Preferenční reinervace motoru - Preferential motor reinnervation

Preferenční reinervace motoru (PMR) odkazuje na tendenci a regenerující axon v periferní nervový systém (PNS) do reinervovat motorická cesta na rozdíl od a somatosenzorický cesta.[1][2][3] PMR ovlivňuje, jak se nervy regenerují a reinervují v PNS po chirurgických zákrocích nebo traumatických úrazech. Je důležité pochopit, aby bylo možné dále rozvíjet chirurgické techniky regenerace axonů. Další výzkum preferenční motorické reinervace povede k lepšímu pochopení funkce periferního nervového systému v lidském těle, pokud jde o role a schopnosti buněk.

souhrn

Motorická vs inervace senzorických nervů

Organizace nervového systému - motorické a senzorické systémy

Periferní nervový systém má schopnost znovu vypěstovat řezané nervy. Motorické axony přednostně reinervovat motorické dráhy. Tendence motorických axonů namísto inervovat motorické dráhy kožní cesty je ovlivněna řadou faktorů v systému PNS. Některé faktory zahrnují Schwannova buňka charakteristiky, neurotrofické faktory a velikost nervové větve. Tyto faktory ovlivňují preference motorického neuronu.[2][3][4]Různé nervové systémy jsou znázorněny na obrázku zobrazeném vpravo. Preferenční motorická reinervace je tendence, která je konkrétně pozorována v periferním nervovém systému, což je znázorněno na fotografiích na spodní části zobrazeného systému.

Regenerace vs reinervace

Když jsou periferní axony přerušeny, distální část řezaného axonu degeneruje. Jediné zbývající distální části původního nervu jsou Schwannovy buňky, které myelinát periferní axony. The bazální lamina komponenty, které Schwannovy buňky vylučují, pomáhají řídit regeneraci axonů. Čím přesněji je axonový pahýl schopen dorůst na své původní dráze, tím lepší je obnovení funkce - zejména pokud jde o jemné dotyky a pohyby. Růst pahýlu axonu k původnímu cíli je regenerace.[5]Reinnervation na druhé straně, je obnovení funkce prostřednictvím obnovení synaptických spojení. Přestože původní axon degeneruje, Schwannovy buňky a acetylcholin receptory zůstávají na svém místě, což umožňuje spojení obnovit původní synapse, jakmile se páteř regeneruje.[6]V lékařství žargon, regenerace a reinervace se běžně nerozlišují. Bez ohledu na skutečnost, že existuje technický rozdíl, mnoho odborníků používá tyto výrazy zaměnitelně. Je to proto, že bez regenerace by nebyl nerv k inervaci, ale bez reinervace by nerv nefungoval.

Relevance PMR

Znalost preferenční motorické reinervace je nezbytná, protože ovlivňuje regeneraci nervů. Když pacient ztratí nervovou funkci, může PMR interferovat (nebo pomoci) s různými metodami opravy, které používají lékaři. Pochopení lékařů o přirozených opravných procesech nervů umožní celkové zlepšení chirurgického výkonu, protože budou moci lépe propojit své snahy o opravu s těmi přírodními. Axonová reinervace je hodně ovlivněna cestou, kterou se regenerovaný nerv rozhodl růst. Schopnost nervů správně fungovat po poškození je velmi závislá na úspěšné reinervaci, a proto jsou účinky PMR tak relevantní. Úspěch nervové reinervace po různých roubování Pokusy jsou aktuální oblastí výzkumu. Roubování si klade za cíl vyřešit problém nesprávného cílení regenerujících se axonů, což má za následek méně než dokonalou reinervaci. Jsou zkoumány vlivy PMR, aby se zjistilo, jak mohou pomoci roubování a nakonec uzdravení pacienta.[7][8]

Jak rostou nervy?

Regenerace přerušeného nervu

Řezaný axon v periferním nervovém systému má dvě části: a distální a a proximální axonový pařez. Prostor mezi dvěma pahýly je znám jako mezera a je to to, čím musí projít nerv, aby se mohl plně regenerovat a reinervovat. Distální axon je zdegenerován většinou vlastními mechanismy těla makrofág spotřeba a štěpení enzymů. Proximální část řezaného axonu je mnohokrát schopna regenerace.[5][9] Regeneraci a reinervaci přerušeného nervu ovlivňuje několik faktorů, včetně toho, jak daleko se musí nerv znovu rozrůst, v jakém prostředí roste, a různých dostupných Schwannových buněk a možností dráhy. PMR naznačuje, že regenerující se motorický neuron zvolí při regeneraci Schwannovu buňku motorické dráhy nad Schwannovou buňkou kožní dráhy.[10][11]

