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CareCure
脊髓损伤的恢复

(杨咏威教授英文原文,谢谢部分病友提供中文翻译)


许多人和动物都能从严重的脊髓损伤中恢复过来,严重的脊髓损伤在受伤部位也许有多达90%的脊髓束遭到了破坏。我一直认为如果我们能明白这些人和动物脊髓损伤恢复的机制,并加以应用,我们就能找到治疗方法。究竟这些人和动物脊髓损伤后是怎样恢复的?他们为什么能恢复呢?


恢复是必然规律,脊髓损伤后也不例外


脊髓对生存重要性是非常明确地,从进化的角度也能看出--脊髓受到复杂、亮丽和灵活的脊柱保护,免受各种创伤影响。在美国每年有上百万人的脊柱遭受创伤,但是只有1%(一万人)有严重的神经功能缺损。仅导致短暂神经功能缺损的脊髓损伤,有很多种名称,如颈扭伤、刺痛伤、灼痛伤等。尽管大部分临床医生都认定脊髓在意外中没有被损伤,但是可能是許多人脊髓确实受损只不过是恢复了。超过60%的严重脊髓损伤患者在受伤后短时间内,受伤部位以下就有了一些剩余的运动和感觉功能。这些患者中大部分在数月后恢复了运动、感觉、膀胱等功能。


我第一次遇到脊髓损伤后恢复的患者是在1981年。凯里.埃里克森是纽约著名的舞蹈指导,他颈4-5脊髓损伤。入院时,他损伤平面以下除了左腿一小块区域有感觉外,其他均无功能。我每周给他测体感诱发电位,进行了72天;见到体感诱发电位反应从近乎零,改善到几乎正常的振幅和反应时间。经过几个月,他的腿首先恢复了,随后是胳膊。受伤二年后,他走进了我的办公室。如果不留意观察,他看上去已经完全恢复。但是他告诉我他的力量、协调以及耐力仅恢复到他受伤前的一半。


另外一个例子是个年轻的妇女,她从马上摔下来造成颈5脊髓损伤。虽然在被抬进救护车时他的父亲注意到她的腿上有一些感觉,但其后数周,她四肢完全没有感觉和运动功能。然而,三个月后她有了明显的恢复。当受伤三个月后再见到她时,她用一个手杖走着进了房间。后来她又陪着我参观了一个演讲厅,我们一起走上了一个陡峭的小山。虽然在走路时仍然要小心,但是她的耐力和力量都很好了。她几乎完全恢复了。


许多运动员在脊髓损伤后都有显著的恢复。例如:纽约喷气机橄榄球队的丹尼斯.伯德走出了医院。跟凯里.埃里克森一样他在入院的时候只有一条腿有一些感觉。底特律狮队的里基.布朗是另一位颈部脊髓损伤后,腿手都不能动,却走着出院的橄榄球运动员。几年后在一次社交场合遇见他,要不是知道他的病史,我根本想象不到他曾经患脊髓损伤。最近,一名宾州大学橄榄球新手后卫Adam Taliaferro也是颈椎受损。他手腿瘫痪了几个星期,现在能走了。


有数十位病人来找我, 告诉我他们从全身瘫痪到恢复正常。 很多人在受伤后的24个小时内都有一些残余的感觉或运动功能。几乎所有的人在受伤后短时间内接受了甲泼尼龙治疗。受伤后,恢复过程通常经历数周、数月甚至数年。关于脊髓损伤后显著恢复的概率还没有正式的研究报告。1992年,我调查了80年代我在Bellevue医院治疗过的400名患者。在那些年,我们已经开始用甲泼尼龙治疗病人。有17%的病人走着出院。必须承认,大部分人是"不完全性的"损伤。但有一些是"完全性"脊髓损伤。


80年代末进行了NASCI(美国全国急性脊髓损伤研究)第二阶段临床试验。超过60%的患者完全失去了运动功能,没有接受治疗的患者丧失的功能平均恢复了8%,相比之下在八小时内接受了甲泼尼龙治疗的患者则恢复了21%。在所谓的"不完全性"脊髓损伤患者中, 没有接受甲泼尼龙治疗的患者6个月内恢复了丧失功能的59%,而接受甲泼尼龙的患者则恢复了75%。根据盖斯勒等人2001年的研究报告,近 800位患者中有29%显示"明显恢复"(即Bensel 评分改进2个等级)。约17%的ASIA  A("完全性"脊髓损伤)患者在受伤52周后有了显著的恢复。比较起来,约有40%ASIA B 患者(还有感觉)和大概75%ASIA C 患者(还有一些运动和感觉)有"明显恢复"。


因此, 我们有理由说恢复是自然规律,脊髓损伤后也不例外。17%所谓的"完全性"脊髓损伤患者有"明显恢复",Benzel 分级改进了2个级别,对这些人进行观察,给人有很深的印象。近40%开始只有一点点感觉功能,但后来得到了显著的恢复。最终,开始只保留一些感觉和运动功能的患者,超过75%恢复了行走。如以上所说,很多患者在受伤后的几个星期或几个月还是四肢瘫痪,但是最后也几乎完全恢复了。这些数据与普通大众和很多医生对脊髓损伤后恢复的可能性抱有的悲观态度形成了鲜明的对比。


