенерации — демиелинизация во время валлеровской дегенерации. Иммуногистохимический анализ показал, что в демиелинированных теллуром, раздавленных и перерезанных нервах экспрессия лизоцима, который является маркером фагоцитоза миелина, и ED1, который является маркером макрофагов, происходила в одном и том же регионе. Лизоцим также исследовался в отношении временной прогрессии фагоцитоза миелина макрофагами при повреждении нерва. Нозерн-блоттинг показал, что пик экспрессии мРНК лизоцима происходил в соответствующее время в отношении временных моделей фагоцитоза миелина. Макрофаги не фагоцитируют все клеточные остатки в месте повреждения нерва; они избирательны и будут спасать определенные факторы. Макрофаги вырабатывают аполипопротеин E, который участвует в спасении холестерина в поврежденных нервах. В том же исследовании временные уровни экспрессии мРНК аполипопротеина E в трех моделях демиелинизации и повреждения нервов были согласованы с моделями восстановления холестерина при повреждении нервов. Макрофаги играют роль в восстановлении холестерина при повреждении нервов. [12]
Макрофаги также играют роль в индукции пролиферации шванновских клеток, которая происходит во время валлеровской дегенерации. Супернатант был собран из среды, в которой макрофаги активны в фагоцитозе миелина, где лизосомальная обработка миелина происходит внутри макрофага. Супернатант содержит митогенный фактор, фактор, способствующий митозу, который характеризуется чувствительностью к теплу и трипсину, оба из которых характеризуют его как пептид. Обработка шванновских клеток собранным супернатантом показывает, что он является митогенным фактором и, таким образом, играет важную роль в пролиферации шванновских клеток. [13]
Макрофаги также участвуют в секреции факторов, способствующих регенерации нервов. Макрофаги секретируют не только интерлейкин-1 , цитокин, который индуцирует экспрессию фактора роста нервов (NGF) в клетках Шванна, но и антагонист рецептора интерлейкина-1 (IL-1ra). Экспрессия IL-1ra у мышей с перерезанными седалищными нервами посредством имплантации трубки, высвобождающей IL-1ra, показала возобновление роста меньшего количества миелинизированных и немиелинизированных аксонов. Секреция интерлейкина-1 макрофагами участвует в стимуляции регенерации нервов. [14]
Нейротрофические факторы — это те, которые способствуют выживанию и росту нейронов. Трофический фактор можно описать как фактор, который связан с обеспечением питания для обеспечения роста. В целом они являются белковыми лигандами для рецепторов тирозинкиназы ; связывание со специфическим рецептором приводит к аутофосфорилированию и последующему фосфорилированию остатков тирозина на белках, которые участвуют в дальнейшей нисходящей передаче сигналов для активации белков и генов, вовлеченных в рост и пролиферацию. Нейротрофические факторы действуют посредством ретроградного транспорта в нейронах, при котором они захватываются конусом роста поврежденного нейрона и транспортируются обратно в тело клетки. [8] [15] Эти нейротрофические факторы обладают как аутокринным, так и паракринным эффектом, поскольку они способствуют росту поврежденных нейронов, а также соседних шванновских клеток.
Фактор роста нервов (NGF) обычно имеет низкий уровень экспрессии в нервах, которые здоровы и не растут или не развиваются, но в ответ на повреждение нерва экспрессия NGF увеличивается в шванновских клетках. Это механизм увеличения роста и пролиферации шванновских клеток в дистальной культе для подготовки к приему регенерирующего аксона. NGF играет не только трофическую, но и тропическую или направляющую роль. Шванновские клетки, которые образуют полосы Бунгнера в дистальном месте повреждения, экспрессируют рецепторы NGF как направляющий фактор для регенерирующего аксона поврежденного нейрона. NGF, связанный с рецепторами на шванновских клетках, обеспечивает растущие нейроны, которые контактируют с трофическим фактором, для содействия дальнейшему росту и регенерации [5] [8] [15]
Цилиарный нейротрофический фактор (CNTF) обычно имеет высокий уровень экспрессии в шванновских клетках, связанных со здоровыми нервами, но в ответ на повреждение нерва экспрессия CNTF снижается в шванновских клетках, дистальных к месту повреждения, и остается относительно низкой, если поврежденный аксон не начинает расти заново. CNTF выполняет многочисленные трофические функции в двигательных нейронах периферической нервной системы, включая предотвращение атрофии денервированной ткани и предотвращение дегенерации и гибели двигательных нейронов после повреждения нерва. (frostick) В двигательных нейронах седалищного нерва как экспрессия мРНК рецептора CNTF, так и рецептор CNTF увеличиваются после повреждения в течение длительного периода времени по сравнению с коротким периодом времени в центральной нервной системе, что предполагает роль CNTF в регенерации нервов. [16]