Role Schwannových buněk

Kultivovaná Schwannova buňka

Schwannovy buňky jsou myelinační buňky, které obklopují nervy. Když je proříznuto více nervů, musí se znovu rozrůst a vstoupit zpět skrz jednu ze Schwannových buněk, které tvoří distální pahýl mezery. Tyto Schwannovy buňky podporují opětovný růst axonů produkcí trofických faktorů i povrchovou expresí více molekul adheze buněk, které pomáhají ovlivňovat růst axonů.[4][12]

Neurotrofická podpora

Neurotrofické faktory jsou podpůrné proteiny a faktory, které pomáhají při růstu a udržování axonů v celém těle. Různé buňky vyzařují různé proteiny, ale ty specifické pro periferní nervový systém hrají hlavní roli při regeneraci přerušených nervů v periferním nervovém systému.[13][14]Ve vztahu k reinervaci je neurotrofická podpora klíčem při podpoře regenerace axonů. Některé diskuse vedly vyšetřovatele k domněnce, že neurotrofní faktory vedly pouze k více axonálnímu klíčení, než aby skutečně ovlivňovaly regeneraci. Schopnost neurotrofních faktorů ovlivňovat pučení axonů byla pozorována u elektronových mikroskopických obrazů a v mnoha studiích podrobně popsaných v přehledu role neurotrofních faktorů při regeneraci. Kromě schopnosti faktorů ovlivňovat klíčení vykazují Schwannovy buňky zejména významnou upregulaci řady trofických faktorů po podstoupení axotomie.[12][14] Jedním z hlavních rozdílů v motorických a senzorických drahách je rozdíl v tom, jaké trofické faktory jsou nadregulovány Schwannovými buňkami těchto cest. Denervenované motorické Schwannovy buňky upregulují BDNF a p75, zatímco Schwannovy buňky senzorické dráhy upregulují řadu dalších rozmanitých trofických faktorů. Předpokládá se, že tento rozdíl v podpoře trofických faktorů významně ovlivňuje preferenční motorickou reinervaci.[12][14]I když je to hlavní faktor, inherentní molekulární rozdíly neurčují samy o sobě cestu reinervace motorických neuronů,[15] jak bylo prokázáno ve studii provedené na myším femorálním nervu, kde byla manipulována velikost drah, což vedlo k nesprávné reinervaci motorické axonové dráhy.[16]

Faktory ovlivňující PMR

Kontakt s koncovými orgány

Kontakt s orgánem může mít také zásadní vliv na přesnost reinervace axonu. První dva týdny po poškození je to statisticky nevýznamné, protože reinervace koncové destičky teprve začíná. Po uplynutí této doby však kontakt s koncovými orgány hraje roli při ovlivňování schopnosti regenerace axonu. Je-li na konci dráhy oblast se svalovým kontaktem, existuje významný rozdíl v počtu reinervujících motorických neuronů.[2][15]

Buněčné a molekulární mechanismy

Jedná se o trofické faktory, které jsou podrobně popsány ve výše uvedených částech. Tyto faktory mohou ovlivnit, kam axon roste, většinou z chemotaxe účinky, které mají různé proteiny na směrovost rostoucího axonu. Trofické faktory se liší mezi motorickou a senzorickou cestou, což je hlavní vlivný faktor při preferenční motorické reinervaci.[12][14][17]

Velikost koncové nervové větve

Velikost koncové nervové větve má velký vliv na reinervační dráhu axonu. Když jsou dvě cesty, jedna kožní a jedna motorická, zhruba srovnatelné co do velikosti, sledují motorické axony preferenční vzorce reinervace podél motorických cest. Zvětšení senzorických drah ve stejném experimentu však vedlo k tomu, že motorické axony tyto cesty reinervovaly, což naznačuje, že samotné trofické faktory nezpůsobují reinervaci motorických neuronů. To se ukazuje, protože motoneurony nesprávně reinervují dolní dráhy, které jsou smyslové, což ukazuje, že velikost dráhy koncové větve nervu může ovlivnit vzorce axonální reinervace.[16]

