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CareCure
脊髓損傷的恢復
(楊詠威教授英文原文,謝謝部分病友提供中文翻譯)

許多人和動物都能從嚴重的脊髓損傷中恢復過來,嚴重的脊髓損傷在受傷部位也許有多達90%的脊髓束遭到了破壞。我一直認為如果我們能明白這些人和動物脊髓損傷恢復的機制,並加以應用,我們就能找到治療方法。究竟這些人和動物脊髓損傷後是怎樣恢復的?他們為什麼能恢復呢?


恢復是必然規律,脊髓損傷後也不例外


脊髓對生存重要性是非常明確地,從進化的角度也能看出--脊髓受到複雜、亮麗和靈活的脊柱保護,免受各種創傷影響。在美國每年有上百萬人的脊柱遭受創傷,但是只有1%(一萬人)有嚴重的神經功能缺損。僅導致短暫神經功能缺損的脊髓損傷,有很多種名稱,如頸扭傷、刺痛傷、灼痛傷等。儘管大部分臨床醫生都認定脊髓在意外中沒有被損傷,但是可能是許多人脊髓確實受損只不過是恢復了。超過60%的嚴重脊髓損傷患者在受傷後短時間內,受傷部位以下就有了一些剩餘的運動和感覺功能。這些患者中大部分在數月後恢復了運動、感覺、膀胱等功能。


我第一次遇到脊髓損傷後恢復的患者是在1981年。凱裡.埃裡克森是紐約著名的舞蹈指導,他頸4-5脊髓損傷。入院時,他損傷平面以下除了左腿一小塊區域有感覺外,其他均無功能。我每週給他測體感誘發電位,進行了72天;見到體感誘發電位反應從近乎零,改善到幾乎正常的振幅和反應時間。經過幾個月,他的腿首先恢復了,隨後是胳膊。受傷二年後,他走進了我的辦公室。如果不留意觀察,他看上去已經完全恢復。但是他告訴我他的力量、協調以及耐力僅恢復到他受傷前的一半。


另外一個例子是個年輕的婦女,她從馬上摔下來造成頸5脊髓損傷。雖然在被抬進救護車時他的父親注意到她的腿上有一些感覺,但其後數周,她四肢完全沒有感覺和運動功能。然而,三個月後她有了明顯的恢復。當受傷三個月後再見到她時,她用一個手杖走著進了房間。後來她又陪著我參觀了一個演講廳,我們一起走上了一個陡峭的小山。雖然在走路時仍然要小心,但是她的耐力和力量都很好了。她幾乎完全恢復了。


許多運動員在脊髓損傷後都有顯著的恢復。例如:紐約噴氣機橄欖球隊的鄧尼斯.伯德走出了醫院。跟凱裡.埃裡克森一樣他在入院的時候只有一條腿有一些感覺。底特律獅隊的裡基.布朗是另一位頸部脊髓損傷後,腿手都不能動,卻走著出院的橄欖球運動員。幾年後在一次社交場合遇見他,要不是知道他的病史,我根本想像不到他曾經患脊髓損傷。最近,一名賓州大學橄欖球新手後衛Adam Taliaferro也是頸椎受損。他手腿癱瘓了幾個星期,現在能走了。


有數十位病人來找我, 告訴我他們從全身癱瘓到恢復正常。 很多人在受傷後的24個小時內都有一些殘餘的感覺或運動功能。幾乎所有的人在受傷後短時間內接受了甲潑尼龍治療。受傷後,恢復過程通常經歷數周、數月甚至數年。關於脊髓損傷後顯著恢復的概率還沒有正式的研究報告。1992年,我調查了80年代我在Bellevue醫院治療過的400名患者。在那些年,我們已經開始用甲潑尼龍治療病人。有17%的病人走著出院。必須承認,大部分人是"不完全性的"損傷。但有一些是"完全性"脊髓損傷。


80年代末進行了NASCI(美國全國急性脊髓損傷研究)第二階段臨床試驗。超過60%的患者完全失去了運動功能,沒有接受治療的患者喪失的功能平均恢復了8%,相比之下在八小時內接受了甲潑尼龍治療的患者則恢復了21%。在所謂的"不完全性"脊髓損傷患者中, 沒有接受甲潑尼龍治療的患者6個月內恢復了喪失功能的59%,而接受甲潑尼龍的患者則恢復了75%。根據蓋斯勒等人2001年的研究報告,近 800位元患者中有29%顯示"明顯恢復"(即Bensel 評分改進2個等級)。約17%的ASIA  A("完全性"脊髓損傷)患者在受傷52周後有了顯著的恢復。比較起來,約有40%ASIA B 患者(還有感覺)和大概75%ASIA C 患者(還有一些運動和感覺)有"明顯恢復"。


