Обзор
Травма спинного мозга (SCI) — это серьезное повреждение центральной нервной системы, представляющее серьезную угрозу для жизни и здоровья человека. Большинство этих травм вызваны дорожным движением, падениями, насилием или спортом и имеют высокий уровень заболеваемости и инвалидности в современном обществе. Раннее и комплексное медицинское вмешательство и реабилитация оказывают значительное влияние на уменьшение степени повреждения спинного мозга и улучшение качества жизни пациентов с SCI в будущем.
Патогенез]
Исследования показали, что существует два механизма травмы при SCI, а именно первичная травма (включая механические повреждения, кровоизлияния и т.д.) и вторичная травма. Первичное повреждение происходит пассивно в течение короткого времени после травмы (обычно считается, что в течение 4 ч) и является необратимым. Вторичное повреждение спинного мозга, с другой стороны, развивается постепенно в течение нескольких минут или дней после первичного повреждения и сопровождается рядом внутриклеточных метаболических и генетических изменений, иногда приводящих к большему разрушению тканей, чем при первичном повреждении.
В связи с интервенционным характером вторичных травм, их можно предотвратить и смягчить путем раннего, агрессивного и правильного медицинского вмешательства. В результате в последние годы исследования механизмов их возникновения и эффективных стратегий лечения стали предметом пристального интереса. Существует множество механизмов вторичного повреждения, включая сосудистые механизмы, повреждение свободными радикалами, токсичность возбуждающих аминокислот, апоптоз, кальций-опосредованные механизмы и механизмы оксида азота.
1.Сосудистый механизм
Сосудистые изменения после ИБС — это немедленные и отсроченные местные и системные эффекты. Местные эффекты включают прогрессирующее снижение микроциркуляции, нарушение ауторегуляции спинального кровотока и снижение кровотока спинного мозга (SCBF). Системные эффекты включают системную гипотензию, нейрогенный шок, снижение периферического сопротивления и уменьшение сердечного выброса.
Конкретные механизмы следующие
(i) После тяжелой травмы симпатический тонус снижается, сердечный выброс уменьшается, артериальное давление падает, и спинной мозг теряет способность автоматически регулировать кровоток, оставляя ткани спинного мозга с недостаточным местным кровоснабжением.
(ii) Спазм микрососудов, повреждение эндотелиальных клеток сосудов или отек.
③Вазоактивные амины (катехоламины) и некоторые биохимические факторы, такие как свободные радикалы кислорода, оксид азота, фактор, активирующий тромбоциты, пептиды, метаболиты арахидоновой кислоты, эндотелин и тромбоксан А2, образующиеся после травмы, могут воздействовать на микрососуды, вызывая повышение проницаемости сосудов, агрегацию тромбоцитов и эмболию сосудов.
④ Наличие ранних и обширных небольших гематом в спинном мозге после травмы, особенно в сером веществе, может привести к ишемии белого вещества, окружающего серое вещество, так как кровоснабжение белого вещества во внутренней половине спинного мозга происходит от ветвей sulcus arteriosus, пересекающих серое вещество. Эти сосудистые изменения приводят к ишемии спинного мозга в области повреждения и, при длительном и тяжелом течении, могут вызвать инфаркт спинного мозга после травмы. Существует линейная зависимость доза-ответ между степенью ишемии спинного мозга и степенью повреждения и дисфункции, которая прогрессивно увеличивается в первые несколько часов после травмы и продолжается, по крайней мере, в течение 24 часов.
2. Механизм повреждения свободными радикалами (FR)
Ткань спинного мозга богата липидами и чрезвычайно чувствительна к перекисному окислению липидов. В физиологических условиях организм производит свободные радикалы (СР) для поддержания целостности различных клеточных и субклеточных структур, но эндогенные окислительные системы, такие как супероксиддисмутаза (СОД) и каталаза (КАТ), могут эффективно устранять СР. После ИЦН СР может быть увеличен за счет различных связей:
(1) Дисфункция митохондрий вследствие ишемии, гипоксии и кровоизлияния в ткани спинного мозга, деградация АТФ, неполное восстановление кислорода и производство кислородных радикалов;
(2) Гипоксический метаболизм эндотелиальных клеток сосудов и клеток нейронов приводит к образованию большого количества FR через систему ксантин-ксантиноксидазы;
(3) полиморфноядерные лейкоциты производят большое количество O2-, OH・ и H2O2 во время фагоцитоза; (4) активность антиоксидантных веществ, таких как SOD и CAT, значительно снижается.
С одной стороны, увеличение ФР позволяет перекисному окислению липидов в тканях спинного мозга протекать бесконтрольно, разрушая проницаемость и целостность клеточных мембран или мембран липидных структур органелл и в конечном итоге вызывая гибель клеток; с другой стороны, свободные радикалы могут ингибировать простагландины, в результате чего ингибирование синтеза простагландинов не может противостоять вазоконстриктивному эффекту эндотелина, что приводит к вазоспазму и окклюзии.
3. механизм действия возбуждающих аминокислот (ВСА)
К возбуждающим аминокислотам (ВСА) относятся глутамат (Glu) и аспартат (Asp). Они действуют как нейротрансмиттеры в физиологических условиях, но оказывают нейротоксическое действие в патологических условиях. Механизм участия ЕАА во вторичном повреждении SCI двоякий: с одной стороны, массивный выброс ЕАА после SCI приводит к изменению проницаемости нервных клеток и цитотоксическому отеку из-за входящего потока Na+ и H2 O; с другой стороны, массивный выброс ЕАА после повреждения чрезмерно активирует NMDA-рецепторы, вызывая рецептор-зависимое торможение Ca2+ и Ca2+. С другой стороны, массивное высвобождение ЕАА после травмы чрезмерно активирует NMDA-рецепторы, вызывая открытие большого количества рецептор-зависимых Ca2+ каналов, что приводит к потоку Ca2+ внутрь и вызывает отсроченное повреждение нейронов.
4. механизм апоптоза
Апоптоз — это активная запрограммированная гибель клеток при определенных условиях. Экспрессия проапоптотических факторов, таких как Bax и каспаза-3, увеличилась, а экспрессия ингибирующих факторов, таких как Bcl-2 и c-kit, уменьшилась. Активированные глиальные клетки защищают ткани спинного мозга в первые несколько недель после травмы и участвуют в восстановлении функций спинного мозга в период сразу после травмы. Для этого они мигрируют к месту повреждения, уплотняют его и препятствуют проникновению нейтрофилов. Глиальные клетки также играют роль в производстве нейротрофических факторов, сжигании кислородных радикалов и поддержании выживания нейронов.
Было показано, что цитокин TNF-α играет важную роль в апоптозе глиальных клеток и что даунрегуляция рецептора TNFR1 после травмы уменьшает влияние TNF-α на апоптоз глиальных клеток. Апоптотические глиальные клетки не экспрессируют специфические кислые глиальные белки (астроцит-специфические белки (CRAF)) и морфологически выглядят как олигодендроциты. Олигодендроциты находятся в сером и белом веществе спинного мозга, располагаясь рядами между волокнами белого вещества, где они оборачиваются вокруг аксонов и образуют миелиновую оболочку; апоптоз олигодендроцитов вызывает демиелинизацию миелиновых нервных волокон и дегенерацию аксонов, оставляя глиальный рубец.
5. Механизм действия оксида азота (NO)
NO — это важная молекула-мессенджер, которая выполняет функцию расслабления кровеносных сосудов, подавления агрегации тромбоцитов, увеличения кровотока, защиты клеток и содействия регенерации. Однако избыток NO может опосредовать тяжелую нейротоксичность и цитотоксичность, что приводит к дальнейшему повреждению тканей. Исследования показали, что чрезмерное производство NO после SCI может усугубить вторичное повреждение спинного мозга, и механизмы, посредством которых NO действует как молекула киллинга при нейроцитотоксичности:
(i) опосредование нейротоксичности возбуждающих аминокислот.
(2) Реагируя с супероксидными анионами, образует высокотоксичные пероксинитрит-анионы и гидроксильные радикалы, вызывая обширное перекисное окисление липидов и нитрацию тирозина белка.
(3) Связывается с железо-серными центрами многих внутриклеточных ферментов, взаимодействуя с дуплексами ДНК и влияя на их транскрипцию и трансляцию.
6.Другое
Другие механизмы вторичного повреждения включают внутриклеточную перегрузку Ca2+, нейропептидные механизмы, механизмы действия эндотелина и механизмы действия простагландинов. Эти механизмы переплетаются и каскадируются при вторичном повреждении спинного мозга и вместе играют важную роль.
[Классификация и градация
I. Этиологическая классификация и диагностика
1. Травматическое повреждение спинного мозга
2, нетравматическое повреждение спинного мозга
Во-вторых, в зависимости от тяжести травмы можно разделить на четыре уровня.
1, анатомическое рассечение спинного мозга, этот тип наблюдается при тяжелых переломах позвоночника со смещением, проникающей травме позвоночного канала и т.д., вторжение фрагмента перелома в позвоночный канал повреждает спинной мозг; 6h центральный некроз разжижения серого вещества. На 6-й неделе после травмы спинной мозг замещается глиальными и фиброзными клетками и рубцами в пределах 1-50px от отрезанного конца.
2, полное повреждение спинного мозга, эта травма встречается чаще, сама травма определяет тяжесть повреждения спинного мозга, спинной мозг анатомически непрерывный, но функция проводимости полностью утрачена, клинические проявления повреждения спинного мозга ниже плоскости сенсорной, моторной, сфинктерной функции полностью утрачены. Через 15 мин-3 ч после травмы центральный канал становится геморрагическим, с мультифокальным кровоизлиянием в сером веществе и частичной дегенерацией нервных клеток в зоне кровоизлияния; через 6 ч кровоизлияние распространяется по всему серому веществу; через 24-48 ч в сером веществе почти не видно нервных клеток, а аксоны в белом веществе дегенерируют, и в некоторых случаях начинается некроз. В 1-2 нед спинной мозг в основном некротический. В 6 нед нейронная ткань спинного мозга полностью утрачена и замещена нейроглией.
Вторичные повреждения, такие как отек, кровоизлияние, нарушение микроциркуляции и высвобождение свободных радикалов кислорода, являются тяжелыми и прогрессирующими, и без вмешательства в конечном итоге часто приводят к некрозу спинного мозга. Однако в течение 6-8 часов после травмы спинного мозга, несмотря на центральное кровоизлияние и отек, некроза нет, а окружающее белое вещество не повреждено, что делает это время наилучшим для лечения травмы. Последующие вторичные повреждения, такие как отек, кровоизлияние, нарушение микроциркуляции и высвобождение свободных радикалов кислорода, являются более тяжелыми и прогрессирующими и часто приводят к некрозу спинного мозга, если не предпринять никаких мер.
Неполное повреждение спинного мозга похоже на полное, но само повреждение относительно мягкое, с неповрежденной анатомической непрерывностью спинного мозга и частичной потерей функции проводимости, а клиническим проявлением является наличие различной степени сенсорной, моторной и сфинктерной функции ниже уровня повреждения спинного мозга. В зависимости от места повреждения выделяют пять синдромов: повреждение передней части спинного мозга, повреждение задней части спинного мозга, повреждение центральной части спинного мозга, полупоперечное повреждение спинного мозга, повреждение конуса и хвостатого эквина.
Через 1-3 ч после травмы наблюдается экссудация и кровоизлияние в центральном канале, с несколькими точечными или очаговыми кровоизлияниями в сером веществе: через 6 ч некоторые нервные клетки в геморрагической области серого вещества начинают дегенерировать. через 24 ч дегенерирует несколько белых веществ. через 6 ч кровоизлияния в спинном мозге отсутствуют. Нервные клетки присутствуют, некоторые из них все еще дегенерируют. Вторичные повреждения относительно мягкие и непрогрессирующие, с частичным восстановлением функций, но в сером и белом веществе могут оставаться очаги размягчения и некроза.
