放散式體外沖擊波對(duì)神經(jīng)肌肉接頭影響的研究進(jìn)展

陳禹彤，姚黎清

1.昭通市中醫(yī)醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，云南昭通657000；2.昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，云南昆明650101

前言

人體隨意運(yùn)動(dòng)的發(fā)生需要健全的神經(jīng)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)功能以及神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的支配，這一支配過程具體而言是通過發(fā)生在神經(jīng)肌肉接頭（Neuromuscular Junction，NMJ）的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元與肌纖維之間的神經(jīng)沖動(dòng)所介導(dǎo)的，NMJ 功能的完好是動(dòng)作電位傳導(dǎo)產(chǎn)生的基礎(chǔ)。

1.1 NMJ的結(jié)構(gòu)及功能

NMJ 是運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元軸突末梢和相應(yīng)肌纖維間連接的效應(yīng)位點(diǎn)，在NMJ 內(nèi)通過神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞實(shí)現(xiàn)神經(jīng)與肌肉細(xì)胞間的“電-化學(xué)-電”信號(hào)傳導(dǎo)，進(jìn)而引起肌肉收縮。NMJ 主要由3 個(gè)部分組成：突觸前膜、突觸間隙及突觸后膜［1］。

①突觸前膜，即運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的軸突末端，突觸前膜主要負(fù)責(zé)儲(chǔ)存和釋放神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿（Acetylcholine,ACh）。ACh 在神經(jīng)細(xì)胞的胞槳中合成，是NMJ內(nèi)發(fā)揮主要功能的神經(jīng)遞質(zhì)，負(fù)責(zé)將神經(jīng)纖維末梢的化學(xué)信號(hào)傳遞給肌纖維。在擴(kuò)散至突觸間隙之前，ACh 聚集在突觸囊泡內(nèi)，突觸前膜內(nèi)的一個(gè)神經(jīng)沖動(dòng)便可觸發(fā)幾百個(gè)突觸囊泡同時(shí)與活性區(qū)結(jié)合并釋放ACh，這通常被稱之為量子釋放。其中一個(gè)突觸囊泡所釋放的ACh 便可開放2 000 余條煙堿樣乙酰膽堿受體（nicotinic Acetyl Choline Receptor,nAChR）通道。

②突觸間隙，位于突觸前膜和突觸后膜之間，化學(xué)傳遞性突觸間隙寬50～80 nm，其間存在乙酰膽堿酯酶（Acetyl Cholinesterase,AChE）、Agrin、Laminin、Neuregulin等蛋白。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元胞體產(chǎn)生的AChE在突觸間隙內(nèi)負(fù)責(zé)水解ACh，并將其分解為膽堿和乙酸，進(jìn)而終止ACh對(duì)突觸后膜的興奮性作用，水解產(chǎn)物膽堿和乙酸會(huì)被重新攝取到神經(jīng)纖維末梢內(nèi)成為ACh合成的原材料，這也就形成了ACh的良性循環(huán)利用。此外，AChE不僅對(duì)神經(jīng)元增殖、突起生長及NMJ的發(fā)育有重要作用［2］，且對(duì)nAChR的叢聚也有重要作用［3］。正常情況下，突觸間隙內(nèi)AChE的聚集需要肌細(xì)胞（即突觸后膜）及ACh的參與［4］。值得注意的是，AChE在終板下區(qū)域肌纖維內(nèi)的水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于終板外區(qū)域［5］，這也是其在終板內(nèi)發(fā)揮作用的生理基礎(chǔ)。

