Preferencyjna reinerracja motoryczna
Preferencyjna reinerwacja motoryczna ( PMR ) odnosi się do tendencji regenerującego się aksonu w obwodowym układzie nerwowym (PNS) do ponownego unerwienia ścieżki motorycznej w przeciwieństwie do ścieżki somatosensorycznej . ścieżka. PMR wpływa na regenerację i ponowne unerwienie nerwów w obrębie PNS po zabiegach chirurgicznych lub urazach. Zrozumienie tej kwestii jest ważne w celu dalszego rozwoju technik chirurgicznych związanych z odrostem aksonów. Dalsze badania nad preferencyjną reinerwacją motoryczną doprowadzą do lepszego zrozumienia funkcjonowania obwodowego układu nerwowego w organizmie człowieka pod kątem ról i zdolności komórek.
Streszczenie
Reinerwacja nerwów ruchowych i czuciowych
Obwodowy układ nerwowy ma zdolność odrastania przeciętych nerwów. Aksony ruchowe preferencyjnie ponownie unerwiają ścieżki motoryczne. Tendencja aksonów ruchowych do ponownego unerwienia dróg motorycznych zamiast dróg skórnych zależy od wielu czynników w układzie PNS. Niektóre czynniki obejmują charakterystykę komórek Schwanna i czynniki neurotroficzne i wielkość gałęzi nerwowej. Czynniki te wpływają na preferencje ścieżki neuronu ruchowego. Różne układy nerwowe przedstawiono na obrazku wyświetlonym po prawej stronie. Preferencyjne unerwienie ruchowe to tendencja szczególnie widoczna w obwodowym układzie nerwowym, co ilustrują przedstawione zdjęcia dolnej części układu.
Regeneracja vs reinerwacja
Kiedy aksony obwodowe zostaną odcięte, dystalna część przeciętego aksonu ulega degeneracji. Jedynymi dalszymi częściami nerwu pierwotnego są komórki Schwanna, które mielinizują aksony obwodowe. Składniki blaszki podstawnej wydzielane przez komórki Schwanna pomagają w regeneracji aksonów. Im dokładniej kikut aksonu jest w stanie odrosnąć wzdłuż swojej pierwotnej ścieżki, tym lepsze jest przywrócenie funkcji – zwłaszcza jeśli chodzi o odczuwanie delikatnego dotyku i ruchów. Wzrost kikuta aksonu do pierwotnego celu to regeneracja. Z drugiej strony, reinerwacja polega na przywróceniu funkcji poprzez ponowne ustanowienie połączeń synaptycznych. Mimo że pierwotny akson ulega degeneracji, komórki Schwanna i acetylocholiny pozostają na miejscu, umożliwiając połączenie przywrócenie pierwotnych synaps po regeneracji kikuta aksonu. W żargonie medycznym nie rozróżnia się powszechnie regeneracji i reinerwacji. Niezależnie od tego, że istnieje różnica techniczna, wielu profesjonalistów używa tych terminów zamiennie. Dzieje się tak dlatego, że bez regeneracji nie byłoby nerwu, który mógłby zostać unerwiony, ale bez ponownego unerwienia nerw nie funkcjonowałby.
Znaczenie PMR
Znajomość preferencyjnej reinerwacji ruchowej jest konieczna ze względu na jej wpływ na regenerację nerwów. Kiedy pacjent traci funkcję nerwów, PMR może zakłócać (lub pomagać) różnym metodom naprawy stosowanym przez lekarzy. Zrozumienie przez lekarzy naturalnych procesów naprawy nerwów umożliwi ogólną poprawę chirurgii, ponieważ będą oni w stanie lepiej połączyć swoje wysiłki naprawcze z naturalnymi. Na ponowne unerwienie aksonów duży wpływ ma droga, którą wybrał zregenerowany nerw. Zdolność nerwów do prawidłowego funkcjonowania po uszkodzeniu w dużym stopniu zależy od pomyślnej reinerwacji, dlatego też efekty PMR są tak istotne. Sukces reinerwacji nerwów po różnych szczepienia są aktualnym obszarem badań. Przeszczep ma na celu rozwiązanie problemu nieprawidłowego ukierunkowania regenerujących się aksonów, co powoduje, że reinerwacja nie jest idealna. Badany jest wpływ PMR, aby zobaczyć, w jaki sposób mogą one pomóc w przeszczepianiu i ostatecznym powrocie pacjenta do zdrowia.
Jak regenerują się nerwy?