Přesnost reinervace

Schopnost axonu „zvolit“ přesnou Schwannovu buňku a nakonec místo inervace je propojena s preferenční motorickou reinervací. Specifičnost motorického axonu přednostně zvolit motorickou dráhu je samotnou podstatou preferenční motorické reinervace. Kromě toho ovlivňuje, zda může nerv skutečně zažít úplnou reinervaci a obnovení funkce, která se přirovnává k tomu, co měl před zraněním. Tato přesnost tedy ovlivňuje, zda motorový axon přednostně reinervuje. Různé studie zkoumají, jak lze manipulovat se specifičností axonové dráhy, aby se zjistilo, jaký druh chirurgického pokroku lze provést, pokud jde o opravu neuronů.[1][15]

Použití PMR v medicíně

Různá přesnost poškozených axonů regenerující a dosažení jejich původního cílového konce je velkým důvodem, že funkční zotavení poškozených nervů je v systému takovou proměnnou periferní nervový systém.[10] Porozumění tomu, co mají axony Schwannových buněk tendenci reinervovat, má důsledky pro to, zda bude nerv po poškození schopen znovu fungovat. Pokud je axon subkutánní axon a končí v motorické Schwannově buněčné trubici, nebude schopen inervovat sval, ke kterému nakonec připojený. Pochopení toho, jak se axony reinervují a jak lze motorické axony tlačit směrem ke správnému regeneračnímu místu, je tedy oblastí studia, která je nesmírně prospěšná při napomáhání urychlení opravy nervů v systému PNS.

V roce 2004 se studie zabývala tím, jak senzorické vs. motorické nervové štěpy potkanů ​​Lewis ovlivnily regeneraci přerušeného smíšeného nervového systému (motorických i senzorických nervů). Bylo poznamenáno, že po 3 týdnech podstoupila porucha smíšeného nervu podstatnou regeneraci, když byla spárována s štěpem motorického nervu nebo štěpem smíšeného nervu. Ve srovnání byl štěp senzorického nervu statisticky méně afektivní při regeneraci, konkrétně při pohledu na počet nervových vláken, procento nervů a hustotu nervů jako hlavní tři srovnání mezi různými štěpy. To znamená, že nejlepšími chirurgickými postupy při regeneraci nervů, pokud jde o PMR, je použití nervového štěpu, který je buď motorickým nebo kombinovaným nervovým štěpem.[18]

Ve studii publikované v roce 2009 byla zkoumána velikost koncové nervové větve, aby se zjistilo, jak ovlivnila regeneraci nervů. Bylo zjištěno, že větve podobné velikosti se zpočátku regenerovaly přibližně stejně mezi kožními a svalovými cestami, ale po chvíli upřednostňovaly cesty větví svalů. Konečné výsledky studie předpovídaly, že tvorba axonálního kolaterálu v poškozeném místě by mohla zvýšit přesnost regenerace. Porozumění účinkům PMR by celkově pomohlo získat lepší porozumění silám, které ovlivňují opravu neuronů, což byl celkový závěr toho, co bylo zapotřebí, aby pomohlo funkčně opravit nervy. Toto rostoucí porozumění bude mít celkový dopad na chirurgické a opravné procesy s opravou periferních nervů. Ačkoli může pomoci manipulace s tvorbou axonálních kolaterálů, další pochopení PMR umožní další rozvoj chirurgických postupů a lékařského pokroku v opravě nervů.[15][16]

Reference

  1. ^ A b Robinson, Grant; Madison, Roger (2005). „Manipulace myšího femorálního nervu ovlivňují přesnost reinervace dráhy motorickými neurony“. Experimentální neurologie. 192 (1): 39–45. doi:10.1016 / j.expneurol.2004.10.013. PMID  15698617. S2CID  41726390.
  2. ^ A b C Brushart, M. E. (1993). Motorové axony přednostně reinervují, 13. (červen), 2730–2738.
  3. ^ A b Madison, R. D .; Archibald, S. J .; Lacin, R .; Krarup, C. (1999). „Faktory přispívající k preferenční motorické reinervaci v periferním nervovém systému primátů“. The Journal of Neuroscience. 19 (24): 11007–16. doi:10.1523 / JNEUROSCI.19-24-11007.1999. PMC  6784932. PMID  10594081.
  4. ^ A b Bunge, R. P. (1994). „Role Schwannových buněk při trofické podpoře a regeneraci“. Journal of Neurology. 242 (1): S19–21. doi:10.1007 / BF00939235. PMID  7699403. S2CID  6324337.
  5. ^ A b Purves, Dale, George Augustine a kol. „Oprava a regenerace v nervovém systému.“ Neurovědy. Stránky 563-567. Sunderland, MA
  6. ^ Purves, Dale, George Augustine a kol. „Oprava a regenerace v nervovém systému.“ Neurovědy. Stránky 567-569. Sunderland, MA
  7. ^ Franz, C. K .; Rutishauser, U .; Rafuse, V. F. (2008). "Vnitřní neuronální vlastnosti řídí selektivní cílení regenerujících se motoneuronů". Mozek. 131 (6): 1492–505. doi:10.1093 / mozek / awn039. PMID  18334536.
  8. ^ Hsieh, J.-H .; Lin, W.-M .; Chiang, H .; Chang, L.-Y .; Wu, C.-T .; Pu, C.-M .; Hsieh, S.-T. (2013). "Vzory reinervace cílové tkáně a exprese trofického faktoru po štěpu nervu". Plastická a rekonstrukční chirurgie. 131 (5): 989–1000. doi:10.1097 / PRS.0b013e3182870445. PMID  23385987. S2CID  205973817.
  9. ^ Daly, W .; Yao, L .; Zeugolis, D .; Windebank; Pandit (2012). „Přístup biomateriálů k regeneraci periferních nervů: překlenutí mezery v periferních nervech a zlepšení funkční obnovy“. Journal of the Royal Society Interface. 9 (67): 202–21. doi:10.1098 / rsif.2011.0438. PMC  3243399. PMID  22090283.
  10. ^ A b Robinson, Grant; Madison, Roger (2004). "Motorické neurony mohou přednostně reinervovat kožní cesty". Experimentální neurologie. 190 (2): 407–413. doi:10.1016 / j.expneurol.2004.08.007. PMID  15530879. S2CID  26068046.
  11. ^ Abdullah, M .; O'Daly, A; Vyas, A; Rohde, C .; Brushart, T. M. (2013). „Dospělé motorické axony přednostně reinervují předgenerovaný svalový nerv“. Experimentální neurologie. 249C: 1–7. doi:10.1016 / j.expneurol.2013.07.019. PMC  3818708. PMID  23933577.
  12. ^ A b C d Höke; Redett, R .; Hameed, H .; Jari, R .; Zhou, C .; Li, Z. B .; Brushart, T. M. (2006). „Schwannovy buňky exprimují motorické a senzorické fenotypy, které regulují regeneraci axonů“. The Journal of Neuroscience. 26 (38): 9646–55. doi:10.1523 / JNEUROSCI.1620-06.2006. PMC  6674436. PMID  16988035.
  13. ^ Deister, C .; Schmidt, C. E. (2006). "Optimalizace kombinací neurotrofních faktorů pro růst neuritů". Journal of Neural Engineering. 3 (2): 172–9. Bibcode:2006JNEng ... 3..172D. doi:10.1088/1741-2560/3/2/011. PMID  16705273.
  14. ^ A b C d Localization, S (2009). „Role neurotrofních faktorů při regeneraci nervů“. Neurochirurgické zaostření. 26 (2): 1–10. doi:10.3171 / FOC.2009.26.2.E3. PMID  19228105.
  15. ^ A b C d Madison, R. D .; Robinson; Chadaram, S. R. (2007). "Specifičnost regenerace motorických neuronů (preferenční reinervace)". Acta Physiologica. 189 (2): 201–6. doi:10.1111 / j.1748-1716.2006.01657.x. PMID  17250570. S2CID  21903677.
  16. ^ A b C Robinson; Madison, R. D. (2009). "Vliv velikosti koncové nervové větve na přesnost regenerace motorických neuronů". Experimentální neurologie. 215 (2): 228–35. doi:10.1016 / j.expneurol.2008.10.002. PMID  19007776. S2CID  5136300.
  17. ^ Martini, R (1994). "Exprese a funkční role povrchových molekul nervových buněk a složek extracelulární matrice během vývoje a regenerace periferních nervů". Journal of Neurocytology. 23 (1): 1–28. doi:10.1007 / bf01189813. PMID  8176415. S2CID  25605464.
  18. ^ Nichols, C. M .; Brenner, M. J .; Fox, I. K .; Tung, T. H .; Lovec; Rickman, S. R .; Mackinnon, S.E. (2004). "Účinky štěpu motorické versus senzorické nervy na regeneraci periferních nervů". Experimentální neurologie. 190 (2): 347–55. doi:10.1016 / j.expneurol.2004.08.003. PMID  15530874. S2CID  36508970.

externí odkazy