③突觸后膜，即終板，正常情況下終板膜上存在許多微小褶皺，褶皺的存在使得終板膜的面積大大擴(kuò)大，從而增大了ACh 與nAChR 相結(jié)合的效應(yīng)區(qū)面積。ACh 與nAChR 的α 亞單位結(jié)合后，終板膜上的Na+電壓門控通道開放，Na+內(nèi)流，肌細(xì)胞膜發(fā)生去極化并激活附近的Na+通道，形成肌細(xì)胞表面動(dòng)作電位的傳導(dǎo)，引起運(yùn)動(dòng)終板電位，導(dǎo)致骨骼肌興奮（收縮），并對(duì)Ca2+通道密集的部位——橫小管造成影響［6］。此外終板膜上還含有對(duì)NMJ 發(fā)育、功能表達(dá)有重要作用的肌肉特異型激酶（Musele-Specific Kinase,MuSK）等蛋白［7］，在終板褶皺的底部含有對(duì)動(dòng)作電位傳導(dǎo)具有重要作用的電壓門控Na+通道、抗肌萎縮蛋白（Dystrophin,Dys）等［3,8-9］。前述分子、蛋白對(duì)于NMJ 的信號(hào)傳導(dǎo)至關(guān)重要。

隨意運(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)來源于神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的支配，這一過程是通過發(fā)生在NMJ 的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元與肌纖維之間的神經(jīng)沖動(dòng)介導(dǎo)的［10］。具體沖動(dòng)傳導(dǎo)過程如下：神經(jīng)纖維興奮時(shí)，神經(jīng)元胞體內(nèi)的動(dòng)作電位傳遞至突觸前膜，膜上的Ca2+通道開放，Ca2+內(nèi)流，Ca2+的內(nèi)流可引發(fā)突觸前膜內(nèi)包裹ACh 的囊泡與突觸前膜上活性區(qū)域融合，二者融合后便會(huì)產(chǎn)生朝向突觸間隙的開口，囊泡內(nèi)的ACh 便以胞吐的形式進(jìn)入到突觸間隙；隨后，進(jìn)入到突觸間隙的ACh 迅速擴(kuò)散至終板膜（突觸后膜），并與終板膜上的nAChR結(jié)合；最后，ACh 與nAChR 的結(jié)合可使nAChR 的分子構(gòu)型發(fā)生變化并開放受體門控Na+、K+通道，通道開啟后，Na+內(nèi)流、K+外流，上述兩種離子的流動(dòng)在終板膜內(nèi)外產(chǎn)生電流進(jìn)而出現(xiàn)瞬時(shí)去極化，即終板電位（Endplate Potential,EPP），在一定程度內(nèi)終板電位是終板膜上的局部去極化電位，并無全或無現(xiàn)象，而當(dāng)終板電位高于肌細(xì)胞的閾值時(shí)，肌細(xì)胞便會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作電位并向兩側(cè)快速傳導(dǎo)，進(jìn)而發(fā)生肌纖維收縮［11］。

1.2 NMJ的關(guān)鍵分子

1.2.1 Na+通道突觸前膜上的電壓門控通道，在神經(jīng)-肌肉沖動(dòng)傳導(dǎo)的起始階段有重要作用［12］，而突觸后膜上的受體門控Na+、K+通道則與肌纖維上動(dòng)作電位的產(chǎn)生有關(guān)。

1.2.2 突觸間隙的聚集蛋白agrin突觸間隙內(nèi)的聚集蛋白agrin 在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元、施萬細(xì)胞及肌細(xì)胞中均有表達(dá)，但只有在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元表達(dá)的agrin 具有對(duì)突觸后膜nAChR 的高度聚集活性。當(dāng)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元表達(dá)的agrin 釋放到突觸間隙時(shí)可與終板膜上的特定受體結(jié)合，引發(fā)終板膜上nAChR聚集［13］。

1.2.3 終板膜上的MuSKMuSK 的表達(dá)開始于骨骼肌發(fā)育早期肌節(jié)形成時(shí)，并貫穿于整個(gè)肌肉形成的過程中。MuSK 對(duì)NMJ 發(fā)育早期骨骼肌表面彌散分布的nAChR 聚集簇（即nAChR 的“預(yù)排”）和發(fā)育中期agrin誘導(dǎo)的ACh聚集簇的形成起關(guān)鍵作用［14-15］。

1.2.4 神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白（Neuregulin,Nrg）Nrg是表皮生長因子家族中的一類蛋白，其中Nrg1 和Nrg2 在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元胞體、肌細(xì)胞和施萬細(xì)胞中表達(dá)，Nrg1 可與終板膜上的ErbB 受體結(jié)合，調(diào)控nAChR 的表達(dá)，具有穩(wěn)定nAChR密度的作用［16］，可促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育。