Przecięty nerw się regeneruje
Przecięty akson w obwodowym układzie nerwowym składa się z dwóch części: dalszego i bliższego kikuta aksonu. Przestrzeń pomiędzy dwoma kikutami nazywana jest szczeliną i przez nią musi przerosnąć nerw, aby w pełni się zregenerował i ponownie unerwił. Dalszy akson ulega degeneracji w wyniku własnych mechanizmów organizmu, głównie makrofagów i enzymów rozkładających go. Bliższa część przeciętego aksonu jest wielokrotnie zdolna do regeneracji. Na regenerację i ponowne unerwienie przeciętego nerwu wpływa wiele czynników, w tym stopień, w jakim nerw musi odrosnąć, rodzaj środowiska, w którym rośnie, a także różne dostępne komórki Schwanna i opcje szlaków. PMR wskazuje, że regenerujący się neuron ruchowy podczas regeneracji wybierze szlak motoryczny komórek Schwanna zamiast szlaku skórnego komórek Schwanna.
Rola komórek Schwanna
Komórki Schwanna to komórki mieliniczne otaczające nerwy. Kiedy przeciętych jest wiele nerwów, muszą one odrosnąć i przedostać się z powrotem przez jedną z komórek Schwanna tworzących dalszy kikut szczeliny. Te komórki Schwanna wspierają odnowę aksonów poprzez wytwarzanie czynników troficznych, a także powierzchniową ekspresję wielu cząsteczek adhezyjnych komórek, które pomagają wpływać na wzrost aksonów.
Wsparcie neurotroficzne
Czynniki neurotroficzne to białka pomocnicze i czynniki, które pomagają we wzroście i utrzymaniu aksonów w całym organizmie. Różne komórki wydzielają różne białka, ale te specyficzne dla obwodowego układu nerwowego odgrywają główną rolę w regeneracji przeciętych nerwów w obwodowym układzie nerwowym. Jeśli chodzi o reinerwację, wsparcie neurotroficzne ma kluczowe znaczenie we wspomaganiu regeneracji aksonów. Niektóre dyskusje doprowadziły badaczy do przekonania, że czynniki neurotroficzne jedynie prowadziły do większego kiełkowania aksonów, a nie faktycznie wpływały na regenerację. Zdolność czynników neurotroficznych do wpływania na kiełkowanie aksonów zaobserwowano na obrazach z mikroskopu elektronowego oraz w wielu badaniach szczegółowo szczegółowo omawiających rolę czynników neurotroficznych w regeneracji. Oprócz zdolności czynników do wpływania na kiełkowanie, w szczególności komórki Schwanna wykazują znaczną regulację w górę szeregu czynników troficznych po przejściu aksotomia . Jedną z głównych różnic w szlakach motorycznych i czuciowych jest różnica w tym, jakie czynniki troficzne są regulowane w górę przez komórki Schwanna tych szlaków. Odnerwione motoryczne komórki Schwanna zwiększają poziom BDNF i p75, podczas gdy komórki Schwanna szlaku sensorycznego regulują w górę szereg innych różnorodnych czynników troficznych. Podejrzewa się, że ta różnica we wsparciu czynników troficznych jest głównym czynnikiem wpływającym na preferencyjną reinerwację motoryczną. Chociaż jest to główny czynnik, nieodłączne różnice molekularne nie same determinują ścieżkę ponownego unerwienia neuronów ruchowych, jak wykazano w badaniu przeprowadzonym na nerwie udowym myszy, gdzie manipulowano rozmiarem ścieżek, co prowadziło do nieprawidłowego ponownego unerwienia szlaku aksonów ruchowych .
Czynniki wpływające na PMR
Zakończ kontakt z organami
Kontakt z narządami końcowymi może również mieć duży wpływ na dokładność ponownego unerwienia aksonu. Pierwsze dwa tygodnie po uszkodzeniu jest nieistotne statystycznie, gdyż dopiero zaczyna się reinerwacja płytki czołowej. Jednakże po tym czasie kontakt z narządami końcowymi odgrywa rolę w wpływaniu na zdolność aksonu do ponownego unerwienia. Kiedy końcem szlaku jest obszar kontaktu z mięśniami, występuje znacząca różnica w liczbie reinerwujących neuronów ruchowych.
Mechanizmy komórkowe i molekularne
Są to czynniki troficzne, które zostały szczegółowo omówione w powyższych sekcjach. Czynniki te mogą wpływać na kierunek wzrostu aksonu, głównie w wyniku chemotaksji , jakie różne białka wywierają na kierunkowość rosnącego aksonu. Czynniki troficzne różnią się między szlakami motorycznymi i czuciowymi, co jest głównym czynnikiem wpływającym na preferencyjną reinerwację motoryczną.