因此, 我們有理由說恢復是自然規律,脊髓損傷後也不例外。17%所謂的"完全性"脊髓損傷患者有"明顯恢復",Benzel 分級改進了2個級別,對這些人進行觀察,給人有很深的印象。近40%開始只有一點點感覺功能,但後來得到了顯著的恢復。最終,開始只保留一些感覺和運動功能的患者,超過75%恢復了行走。如以上所說,很多患者在受傷後的幾個星期或幾個月還是四肢癱瘓,但是最後也幾乎完全恢復了。這些資料與普通大眾和很多醫生對脊髓損傷後恢復的可能性抱有的悲觀態度形成了鮮明的對比。


脊髓半切後的恢復


如果你認識到動物(和人)通常都能從一側脊髓半切(也就是說將脊髓一側的二分之一橫著切斷)中幾乎完全恢復過來,那麼就可看到脊髓的恢復能力是多麼驚人。脊髓半切切斷了一半腦連接。人的脊髓半切會導致"布朗∙斯柯達綜合症"。 這種綜合症是以一位英國神經學家的名字命名的。這名神經學家描述了黑手黨懲罰受害者時,將受害者的脊髓用打眼錐生生切斷一半所產生的綜合症。開始一段時間,在損傷一側會出現癱瘓和感覺喪失,對側則出現痛覺和溫覺喪失。幾個月後,大多數人都能恢復用兩條腿行走,不過感覺功能恢復可能就需要數年的時間,部分病人未能恢復。


對於動物,脊髓半切在開始時也會導致神經功能喪失,但一側半切二周後大多數老鼠都能恢復用雙側後肢行走。在一份較少人知道的報紙上發表的一篇文章中,加藤等人1985年描述兩側脊髓橫斷的貓都能有明顯的恢復。他們將貓T12水平行脊髓半切,等待0到126天,又在T7水平行另一側脊髓半切。令人難以置信的是,如果二次半切術相隔10天或以上,這些貓恢復了行走功能,儘管大腦與脊髓之間之間的所有傳導束都被切斷了。如果兩次半切是同時進行,那貓就永遠癱瘓了。如果兩次半切間隔1到7天,貓平均要用43天恢復站立。如果第二次半切發生在第一次後的10到126天,貓平均需要15天就能恢復站立。幾個月後,後一種情況的貓大多數恢復了雙腳行走。雙側脊髓半切應該是切斷了大腦與下方脊髓之間所有的長傳導束。


脊髓恢復過程中那些恢復機制發揮了作用?動物研究提示至少有二種機制發揮作用:


  • 未受損的對側脊髓束髮生。1994年,Saruhashi等人研究了脊髓半切大鼠的運動功能恢復,仔細觀察了5羥色胺能纖維從完整的一側橫過中線的情況。所有試驗大鼠都在2到4周內都恢復了雙腳運動功能。恢復的程度與5羥色胺能纖維從完整一側向損傷一側的生長情況成線性相關。在單側皮質脊髓束受損後,前肢功能的恢復與對側皮質脊髓束的發生之間,可見到類似的相關性(Z'Graggen, et al., 2000);在雙側皮質脊髓束受損後,前肢功能的恢復與腹側皮質脊髓束的發生之間,也能見到類似的相關性(Weidner, et al. 2001)。

  • 多突觸通路。上世紀80年代,Alstermark測試了將貓不同脊髓束切斷後其前肢的功能恢復情況(1997年彼得斯等人進行了總結)。他們發現只要損傷後脊髓固有束還是完好的(脊髓固有束可介導脊髓內的多突觸連接),貓就能夠從各種脊髓束的損傷中幾乎是完全地恢復。然而,當他們將脊髓固有束和其他傳導束一起損傷時, 就會出現了功能缺失。

在雙側脊髓半切後,也許是這二種機制聯合作用,使運動功能恢復。Kato等人1985年的重要發現,可以用神經軸突發生、跨越中線,然後通過多突觸脊髓固有通路啟動下方脊髓的運動中樞來解釋。1990年,Kato等人不僅在L2-3作脊髓半切,而且還做了脊髓中線切(向下沿中線切斷脊髓),使下腰段剩下的脊髓斷開。脊髓受損後,這些貓最初恢復了三條腿的站立功能。不過兩天后,剩下那條受斷離脊髓支配的的腿也恢復了行走功能。雖然行走的相位關係有些反常,但是兩條腿還是能交替踏步。Kato沒有報告脊髓的組織學檢查情況,但有可能是神經發生、跨越中線。