(1) Синдром переднего/заднего мозга: синдром переднего мозга — это травма передней части спинного мозга, которая характеризуется потерей двигательных и ноцицептивных ощущений ниже уровня травмы. Задняя часть спинного мозга не повреждена, но проприоцепция присутствует. Синдром заднего канатика: повреждение задней части спинного мозга, проявляющееся потерей проприоцепции ниже уровня повреждения и наличием двигательной и болевой температурной чувствительности. Обычно она наблюдается у пациентов с переломами позвоночной пластины.
(2) Симдром Брауна-Секарда: повреждение половины спинного мозга, проявляющееся потерей контралатеральной боли и температуры ниже уровня повреждения и потерей ипсилатеральной проприоцепции и двигательной чувствительности.
(3) Центральный пупочный синдром (ЦПС): часто встречается при травмах шейного отдела позвоночника. Потеря движения верхней конечности, но двигательная функция нижней конечности присутствует или
Значительно тяжелее, чем в нижней конечности. Сухожильные рефлексы на уровне повреждения отсутствуют, а рефлексы ниже уровня повреждения гиперактивны.
(4) Синдром повреждения конуса: повреждение спинного конуса и поясничных спинномозговых нервов в позвоночном канале, без значительных двигательных нарушений в обеих нижних конечностях, седловидные сенсорные нарушения в области ануса и промежности, сексуальная дисфункция (импотенция или неспособность к эякуляции); недержание или задержка мочи и кала, потеря анальных рефлексов. Иногда может сохраняться бульбо-анальный рефлекс и рефлекс мочеиспускания.
Синдром верхнего конуса (L4-S2) встречается относительно редко. В отличие от синдрома конуса, при этом синдроме высота поражения определяет, вызывает ли оно легкий паралич или брадикинезию. Внешняя ротация и дорсифлексия бедра (подъем прямой ноги), возможное сгибание колена (L4, S2), сгибание и разгибание голеностопного сустава и суставов пальцев ног (L4, S2) могут быть уменьшены или утрачены. Ахиллов рефлекс отсутствует, но коленный рефлекс сохранен. Мочевой пузырь и прямая кишка могут опорожняться только рефлекторно. Несмотря на потерю сексуальности, иногда может наблюдаться эрекция полового члена. Иногда крестцовый рефлекс сохраняется. Синдром конуса (S3-C) также встречается редко, при этом травмы тораколюмбального сегмента и насильственные переломы L1 могут вызвать травмы конуса, а также травмы спинного мозга и нервных корешков.
(5) Синдром cauda equina (синдром травмы cauda equina): повреждение пояснично-крестцового нерва в пределах позвоночного канала, характеризующееся значительным асимметричным повреждением нижних конечностей, клиническими проявлениями без рефлекторных нарушений моторики мочевого пузыря и кишечника в дополнение к соответствующим двигательным или сенсорным дефицитам, а также потерей функции нижних конечностей, включая рефлекторную активность. Природа cauda equina фактически является периферическим нервом, и прогноз лучше. Если кауда эквина повреждена по какой-либо причине, клиническая картина представляет собой одно из трех основных нарушений чувствительности, функции сфинктера и сексуальной функции в области седла, известное как синдром кауда эквина.
4. осцилляция спинного мозга является самой легкой формой повреждения спинного мозга и клинически проявляется как неполная параплегия. Гистологически могут наблюдаться небольшие очаговые кровоизлияния в сером веществе и дегенерация нервной ткани, но очаги некроза не образуются, а симптомы и признаки обычно исчезают в течение 24-48 часов после травмы. Неврологических последствий нет.
III. Индекс параплегии
Степень потери функции после травмы спинного мозга может быть выражена индексом параплегии: «0» означает полностью нормальную или почти нормальную функцию. Показатель «1» означает частичную потерю функции. Показатель «2» означает полную или почти полную потерю функции. Обычно регистрируется функция добровольных движений конечностей, ощущения и движения кишечника. Если у пациента наблюдается полная потеря добровольных движений и частичная потеря двух других, индекс параплегии равен 2+1+1=4. Если три функции полностью нормальны, индекс параплегии равен 0. Если три функции полностью утрачены, индекс параплегии равен 6. Этот индекс отражает степень повреждения спинного мозга, его развитие и облегчает учет и сравнение эффективности лечения.