Rozmiar gałęzi nerwu końcowego
Rozmiar końcowej gałęzi nerwu ma duży wpływ na drogę reinerwacji aksonu. Kiedy dwie ścieżki, jedna skórna i jedna ruchowa, są mniej więcej porównywalnej wielkości, aksony ruchowe podążają wzdłuż dróg motorycznych według preferencyjnych wzorców reinerwacji. Jednakże powiększenie dróg czuciowych w tym samym eksperymencie doprowadziło do ponownego unerwienia tych ścieżek przez aksony ruchowe, co wskazuje, że same czynniki troficzne nie powodują ponownego unerwienia neuronów ruchowych. Wykazano to, ponieważ neurony ruchowe błędnie ponownie unerwiają ścieżki czuciowe, co pokazuje, że rozmiar ścieżki końcowej gałęzi nerwu może wpływać na wzorce ponownego unerwienia aksonów.
Dokładność reinerwacji
Zdolność aksonu do „wyboru” dokładnej komórki Schwanna i ostatecznie miejsca unerwienia jest powiązana z preferencyjną reinerwacją motoryczną. Specyfika aksonu motorycznego polegająca na preferencyjnym wyborze ścieżki motorycznej jest samą istotą preferencyjnej reinerwacji motorycznej. Dodatkowo wpływa to na to, czy nerw może naprawdę doświadczyć pełnej reinerwacji i odzyskania funkcji porównywalnych do tych, które miał przed urazem. Zatem ta dokładność wpływa na to, czy akson motoryczny preferencyjnie ulega ponownemu unerwieniu. W różnych badaniach bada się, w jaki sposób można manipulować specyficznością szlaku aksonowego, aby zobaczyć, jakiego rodzaju postępy chirurgiczne można poczynić w zakresie naprawy neuronów.
Zastosowanie w medycynie
Zróżnicowana dokładność regeneracji uszkodzonych aksonów i dotarcia do pierwotnego końca docelowego jest głównym powodem, dla którego funkcjonalna odbudowa uszkodzonych nerwów jest tak zmienna w obwodowym układzie nerwowym . Zrozumienie tego, w jaki sposób aksony rurki komórkowej Schwanna mają tendencję do ponownego unerwiania, ma wpływ na to, czy nerw będzie w stanie ponownie zacząć funkcjonować po uszkodzeniu. Jeśli akson jest aksonem podskórnym i kończy się w cewce motorycznej komórek Schwanna, nie będzie w stanie unerwić mięśnia, z którym jest połączony. Zatem zrozumienie, w jaki sposób aksony ponownie unerwiają i w jaki sposób aksony motoryczne mogą być popychane w kierunku prawidłowego miejsca regeneracji, jest obszarem badań, który jest niezwykle korzystny, ponieważ pomaga przyspieszyć naprawę nerwów w układzie PNS.
W 2004 roku w badaniu sprawdzano, jak przeszczepy nerwów czuciowych i ruchowych szczurów Lewisa wpływają na regenerację przeciętego układu nerwów mieszanych (zarówno nerwów ruchowych, jak i czuciowych). Odnotowano, że po 3 tygodniach mieszany defekt nerwu uległ znacznej regeneracji po połączeniu z przeszczepem nerwu ruchowego lub nerwu mieszanego. Dla porównania, przeszczep nerwu czuciowego był statystycznie mniej skuteczny w regeneracji, biorąc pod uwagę w szczególności liczbę włókien nerwowych, procent nerwów i gęstość nerwów jako główne trzy porównania między różnymi przeszczepami. Oznacza to, że najlepszą praktyką chirurgiczną w regeneracji nerwów w odniesieniu do PMR jest stosowanie przeszczepu nerwu, który jest albo motorycznym, albo kombinowanym przeszczepem nerwowym.
W badaniu opublikowanym w 2009 roku zbadano, jak wielkość końcowej gałęzi nerwu wpływa na regenerację nerwów. Odkryto, że gałęzie o podobnej wielkości początkowo regenerowały się mniej więcej równomiernie pomiędzy drogami skórnymi i mięśniowymi, ale po pewnym czasie faworyzowały ścieżki gałęzi mięśniowych. Wyniki końcowe badania przewidywały, że zwiększone tworzenie zabezpieczeń aksonalnych w miejscu uszkodzenia może zwiększyć dokładność regeneracji. Zrozumienie wpływu PMR pomogłoby ogólnie w lepszym zrozumieniu sił wpływających na naprawę neuronów, co stanowiło ogólny wniosek na temat tego, co było potrzebne, aby pomóc nerwom w naprawie funkcjonalnej. To rosnące zrozumienie będzie miało ogólny wpływ na procesy chirurgiczne i naprawcze obejmujące naprawę nerwów obwodowych. Chociaż pomocna może być manipulacja tworzeniem zabezpieczeń aksonalnych, dalsze zrozumienie PMR umożliwi dalszy rozwój praktyk chirurgicznych i postępu medycyny w naprawie nerwów.