脊髓撞傷後的恢復

人類的脊髓損傷大部分都是撞擊傷或壓縮傷,而不是物理性的橫切傷。撞擊性損傷幾乎全都一樣會形成中央出血性壞死,在損傷部位通常都只剩下一層薄薄的白質邊緣。1986年,Blight和DeCrescito對脊髓嚴重受損的貓究竟需要有多少殘存的軸突才能夠恢復運動功能做了一個詳細的定量分析。一個20克的重物,從20釐米的高度,落在貓的胸段脊髓上,損傷部位一般只剩下一層不到0.3mm白質邊緣。軸突的定量計數顯示貓只要有10%的軸突就可以恢復獨立的運動功能。由於中央出血性壞死切斷了所有深層的傳導束,包括脊髓固有束,因此恢復機制可能涉及靠近脊膜表面的軸突。


Basso等人1996年在脊髓撞擊傷大鼠上,進行了類似的運動功能恢復與形態學改變的相關研究。他們使用最新制定的BBB運動量表,顯示剩餘脊髓白質的等級與BBB評分呈線性相關。不過有趣的是,以BBB評分相對剩餘白質(X軸)作圖,形成的直線與Y軸BBB評分相交於8分處。BBB分數為10就意味著大鼠可以站立和挪步。大鼠只要殘留10%的白質就可以行走。這與許多其他研究人員的經驗相吻合。


1997年Beattie等人對幾百只有撞擊傷的大鼠脊髓進行了研究。70%以上的大鼠在撞傷部位出現了小囊,裡面充滿了細胞基質。數以千計的軸突正在細胞基質上生長。雖然不清楚軸突的起源和目的,但是很明顯它們是再生的軸突。之後,2001年Hill等人的研究顯示部分神經纖維來自皮質脊髓束和網狀脊髓束。這些再生的軸觸對運動功能恢復到底有多大貢獻還不太清楚。不過在早一些的研究中,Beattie等人將大鼠脊髓橫切,發現大鼠的BBB評分能恢復到3至4分。這個分數意味著老鼠可以活動一個或二個關節。


大鼠脊髓能否自發再生?顯然,部分再生確實發生了,儘管這些再生的功能意義還沒被證實。在脊髓半切後,單側和橫穿中線的軸突發生對前肢和後肢的運動功能恢復都有著重要的作用,這是有確實可信的資料支援的。脊髓顯然可以用少於10%的白質啟動運動中樞。脊髓一側半切、甚至是半切加中線髓切後,運動功能能獲得明顯的恢復,充分說明了脊髓發生的的巨大潛力。既然在如此不利的環境下都能通過脊髓發生而產生這般的功能恢復,我們為什麼不能認為再生是可能的呢?


脊髓不能再生有什麼證據呢?這一教條起源於數十年前。那時候科研人員橫切脊髓,當脊髓橫斷後,脊髓的張力通常就會使脊髓斷裂處分離。很少有研究人員不怕麻煩或有能力將脊髓斷端對接。因此,對沒有一項研究顯示再生功能,也就不覺得奇怪。畢竟,有一個軸觸無法克服的障礙,那就是有一個幾毫米的裂縫存在。在脊髓損傷的撞傷中,組織結構是連續的。撞傷模型的研究顯示,軸突可以向損傷部位生長,並可能穿過損傷部位。因此,脊髓損傷後自發性再生使功能恢復的可能性,

值得認真考慮。


最後,許多脊髓損傷患者在受傷多年後恢復了感覺、甚至運動功能。例如 "超人"裡夫是C1/2損傷的,他接受過數十位元醫生的檢查,記錄都是"完全性"脊髓損傷。然而,在受傷約2年後,他的手臂和手恢復了輕觸覺,並一直延伸到骶部最低平面。他能在數小時內不用呼吸器,能聳肩膀(提示C4有部分功能),並顯示一些手部運動。最後一項恢復是受傷5年多後出現的。這些穩定、逐步、從近端到遠端的恢復過程,強烈提示神經再生的存在。功能恢復的時間與脊髓軸突的緩慢生長相吻合。我們應該放開思想,接納人類的神經也能自發性再生的可能性。


參考資料

  • 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.
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  • 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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