頸動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)治療腦癱的相關(guān)機制

曹勝操,高 超,秦海軍,張 菊,欒新平*

(1新疆醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院神經(jīng)外科,烏魯木齊 830000;2新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院婦產(chǎn)科;*通訊作者,E-mail:luanxinping4324177@163.com)

腦性癱瘓又稱腦癱(cerebral palsy,CP)是新生兒在圍產(chǎn)期大腦發(fā)育未成熟階段因多種復(fù)雜因素引起的中樞神經(jīng)器官的非進行性器質(zhì)及功能損害[1],以運動功能障礙及姿勢異常為主要表現(xiàn),常伴有智力發(fā)育遲緩、流涎、癲癇、語言障礙等[2],阻礙兒童身體及智力的生長發(fā)育,并且隨著年齡的增長這些癥狀及帶來的影響逐漸明顯,給家庭及社會帶來極大的負擔(dān)[3]。我國兒童腦癱的發(fā)病率在1‰-6‰之間,是造成小兒殘障的常見疾病[4,5],尤其是在西北偏遠地區(qū),由于基層醫(yī)療水平及生活習(xí)慣等因素影響,腦癱發(fā)病率高于全國其他地區(qū)。近些年來,輔助生殖技術(shù)及產(chǎn)科、新生兒醫(yī)學(xué)迅速發(fā)展,使多胎兒、早產(chǎn)兒、極低體重兒等高危產(chǎn)兒的成活率大大提高,腦癱的發(fā)病率整體表現(xiàn)出上升的趨勢[6]。腦癱通常以外科治療、藥物治療以及康復(fù)治療相結(jié)合的綜合治療為主。在幾種常用于腦癱的外科手術(shù)方式中頸動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)(cervical perivascular sympathectomy,CPVS)能有效地緩解腦癱患兒的癥狀,為后期康復(fù)治療提供良好的狀態(tài)。本文主要對頸動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)緩解腦癱患兒癥狀的機制進行綜述。

1 腦癱的治療

有研究指出[7],兒童早期腦部發(fā)育迅速,腦組織損傷及其造成的功能障礙也處于初期階段,在此時期給予正確的治療有助于腦功能的恢復(fù)[8]、代償及身體功能的恢復(fù),是幫助腦癱患兒智力恢復(fù)及提高后期康復(fù)功能鍛煉效果、減輕殘障程度的關(guān)鍵[9]。傳統(tǒng)手術(shù)方式選擇性脊神經(jīng)后根切除術(shù)(selective posterior rhizotomy,SPR)及周圍神經(jīng)選擇性部分離斷術(shù)(selective peripheral neurotomy,SPN)對于緩解腦癱肢體痙攣癥狀,降低過高的肌張力效果確切,但在改善認知狀況、流涎、癲癇、語言障礙等方面效果不明顯[10,11]。近些年對頸動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)的研究應(yīng)用及研究不斷深入,已在臨床治療中證實其能有效改善痙攣型、混合型及重癥型等多種類型腦癱的臨床癥狀。頸交感干發(fā)出的節(jié)后神經(jīng)纖維隨頸神經(jīng)分布于頭頸及上肢的血管、汗腺、唾液腺、豎毛肌等;纏繞在血管上,隨血管到達相應(yīng)的組織或器官;頸交感神經(jīng)纖維通常與頸動脈伴行,位居頸動脈外膜內(nèi)[12],通過手術(shù)方式切斷頸動脈外膜及包含的交感神經(jīng),可用于治療錐體外系損害所致的手足徐動型腦癱、痙攣型腦癱及混合型腦癱[13],并能有效改善患兒智力發(fā)育遲緩、流涎、癲癇、語言障礙等臨床癥狀[7]。

2 CPVS治療腦癱機制

Bruning最早將切除頸動脈周圍和頸上節(jié)交感神經(jīng)的手術(shù)帶入腦血管性疾病的治療中。在20世紀90年代我國秦泗河教授[14]首先將CPVS術(shù)應(yīng)用于腦癱患兒的治療,術(shù)后大多數(shù)患者肢體肌張力降低、肢體痙攣及綜合功能得到改善,言語障礙,流涎等癥狀也得到改善。秦泗河等[15]認為該術(shù)式改善腦癱癥狀的可能機制如下:①調(diào)節(jié)自主神經(jīng)所支配的臟器功能;②提高中樞反應(yīng)閾值,調(diào)節(jié)腦干功能;③降低“興奮毒”的釋放;④增加腦血流量,改善腦組織微循環(huán),恢復(fù)腦功能;⑤引起局部神經(jīng)內(nèi)分泌及中樞神經(jīng)遞質(zhì)的改變等。因受經(jīng)濟水平及醫(yī)療條件的影響,上述機制在當(dāng)時并未得到證實。隨著近20年各項先進醫(yī)療技術(shù)的出現(xiàn)、發(fā)展及應(yīng)用于臨床,該術(shù)式部分機制已得到臨床證實,但仍有一些尚處于動物實驗或理論階段。頸動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)也逐漸成為小兒腦癱治療的重要手術(shù)治療方案。

2.1 調(diào)節(jié)自主神經(jīng)支配臟器功能

自主神經(jīng)系統(tǒng)(autonomic nervous system,ANS)主要功能是在動態(tài)變化的環(huán)境條件下調(diào)節(jié)體內(nèi)平衡。通過使用來自器官的反饋來調(diào)節(jié)身體生理狀態(tài)的反射活動和由中央神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自上而下控制的復(fù)雜組合來實現(xiàn)的。ANS幾乎參與了所有的身體功能,從心血管、呼吸、進食活動到泌尿功能,調(diào)節(jié)出汗和流涎,調(diào)節(jié)對各種疼痛的感知,甚至骨骼重塑[16]。

兒童缺氧缺血性腦損傷通常伴有交感神經(jīng)亢進(paroxysmal sympathetic hyperactivity,PSH),常表現(xiàn)為不明原因的體溫升高、陣發(fā)性血壓、呼吸頻率和心率升高、肌肉僵直和多汗癥。現(xiàn)有的少數(shù)對腦癱兒童自主神經(jīng)系統(tǒng)的研究對單一系統(tǒng)異常進行描述,包括與正常兒童相比具有高發(fā)病率的膀胱和腸功能障礙,唾液流量率和成分的改變,以及較高的心率平均值等[17]。心率變異性(heart rate variability,HRV)是一種新興的無創(chuàng)評估自主神經(jīng)系統(tǒng)交感和副交感神經(jīng)平衡的方法[18]。Zamuner等[19]對12例CP患兒和16例對照組正常發(fā)育兒童的仰臥位和站立位自主心率調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行了評價,腦癱組在仰臥位時與正常兒童相比心率變異性的頻域參數(shù):低頻分量(LF)顯著升高表明交感神經(jīng)興奮性較高,高頻分量(HF)值顯著降低,提示副交感神經(jīng)活動較低;此外正常兒童對站立有反應(yīng),LF值升高,HF值降低,腦癱兒童參數(shù)無明顯改變。表明腦癱兒童ANS中交感神經(jīng)處于興奮狀態(tài),并且對環(huán)境變化的動態(tài)調(diào)節(jié)較差。Park等[20]通過對12例痙攣型腦癱患兒直立應(yīng)激時的心率及HRV分析發(fā)現(xiàn),仰臥位平均心率腦癱患兒高于正常兒童,LF高于正常兒童;腦癱患兒的LF/HF比正常兒童高;而在直立傾斜位于與正常兒童相比腦癱患兒心率及LF和LF/HF比率沒有顯著增加;提示腦癱兒童ANS對變化環(huán)境的適應(yīng)性較差,腦癱兒童心臟自主神經(jīng)調(diào)節(jié)適應(yīng)功能降低。

段玉等[21]報道研究發(fā)現(xiàn),CPVS后腦癱患兒流涎量減少?？赡茉蚴枪?jié)后神經(jīng)纖維的切除交感神經(jīng)沖動減弱,腮腺和下頜腺收到交感神經(jīng)刺激減少,使唾液及蛋白分泌減少。頸動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù),阻斷部分交感神經(jīng)傳導(dǎo),減少交感神經(jīng)興奮性下行傳導(dǎo),使交感神經(jīng)對效應(yīng)器靶器官的興奮刺激降低,使自主神經(jīng)興奮性、抑制性功能調(diào)節(jié)得到平衡,使腦癱患兒心血管、呼吸、消化道泌尿功能紊亂及流延等癥狀得到改善。

2.2 提高中樞反應(yīng)閾值,調(diào)節(jié)腦干功能

自主神經(jīng)中樞部包括大腦皮質(zhì)、下丘腦、腦干的交感神經(jīng),及副交感神經(jīng)核團。通過自主神經(jīng)內(nèi)臟感覺神經(jīng)纖維使興奮從相應(yīng)的感受器上行傳入中樞神經(jīng)各個器官功能代表區(qū),隨之中樞特異性投射區(qū)做出反應(yīng)產(chǎn)生神經(jīng)沖動,隨運動神經(jīng)纖維傳導(dǎo)支配相應(yīng)器官的運動及功能,形成完整的神經(jīng)傳導(dǎo)。

頸動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù),通過阻斷部分交感神經(jīng)上行傳遞,感受器產(chǎn)生的交感神經(jīng)興奮向中樞神經(jīng)相應(yīng)功能投射區(qū)的傳遞受阻,使正常外周刺激形成的神經(jīng)沖動傳入中樞功能區(qū)減少,起到提高中樞反應(yīng)閾值,調(diào)節(jié)腦干功能的作用。

2.3 增加腦血流量,改善腦組織微循環(huán),恢復(fù)腦功能

隨著核磁共振技術(shù)及多普勒技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,為腦癱的診斷、手術(shù)治療效果及預(yù)后評價提供了一個客觀的指標。通過磁共振動脈自旋標記(arterial spin labeling,ASL)技術(shù)[5]發(fā)現(xiàn):單側(cè)痙攣型腦癱患兒患側(cè)大腦相比健側(cè),血流灌流嚴重不足,患側(cè)顱內(nèi)血流為低速高阻抗型,處于低灌注低循環(huán)狀態(tài);行頸動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)后患側(cè)大腦皮質(zhì)區(qū)、內(nèi)囊、基底節(jié)區(qū)、小腦血流量顯著提高。另一項研究通過經(jīng)顱多普勒超聲儀、教師流涎分級法(TDS)及洼田飲水試驗[22]對腦癱患兒術(shù)前術(shù)后大腦血流動力學(xué)、流涎、吞咽障礙及認知障礙等進行對比后發(fā)現(xiàn),手術(shù)6個月后大腦中動脈平均流速(MV)、搏動指數(shù)(PI)、峰值流速(PV)及阻力指數(shù)(RI)等血流動力學(xué)指標有較明顯改善,洼田實驗評分、TDS評分明顯降低。通過手術(shù)方法切除頸動脈周圍交感神經(jīng)后,大腦動脈擴張,平均流速增加,血管阻力降低,血流量增加,有效增加腦部血流供應(yīng)。

頸動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù),通過切除交感神經(jīng),解除對頸部動脈及腦動脈周圍交感神經(jīng)釋放的血管活性物質(zhì)的影響,使頸動脈及腦動脈擴張,增加腦血流量,改善腦組織微循環(huán)灌注情況,促進缺血區(qū)側(cè)支循環(huán)的建立,使神經(jīng)細胞代謝水平提高,使一些處于臨界狀態(tài)的神經(jīng)細胞功能及受損的腦細胞得到恢復(fù),使腦癱患兒大腦受損區(qū)域功能緩慢恢復(fù),從而使臨床癥狀逐漸緩解。

2.4 降低“興奮毒”的釋放

在神經(jīng)興奮的傳遞中,動作電位不能從一個神經(jīng)元直接傳遞到另一個神經(jīng)元,需要通過神經(jīng)遞質(zhì)將興奮從突觸前膜傳遞至突觸后膜,引發(fā)下一個神經(jīng)元動作電位產(chǎn)生。氨基酸是重要神經(jīng)遞質(zhì),主要包括谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp)等興奮性氨基酸,以及γ-氨基丁酸(GABA)和甘氨酸(Gly)等抑制性氨基酸;其中谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最重要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)。興奮性氨基酸和抑制性氨基酸的動態(tài)平衡是腦發(fā)育的關(guān)鍵,是生物各器官正常功能的基礎(chǔ)。

研究發(fā)現(xiàn)興奮性氨基酸可作為內(nèi)源性興奮毒素介導(dǎo)鈣超載、增加氧自由基的釋放、促進急性及遲發(fā)性細胞死亡等[23-25]。有動物模型實驗發(fā)現(xiàn)興奮性氨基酸與圍生期腦部損傷關(guān)系密切[26]。當(dāng)興奮性神經(jīng)遞質(zhì)過量釋放或分解不足時導(dǎo)致神經(jīng)細胞外蓄積過多的興奮性氨基酸(谷氨酸)產(chǎn)生神經(jīng)毒性效應(yīng),使興奮性受體(尤其NMDA受體)過度活躍,引起腦內(nèi)各種細胞及功能的損害[27]。有研究表明[28-30],不同類型腦癱患兒腦脊液中谷氨酸、天冬氨酸高于正常兒童,γ-氨基丁酸低于正常兒童,并且痙攣型腦癱患兒腦脊液中谷氨酸與肌張力增高程度呈直線相關(guān)。

頸動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù),通過增加腦部血流灌注,改善腦部循環(huán)及調(diào)節(jié)神經(jīng)細胞代謝,恢復(fù)及促進星形膠質(zhì)細胞通過谷氨酸轉(zhuǎn)運蛋白對谷氨酸的攝取及神經(jīng)元重新攝取回收;也通過阻斷交感神經(jīng)上行及下行傳導(dǎo)系統(tǒng)減少腦內(nèi)中樞交感神經(jīng)系統(tǒng),減少谷氨酸等興奮性神經(jīng)遞質(zhì)的釋放;使腦部神經(jīng)細胞外谷氨酸等興奮性神經(jīng)遞質(zhì)減少,趨向于達到正常的興奮性和抑制性神經(jīng)遞質(zhì)平衡狀態(tài),減少神經(jīng)毒性效應(yīng),從而改善腦癱患兒各種臨床癥狀。

2.5 引起局部神經(jīng)內(nèi)分泌的改變

交感神經(jīng)能釋放多種物質(zhì):興奮性氨基酸、5-羥色胺、腎上腺素、乙酰膽堿及P物質(zhì)等。大鼠動物實驗研究指出[15],頸動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫切除及頸上節(jié)交感神經(jīng)切斷術(shù)后局部乙酰膽堿釋放減少,膽堿酰酶活性降低,肌肉興奮性下降,快肌纖維活動減少,慢肌纖維活動增加,降低肢體痙攣及肌張力增高等癥狀。兔子模型試驗結(jié)果顯示[31],交感神經(jīng)切斷后局部降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)含量顯著增加,神經(jīng)肽Y(NPY)含量下降,引起局部血管擴張,血漿黏稠度及全血黏稠度下降;通過擴張頸部及腦部血管,增加腦血流灌注,改善腦組織微循環(huán)灌注從而使臨床癥狀逐漸緩解。

3 展望

頸動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù),近些年作為小兒腦癱外科治療的常用手段,臨床應(yīng)用研究顯示能有效地改善痙攣型、手足徐動及混合型腦癱的運動異常,并能有效緩解合并的發(fā)育遲緩、癲癇、視覺障礙、聽覺障礙、語言障礙、流涎、癲癇、情緒異常等。其治療機制“增加腦血流量,改善腦組織微循環(huán),恢復(fù)腦功能”被基本證實,但其余大部分還處于猜測及動物試驗階段,尚未有臨床的確切研究明確其機制。隨著更多的醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)及醫(yī)學(xué)檢驗學(xué)技術(shù)更成熟地應(yīng)用于臨床,相信頸動脈交感神經(jīng)網(wǎng)剝脫術(shù)的機制會被更深入地探明。對于今后臨床術(shù)前評估手術(shù)療效,提高手術(shù)適應(yīng)證選擇的準確性,進一步改進手術(shù)方法,提高腦性癱瘓的治療效果,為不同類型、不同程度的腦癱患兒選擇更加適合的治療方式及預(yù)后評價,具有重要意義。