Было показано, что инсулиноподобные факторы роста (ИФР) увеличивают скорость регенерации аксонов периферической нервной системы. Уровни мРНК ИФР-I и ИФР-II значительно увеличиваются дистальнее места повреждения седалищного нерва крысы. [17] В месте восстановления нерва локально доставленный ИФР-I может значительно увеличить скорость регенерации аксонов в нервном трансплантате и помочь ускорить функциональное восстановление парализованной мышцы. [18] [19]
Факторы, способствующие образованию нейритов, включают множество белков внеклеточного матрикса , вырабатываемых клетками Шванна в дистальной культе, включая фибронектин и ламинин. Фибронектин является компонентом базальной пластинки и способствует росту нейритов и адгезии конуса роста к базальной пластинке. В регенерирующих нервных клетках факторы, способствующие образованию нейритов, играют роль в адгезии аксона и включают молекулу адгезии нервных клеток (N-CAM) и N-кадгерин. [20]
Если не доказано иное, повреждения нервов обычно необратимы, и поэтому полное лечение довольно затруднительно, хотя все еще возможно, и, следовательно, необходимо пожизненное ведение инвалидности, возникающей из-за повреждений нервов. [21] [22] [23]
Электростимуляция может способствовать регенерации нервов. [24] Положительный эффект электростимуляции на регенерацию нервов обусловлен ее молекулярным влиянием на поврежденные нейроны и шванновские клетки. Электростимуляция может напрямую ускорять экспрессию циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) как в нейронах, так и в шванновских клетках. [25] цАМФ — это молекула, которая стимулирует множественные сигнальные пути, которые способствуют регенерации нервов за счет усиления экспрессии нескольких нейротрофических факторов . Электростимуляция также приводит к притоку ионов кальция , что дополнительно запускает множественные пути регенерации. [26]
Частота стимуляции является важным фактором в успехе как качественной, так и количественной регенерации аксона, а также роста окружающего миелина и кровеносных сосудов , которые поддерживают аксон. Гистологический анализ и измерение регенерации показали, что низкочастотная стимуляция имела более успешный результат, чем высокочастотная стимуляция при регенерации поврежденных седалищных нервов . [27]
В других исследованиях для регенерации нервов млекопитающих использовалась как стимуляция колебательным током (AC) , так и неколеблющимся постоянным током (DC) . Нейроны млекопитающих преимущественно ориентируются и растут по направлению к катоду в электрических полях постоянного тока. [28]
Хирургическое вмешательство может быть проведено в случае, если нерв был порезан или иным образом разделен. Восстановление нерва после хирургического восстановления зависит в основном от возраста пациентов. Чем моложе пациенты, тем лучше прогноз из-за лучшей способности к заживлению молодых тканей. Маленькие дети могут восстановить почти нормальную функцию нерва. [29] Напротив, пациент старше 60 лет с порезанным нервом в руке мог бы ожидать восстановления только защитной сенсорной функции, то есть способности различать горячее/холодное или острое/тупое; восстановление двигательной функции, вероятно, будет неполным. [29] Многие другие факторы также влияют на восстановление нерва. [29] Использование процедур аутологичной пересадки нерва, которые включают перенаправление регенеративных донорских нервных волокон в канал трансплантата, было успешным в восстановлении целевой функции мышцы. Локальная доставка растворимых нейротрофических факторов может способствовать повышению скорости регенерации аксонов, наблюдаемой в этих каналах трансплантата. [30]
Расширение области исследований регенерации нервов связано с разработкой лесов и биопроводов. Леса, разработанные из биосовместимого материала, были бы полезны для регенерации нервов, если бы они успешно демонстрировали по существу ту же роль, что и эндоневральные трубки и шванновские клетки в управлении отрастающими аксонами. [31]
Методы профилактики травм нервов включают мониторинг давления инъекции. Наличие высокого давления инъекции открытия (> 20 PSI) является чувствительным признаком интрафасцикулярного/интрапасцикулярного размещения кончика иглы. Экстрафасцикулярное размещение кончика иглы связано с низким давлением (< 20 PSI). Кроме того, инъекция высокого давления была связана с неврологическим дефицитом и серьезным аксональным повреждением после блокады. Другие методы профилактики травм нервов включают электростимуляцию нервов и ультрасонографию. Электростимуляция с двигательным ответом при < 0,2 мА может происходить только при интраневральном/интрапасцикулярном размещении кончика иглы. [32]
{{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )