Преимущественная двигательная реиннервация

Преимущественная моторная реиннервация ( ПМР ) относится к тенденции регенерирующего аксона в периферической нервной системе (ПНС) реиннервировать моторный путь, а не соматосенсорный путь. ^{[1] [2] [3]} ПМР влияет на то, как нервы регенерируют и реиннервируют в ПНС после хирургических процедур или травматических повреждений. Важно понимать это для дальнейшей разработки хирургических методов восстановления роста аксонов. Дальнейшие исследования преимущественной моторной реиннервации приведут к лучшему пониманию функции периферической нервной системы в организме человека с точки зрения ролей и способностей клеток.

Периферическая нервная система обладает способностью восстанавливать перерезанные нервы. Двигательные аксоны преимущественно реиннервируют двигательные пути. Тенденция двигательных аксонов реиннервировать двигательные пути вместо кожных путей зависит от ряда факторов в системе ПНС. Некоторые факторы включают характеристики шванновских клеток , нейротрофические факторы и размер нервных ветвей. Эти факторы влияют на предпочтение пути двигательного нейрона. ^{[2] [3] [4]} Различные нервные системы показаны на изображении справа. Предпочтительная двигательная реиннервация — это тенденция, которая особенно заметна в периферической нервной системе, что показано на фотографиях нижней части показанной системы.

Когда периферические аксоны разрезаются, дистальная часть перерезанного аксона дегенерирует. Единственными оставшимися дистальными частями от исходного нерва являются шванновские клетки, которые миелинизируют периферические аксоны. Компоненты базальной пластинки , которые секретируют шванновские клетки, помогают направлять регенерацию аксона. Чем точнее культя аксона способна восстановиться по своему первоначальному пути, тем лучше восстановление функции, особенно когда речь идет о тонком прикосновении и движениях. Рост культи аксона к своей первоначальной 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 ацетилхолиновые рецепторы остаются на месте, позволяя соединению восстановить исходные синапсы после регенерации культи аксона. ^[6] На медицинском жаргоне регенерация и реиннервация обычно не различаются. Несмотря на то, что существует техническая разница, многие специалисты используют эти термины как взаимозаменяемые. Это происходит потому, что без регенерации не было бы нерва для иннервации, но без реиннервации нерв не функционировал бы.

Знание предпочтительной двигательной реиннервации необходимо из-за того, как она влияет на регенерацию нервов. Когда пациент теряет нервную функцию, ПМР 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 совмещать свои усилия по восстановлению с естественными. Реиннервация аксонов в значительной степени зависит от пути, который выбрал для роста регенерированный нерв. Способность нервов правильно функционировать после повреждения во многом зависит от успешной реиннервации, поэтому эффекты ПМР так важны. Успех реиннервации нервов после различных попыток трансплантации является актуальной областью исследований. Трансплантация направлена ​​на решение проблемы неправильного нацеливания регенерирующих аксонов, что приводит к неидеальной реиннервации. Эффекты ПМР изучаются, чтобы увидеть, как они могут помочь в трансплантации и, в конечном итоге, в выздоровлении пациента. ^{[7] [8]}

Разрезанный аксон в периферической нервной системе состоит из двух частей: дистальной и проксимальной культи аксона. Пространство между двумя культями известно как зазор, и это то, через что нерв должен прорасти, чтобы полностью регенерировать и реиннервировать. Дистальный аксон дегенерирует посредством собственных механизмов организма, в основном потребления макрофагов и ферментов, разрушающих его. Проксимальная часть разрезанного аксона часто способна регенерировать. ^{[5] [9]} Регенерация и реиннервация разрезанного нерва зависят от множества факторов, включая то, насколько далеко должен вырасти нерв, в какой среде он растет, а также различные шванновские клетки и доступные варианты путей. ПМР указывает на то, что регенерирующий двигательный нейрон выберет двигательный путь шванновской клетки вместо кожного пути шванновской клетки при регенерации. ^{[10] [11]}

Шванновские клетки — это клетки миелинизации, которые окружают нервы. Когда несколько нервов перерезаны, они должны отрасти заново и войти обратно через одну из шванновских клеток, которая составляет дистальный культю разрыва. Эти шванновские клетки поддерживают аксонный повторный рост посредством их продукции трофических факторов, а также поверхностной экспрессии множественных молекул клеточной адгезии, которые помогают влиять на рост аксонов. ^{[4] [12]}

Нейротрофические факторы — это поддерживающие белки и факторы, которые помогают росту и поддержанию аксонов по всему телу. Разные клетки выделяют разные белки, но те, которые специфичны для периферической нервной системы, играют главную роль в регенерации перерезанных нервов в периферической нервной системе. ^{[13] [14]} Что касается реиннервации, нейротрофическая поддержка играет ключевую роль в поддержке регенерации аксонов. Некоторые обсуждения привели исследователей к мысли, что нейротрофические факторы только привели к большему прорастанию аксонов, а не фактически повлияли 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. В дополнение к способности факторов влиять на прорастание, шванновские клетки, в частности, показывают значительную регуляцию ряда трофических факторов после прохождения аксотомии . ^{[12] [14]} Одним из основных различий в моторных и сенсорных путях является разница в том, какие трофические факторы активируются шванновскими клетками этих путей. Денервированные моторные шванновские клетки активируют BDNF и p75, тогда как сенсорные шванновские клетки активируют ряд других разнообразных трофических факторов. Предполагается, что эта разница в поддержке трофических факторов является основным фактором, влияющим на предпочтительную моторную реиннервацию. ^{[12] [14]} Хотя это и является основным фактором, присущие молекулярные различия не сами по себе определяют путь реиннервации двигательных нейронов, ^[15] как было показано в исследовании, проведенном на бедренном нерве мыши, где размер путей был изменен, что привело к неправильной реиннервации моторного аксона. ^[16]

Контакт с конечным органом также может иметь большое влияние на точность реиннервации аксона. В первые две недели после повреждения это статистически незначимо, поскольку реиннервация концевой пластинки только начинается. Однако после этого периода времени контакт с конечным органом играет роль во влиянии на способность аксона к реиннервации. Когда концом пути является область контакта с мышцей, существует значительная разница в количестве реиннервирующихся двигательных нейронов. ^{[2] [15]}

Это трофические факторы, которые подробно обсуждались в предыдущих разделах. Эти факторы могут влиять на то, куда растет аксон, в основном из-за эффектов хемотаксиса , которые различные белки оказывают на направленность растущего аксона. Трофические факторы различаются между моторными и сенсорными путями, что является основным фактором влияния на предпочтительную моторную реиннервацию. ^{[12] [14] [17]}

Размер конечной нервной ветви оказывает большое влияние на путь реиннервации аксона. Когда два пути, один кожный и один двигательный, примерно сопоставимы по размеру, двигательные аксоны следуют предпочтительным схемам реиннервации вдоль двигательных путей. Однако увеличение сенсорных путей в том же эксперименте привело к тому, что двигательные аксоны реиннервировали эти пути, указывая на то, что одни только трофические факторы не вызывают реиннервацию двигательных нейронов. Это показано, потому что мотонейроны ошибочно реиннервируют пути, которые являются сенсорными, тем самым демонстрируя, что размер конечной нервной ветви может влиять на схемы аксональной реиннервации. ^[16]

Способность аксона «выбирать» точную Шванновскую клетку и, в конечном итоге, место иннервации взаимосвязана с предпочтительной моторной реиннервацией. Специфичность моторного аксона предпочтительно выбирать моторный путь является самой сутью предпочтительной моторной реиннервации. Кроме того, она влияет на то, может ли нерв действительно испытать полную реиннервацию и восстановление функции, которая сопоставима с той, что была до травмы. Таким образом, эта точность влияет на то, будет ли моторный аксон предпочтительно реиннервироваться. Различные исследования изучают, как можно манипулировать специфичностью аксонного пути, чтобы увидеть, какие хирургические достижения могут быть достигнуты в отношении восстановления нейронов. ^{[1] [15]}

Различная точность регенерации поврежденных аксонов и достижения ими своей первоначальной конечной точки является важной причиной того, что функциональное восстановление поврежденных нервов является такой переменной в периферической нервной системе . ^[10] Понимание того, что аксоны шванновских клеток, как правило, реиннервируют, имеет значение для того, сможет ли нерв снова стать функциональным после повреждения. Если аксон является подкожным аксоном и попадает в двигательную шванновскую клетку, он не сможет иннервировать мышцу, с которой он в конечном итоге связан. Таким образом, понимание того, как аксоны реиннервируют и как двигательные аксоны могут быть подтолкнуты к правильному месту регенерации, является областью исследования, которая чрезвычайно полезна для содействия восстановлению нервов в системе ПНС.

В 2004 году было проведено исследование того, как сенсорные и двигательные нервные трансплантаты крыс Льюиса повлияли на регенерацию перерезанной смешанной нервной системы (как двигательных, так и чувствительных нервов). Было отмечено, что через 3 недели дефект смешанного нерва претерпел существенную регенерацию при сочетании с двигательным нервным трансплантатом или смешанным нервным трансплантатом. Для сравнения, сенсорный нервный трансплантат был статистически менее эффективен при регенерации, если рассматривать конкретно количество нервных волокон, процент нервов и плотность нервов как основные три сравнения между различными трансплантатами. Это означает, что наилучшей хирургической практикой при регенерации нервов относительно ПМР является использование нервного трансплантата, который является либо двигательным, либо комбинированным нервным трансплантатом. ^[18]

В исследовании, опубликованном в 2009 году, размер конечной нервной ветви был изучен, чтобы увидеть, как он влияет на регенерацию нервов. Было обнаружено, что ветви одинакового размера изначально регенерировали примерно одинаково между кожными и мышечными путями, но через некоторое время отдавали предпочтение мышечным путям ветвления. Конечные результаты исследования предсказали, что увеличение аксонального коллатерального образования в поврежденном месте может повысить точность регенерации. Понимание влияния PMR поможет в целом лучше понять силы, которые влияют на восстановление нейронов, что было общим выводом о том, что было необходимо для того, чтобы помочь нервам функционально восстановиться. Это растущее понимание в целом повлияет на хирургические и восстановительные процессы с восстановлением периферических нервов. Хотя манипуляция аксональным коллатеральным образованием может помочь, дальнейшее понимание PMR позволит хирургической практике и медицинским достижениям в восстановлении нервов продолжать развиваться. ^{[15] [16]}