脊髓半切后的恢复


如果你认识到动物(和人)通常都能从一侧脊髓半切(也就是说将脊髓一侧的二分之一横着切断)中几乎完全恢复过来,那么就可看到脊髓的恢复能力是多么惊人。脊髓半切切断了一半脑连接。人的脊髓半切会导致"布朗∙斯柯达综合症"。 这种综合症是以一位英国神经学家的名字命名的。这名神经学家描述了黑手党惩罚受害者时,将受害者的脊髓用打眼锥生生切断一半所产生的综合症。开始一段时间,在损伤一侧会出现瘫痪和感觉丧失,对侧则出现痛觉和温觉丧失。几个月后,大多数人都能恢复用两条腿行走,不过感觉功能恢复可能就需要数年的时间,部分病人未能恢复。


对于动物,脊髓半切在开始时也会导致神经功能丧失,但一侧半切二周后大多数老鼠都能恢复用双侧后肢行走。在一份较少人知道的报纸上发表的一篇文章中,加藤等人1985年描述两侧脊髓横断的猫都能有明显的恢复。他们将猫T12水平行脊髓半切,等待0到126天,又在T7水平行另一侧脊髓半切。令人难以置信的是,如果二次半切术相隔10天或以上,这些猫恢复了行走功能,尽管大脑与脊髓之间之间的所有传导束都被切断了。如果两次半切是同时进行,那猫就永远瘫痪了。如果两次半切间隔1到7天,猫平均要用43天恢复站立。如果第二次半切发生在第一次后的10到126天,猫平均需要15天就能恢复站立。几个月后,后一种情况的猫大多数恢复了双脚行走。双侧脊髓半切应该是切断了大脑与下方脊髓之间所有的长传导束。


脊髓恢复过程中那些恢复机制发挥了作用?动物研究提示至少有二种机制发挥作用:


  • 未受损的对侧脊髓束发生。1994年,Saruhashi等人研究了脊髓半切大鼠的运动功能恢复,仔细观察了5羟色胺能纤维从完整的一侧横过中线的情况。所有试验大鼠都在2到4周内都恢复了双脚运动功能。恢复的程度与5羟色胺能纤维从完整一侧向损伤一侧的生长情况成线性相关。在单侧皮质脊髓束受损后,前肢功能的恢复与对侧皮质脊髓束的发生之间,可见到类似的相关性(Z'Graggen, et al., 2000);在双侧皮质脊髓束受损后,前肢功能的恢复与腹侧皮质脊髓束的发生之间,也能见到类似的相关性(Weidner, et al. 2001)。

  • 多突触通路。上世纪80年代,Alstermark测试了将猫不同脊髓束切断后其前肢的功能恢复情况(1997年彼得斯等人进行了总结)。他们发现只要损伤后脊髓固有束还是完好的(脊髓固有束可介导脊髓内的多突触连接),猫就能够从各种脊髓束的损伤中几乎是完全地恢复。然而,当他们将脊髓固有束和其他传导束一起损伤时, 就会出现了功能缺失。

在双侧脊髓半切后,也许是这二种机制联合作用,使运动功能恢复。Kato等人1985年的重要发现,可以用神经轴突发生、跨越中线,然后通过多突触脊髓固有通路激活下方脊髓的运动中枢来解释。1990年,Kato等人不仅在L2-3作脊髓半切,而且还做了脊髓中线切(向下沿中线切断脊髓),使下腰段剩下的脊髓断开。脊髓受损后,这些猫最初恢复了三条腿的站立功能。不过两天后,剩下那条受断离脊髓支配的的腿也恢复了行走功能。虽然行走的相位关系有些反常,但是两条腿还是能交替踏步。Kato没有报告脊髓的组织学检查情况,但有可能是神经发生、跨越中线。


脊髓撞伤后的恢复

人类的脊髓损伤大部分都是撞击伤或压缩伤,而不是物理性的横切伤。撞击性损伤几乎全都一样会形成中央出血性坏死,在损伤部位通常都只剩下一层薄薄的白质边缘。1986年,Blight和DeCrescito对脊髓严重受损的猫究竟需要有多少残存的轴突才能够恢复运动功能做了一个详细的定量分析。一个20克的重物,从20厘米的高度,落在猫的胸段脊髓上,损伤部位一般只剩下一层不到0.3mm白质边缘。轴突的定量计数显示猫只要有10%的轴突就可以恢复独立的运动功能。由于中央出血性坏死切断了所有深层的传导束,包括脊髓固有束,因此恢复机制可能涉及靠近脊膜表面的轴突。


Basso等人1996年在脊髓撞击伤大鼠上,进行了类似的运动功能恢复与形态学改变的相关研究。他们使用最新制定的BBB运动量表,显示剩余脊髓白质的等级与BBB评分呈线性相关。不过有趣的是,以BBB评分相对剩余白质(X轴)作图,形成的直线与Y轴BBB评分相交于8分处。BBB分数为10就意味着大鼠可以站立和挪步。大鼠只要残留10%的白质就可以行走。这与许多其他研究人员的经验相吻合。