1.3 nAChR及AChE的臨床意義

在細(xì)胞免疫和補(bǔ)體的參與下，當(dāng)突觸后膜的nAChR 被大量破壞時(shí)，患者往往會(huì)出現(xiàn)部分或全身骨骼肌的無力和易疲勞，且特征性表現(xiàn)為活動(dòng)后癥狀加重［17-18］，即重癥肌無力（Myasthenia Gravis,MG）。MG 是一種自身免疫性疾病，常累及某些特定的骨骼肌，多為腦神經(jīng)支配的肌肉、四肢近端肌肉及呼吸肌［19-20］。該病常為（亞）急性發(fā)作，治療后可緩解、改善，也可自行緩解。該疾病的抗體包括一組與nAchR結(jié)合的IgG，如MuSK、LRP4 等?？蓱?yīng)用AChE 抑制劑對(duì)該病進(jìn)行治療。先天性MG 多由AChE 的缺乏引起，AChE 的缺乏大都來源于基因缺陷，但當(dāng)AChE的作用被抑制時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生類似癥狀，患者肢體近端肌群無力和易疲勞。值得注意的是，患肌短暫用力收縮后肌力反而增強(qiáng)，疲勞感也減輕。如神經(jīng)毒氣可延長nAChR 對(duì)AChE 的暴露時(shí)間，導(dǎo)致生理刺激量下ACh 與nAChR 結(jié)合引起的終板膜去極化受阻。通常慢性疲勞也來源于AChE 的異常［21］。當(dāng)AChE被部分或大量抑制時(shí)，如殺蟲劑作用下終板膜上會(huì)出現(xiàn)Ca2+的過度內(nèi)流，最終引起局部壞死性肌病（終板肌?。Ｔ谥委煼矫?，AChE催化劑應(yīng)用較多。

2 沖擊波對(duì)NMJ的影響

2.1 體外沖擊波（Extracorporeal Shock Wave,ESW）概述

ESW 是由電磁、電液或壓電源產(chǎn)生的通過空氣或氣體等介質(zhì)傳導(dǎo)的機(jī)械性脈沖壓強(qiáng)波，其兼具力學(xué)、聲學(xué)特征，具有壓強(qiáng)高且增壓迅速、作用周期短的特點(diǎn)［22］。正是由于以上特點(diǎn)，此類機(jī)械波作用于人體體表時(shí)，能量不易被淺表組織吸收，可直接到達(dá)人體深層組織［21,23］。現(xiàn)在臨床上使用較為廣泛的體外沖擊波療法（Extracorporeal Shock Wave Therapy,ESWT）主要分為聚焦式體外沖擊波療法（Focused Extracorporeal Shock Wave Therapy,fESWT）和放散式體外沖擊波療法（Radial Extracorporeal Shock Wave Therapy,rESWT）。在fESWT 治療過程中，機(jī)械波極高的能量集中于組織上明確的一個(gè)位置［22］，因此在治療過程中常需要在B 超引導(dǎo)下對(duì)治療部位進(jìn)行精確定位，才能實(shí)現(xiàn)最佳療效。而rESWT 于1999年才成功發(fā)明，與fESWT 不同的是，rESWT 能量密度較低、傳播速度較慢，作用方式也非聚焦式［24-25］。

2.2 rESWT對(duì)NMJ的影響

沖擊波可以通過流體和軟組織，在具有不同聲學(xué)阻抗的組織邊界處反射。在聲阻抗不同的結(jié)構(gòu)連接處釋放出能引起組織退化的動(dòng)能［26］。電鏡下NMJ 的形態(tài)學(xué)研究顯示，rESWT 處理后不規(guī)則的終板周圍軸突末梢和肌纖維無明顯變化，結(jié)構(gòu)正常，無明確損傷表現(xiàn)，突觸前膜及囊泡也未受到影響，這說明rESWT 對(duì)痙攣的治療效果并非是通過改變肌肉組織的物理特性來實(shí)現(xiàn)的。但又因?yàn)閞ESWT對(duì)NMJ 終板有破壞作用［27］，據(jù)此可認(rèn)為rESWT 誘導(dǎo)的損傷僅限于NMJ 處的終板膜。通常情況下肌肉和周圍神經(jīng)的聲阻抗與脂肪組織相似［28-29］，而nAChR 雖在肌膜表面廣泛分布，但在終板處密度極高。有研究顯示鼠橫膈肌的終板膜上nAChR 的密度約為2.2×107/10 μm2［30］。終板膜上較高密度的nAChR 分布使得該位置膜厚度增加進(jìn)而導(dǎo)致其聲阻抗與周圍的肌纖維有較大差異，這就可以解釋為何僅終板膜受到rESW 影響。雖然rESWT 處理后所有終板均仍與軸突末梢保持接觸，但暴露于rESWT的肌肉終板表現(xiàn)出明顯的不規(guī)則，膜變薄，且皺褶間隔增大，但終板膜的面積與未經(jīng)rESWT 處理的終板膜相比沒有明顯差異，這就說明rESWT 處理造成了終板膜局部的塌陷，而非將褶皺拉平。但令人疑惑的是，只要nAChR 有所殘留且功能正常，無論終板膜形態(tài)是否規(guī)則均應(yīng)該能夠完成神經(jīng)肌肉沖動(dòng)的傳導(dǎo)，這就與較多研究中rESWT 會(huì)造成復(fù)合肌肉動(dòng)作電位（Compound Muscle Action Potential,CMAP）波幅的下降［27］這一結(jié)果不吻合。據(jù)此可知，rESWT 除了會(huì)對(duì)終板膜基本構(gòu)造造成一定影響之外，也會(huì)導(dǎo)致nAChR 本身的變性及量的減少［31］，即rESWT 處理后終板膜上殘留的nAChR 功能也受到顯著影響。

2.3 rESWT對(duì)CMAP的影響

有研究人員曾將rESWT 應(yīng)用于正常動(dòng)物模型的腓腸肌組織，評(píng)估rESWT 處理后該組織CMAP 各指標(biāo)的變化情況及重復(fù)電刺激后波幅的衰減情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沖擊波處理當(dāng)天和處理后第1、2 周CMAP 波幅顯著降低，且呈現(xiàn)逐步回升的狀態(tài)；rESWT 處理后CMAP潛伏期未出現(xiàn)明顯改變；各組別重復(fù)電刺激后未出現(xiàn)第5 波與第1 波相比波幅顯著降低的情況［32］。這也提示rESWT 可對(duì)NMJ 產(chǎn)生顯著影響，它可以造成NMJ 短暫、可逆的功能障礙，是一種相對(duì)安全、可行的干預(yù)手段。

3 rESWT對(duì)NMJ作用的臨床意義

痙攣是一種由牽張反射高興奮性所致的、速度依賴的緊張性牽張反射增強(qiáng)伴腱反射異常為特征的運(yùn)動(dòng)障礙［33］。當(dāng)上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元受損時(shí)，其對(duì)下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的抑制作用便喪失，周圍神經(jīng)便會(huì)持續(xù)地通過NMJ 向肌肉發(fā)放沖動(dòng)，肌肉出現(xiàn)持續(xù)性收縮。其發(fā)生發(fā)展較為復(fù)雜，所以了解具體的治療方法所針對(duì)的具體部位是對(duì)疾病進(jìn)行精準(zhǔn)有效治療的重點(diǎn)。較多研究發(fā)現(xiàn)沖擊波的作用位點(diǎn)位于NMJ［27］。它通過對(duì)一系列關(guān)鍵酶及受體數(shù)量的調(diào)控，降低肌細(xì)胞接受刺激的數(shù)量及程度，進(jìn)而減少動(dòng)作電位的產(chǎn)生，且其作用不造成神經(jīng)、肌肉等結(jié)構(gòu)和功能不可逆的損傷，我們推測其作用有助于使痙攣狀態(tài)下的肌張力回歸正?；?。