1997年Beattie等人对几百只有撞击伤的大鼠脊髓进行了研究。70%以上的大鼠在撞伤部位出现了小囊,里面充满了细胞基质。数以千计的轴突正在细胞基质上生长。虽然不清楚轴突的起源和目的,但是很明显它们是再生的轴突。之后,2001年Hill等人的研究显示部分神经纤维来自皮质脊髓束和网状脊髓束。这些再生的轴触对运动功能恢复到底有多大贡献还不太清楚。不过在早一些的研究中,Beattie等人将大鼠脊髓横切,发现大鼠的BBB评分能恢复到3至4分。这个分数意味着老鼠可以活动一个或二个关节。


大鼠脊髓能否自发再生?显然,部分再生确实发生了,尽管这些再生的功能意义还没被证实。在脊髓半切后,单侧和横穿中线的轴突发生对前肢和后肢的运动功能恢复都有着重要的作用,这是有确实可信的数据支持的。脊髓显然可以用少于10%的白质激活运动中枢。脊髓一侧半切、甚至是半切加中线髓切后,运动功能能获得明显的恢复,充分说明了脊髓发生的的巨大潜力。既然在如此不利的环境下都能通过脊髓发生而产生这般的功能恢复,我们为什么不能认为再生是可能的呢?


脊髓不能再生有什么证据呢?这一教条起源于数十年前。那时候科研人员横切脊髓,当脊髓横断后,脊髓的张力通常就会使脊髓断裂处分离。很少有研究人员不怕麻烦或有能力将脊髓断端对接。因此,对没有一项研究显示再生功能,也就不觉得奇怪。毕竟,有一个轴触无法克服的障碍,那就是有一个几毫米的裂缝存在。在脊髓损伤的撞伤中,组织结构是连续的。撞伤模型的研究显示,轴突可以向损伤部位生长,并可能穿过损伤部位。因此,脊髓损伤后自发性再生使功能恢复的可能性, 值得认真考虑。


最后,许多脊髓损伤患者在受伤多年后恢复了感觉、甚至运动功能。例如 "超人"里夫是C1/2损伤的,他接受过数十位医生的检查,记录都是"完全性"脊髓损伤。然而,在受伤约2年后,他的手臂和手恢复了轻触觉,并一直延伸到骶部最低平面。他能在数小时内不用呼吸器,能耸肩膀(提示C4有部分功能),并显示一些手部运动。最后一项恢复是受伤5年多后出现的。这些稳定、逐步、从近端到远端的恢复过程,强烈提示神经再生的存在。功能恢复的时间与脊髓轴突的缓慢生长相吻合。我们应该放开思想,接纳人类的神经也能自发性再生的可能性。


参考资料

  • Kato M, Murakami S, Hirayama H and Hikino K (1985). Recovery of postural control following chronic bilateral hemisections at different spinal cord levels in adult cats. Exp Neurol. 90 (2): 350-64.
  • Saruhashi Y, Young W and Perkins R (1996). The recovery of 5-HT immunoreactivity in lumbosacral spinal cord and locomotor function after thoracic hemisection. Exp Neurol. 139 (2): 203-13.
  • Z'Graggen WJ, Fouad K, Raineteau O, Metz GA, Schwab ME and Kartje GL (2000). Compensatory sprouting and impulse rerouting after unilateral pyramidal tract lesion in neonatal rats. J Neurosci. 20 (17): 6561-9.
  • Weidner N, Ner A, Salimi N and Tuszynski MH (2001). Spontaneous corticospinal axonal plasticity and functional recovery after adult central nervous system injury. Proc Natl Acad Sci U S A. 98 (6): 3513-8.
  • Pettersson LG, Lundberg A, Alstermark B, Isa T and Tantisira B (1997). Effect of spinal cord lesions on forelimb target-reaching and on visually guided switching of target-reaching in the cat. Neurosci Res. 29 (3): 241-56.
  • Kato M (1990). Chronically isolated lumbar half spinal cord generates locomotor activities in the ipsilateral hindlimb of the cat. Neurosci Res. 9 (1): 22-34.
  • Blight AR and Decrescito V (1986). Morphometric analysis of experimental spinal cord injury in the cat: the relation of injury intensity to survival of myelinated axons. Neuroscience. 19 (1): 321-41.
  • Basso DM, Beattie MS and Bresnahan JC (1996). Graded histological and locomotor outcomes after spinal cord contusion using the NYU weight-drop device versus transection. Exp Neurol. 139 (2): 244-56.
  • Beattie MS, Bresnahan JC, Komon J, Tovar CA, Van Meter M, Anderson DK, Faden AI, Hsu CY, Noble LJ, Salzman S and Young W (1997). Endogenous repair after spinal cord contusion injuries in the rat. Exp Neurol. 148 (2): 453-63.
  • Hill CE, Beattie MS and Bresnahan JC (2001). Degeneration and sprouting of identified descending supraspinal axons after contusive spinal cord injury in the rat. Exp Neurol. 171 (1): 153-69.


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什么是脊髓

什么是脊髓损伤?

Spinal Cord Injury Levels and Classification

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