失神经支配骨骼肌退变组织形态学及电生理实验研究

失神经支配骨骼肌退变组织形态学及电生理实验研究 失神经支配骨骼肌退变组织形态学及电生 理实验研究 ?202?ChineseJReparativeandReconstructiveSurRerv.1999.Vol13(4) ?7 矣神经支配骨 电生理实验研究? /, 徐建广顾玉东 【摘要】目的研究大鼠失神经支配骨骼肌组缀形态学及其电生理变化,为临床寻找检 测肌肉萎缩程度的及更好防治肌肉萎缩提供理论基础.方法选用成年SD大鼠,切断胫 神经 建立失神经支配腓肠肌实验模型.测定萎缩肌肉湿重,肌细胞直径及截面积,观察骨{}}}肌运 动终板 及肌肉纤颤电位波幅与频数变化结果4周内肌肉湿重下降最快,以后逐渐减慢并维持于一 定水 平,而肌细胞直径及截面积呈持续性下降;在4周内运动终板改变不明显,6周后退变逐渐加 重.16 周后哨失:2周时肌肉纤颤电位波幅最大,12周后进行性下降.2O周时有半数以上大鼠出现 屯静 息,颧数与波幅值变化规律相一致结论肌肉湿重,肌细胞直径及截面积可作为反映肌肉萎缩 的 组织形态学指标.而后两者更为可靠;肌肉纤鲕电位波幅与频数可作为电生理指标,周围神 经损伤 觥銎运篓前帆L电【关键词】失神经肌肉运动终板奸颤电位一’段f.,,, atmentofskeletal?uscleatrophy.MethodsFourty—twoadultSpray—Da’Meyrats~Teyeused end—plate,fibrillationpotentialamplitudeandfrequencyofdenervatedskeletalmusc]ewefeob— served.ResultsThemusclewetweightrapidlyreducedwithin4weeks.Afterwards.itmain— rainedabout30percentofnormalvalue.andthediameterandcrosssectionareaofmyoeyte progressivelyreduced.Themotorend-plateslightlychangedwithin4weeks,butitsdegeneration acceleratedin6weeksanddisappearedafter16weeks.Thefibrillationpotentialamplitudevcas max[umat2weeksanditprogressivelyreducedafter12weeksefmuscledenervation.The changesofamplitudeandfrequencywereconsistentwiththedegenerationofend—plateConclusion themuscle~Aretweight,diameterandcrosssectionareaofmyocyte.fibrillationpotentialampli rudeandfrequencycouldbeconsideredasthemorphologicalande】ectr.phys】.l.gLcalindexesof muscleatrophydegree.It’ssuggestedthattherepairingoperationofperipheralnerveshouldbe performedbeforethedisappearanceofmotorend—plate [Keywords]DenervatedmuscleMotorendplateFihrillationpotential 基金项目:k海市医学领先学科基金资助项日(051—001) 作者单位:1上海市第六人民医院骨科(上海.200233);2上海医科大学华山压院手外科 中国修复重建外科杂志lege年第13卷第4胡 神经损伤启,骨骼肌萎缩防治一直是周 围神经外科的一大难题,肌肉萎缩发展到不 可逆阶段将导致神经修复手术失败.明确萎 缩肌肉的形态结构,生理生化的变化,以及它 们之间的相互关系对临床寻找检测肌肉萎缩 程度的方法和更好地防治肌肉萎缩具有重要 意义.我们选用SD大鼠,建立失神经支配腓 肠肌实验模型,分期分批对萎缩肌肉的组织 形态学,电生理进行观察与研究,现 如下. 1材料与方法 1.1动物与分组 选用SD大鼠42只,雌雄不限.体重 200~250g.按术后取材时间不同随机分成7 组,每组6只.取材部位为小腿腓肠肌.右下 肢为实验侧.左下肢为对照侧. 1.2方法 实验侧失神经支配腓肠肌模型建立:在 放大10倍手术显微镜下.钝性分离出胫神 经.切断神经干后.两断端逆转180..分别固 定于腓肠肌及股二头肌肌膜上,阻止神经间 自然生长口]分别于术后2,4,6,8,12,16及 2O周取瓣肠肌作实验观察对照侧不作任何 处理. 1.3指标检测 1.3.1肌肉湿重测定完整取下腓肠肌,采 用西德产R一200D电子天平称湿重(精度 1/1O万克). 1.3.2肌细胞直径及截面积测定取肼}肠 肌中份肌肉块,作厚5m横切片,HE染色 后用VIDm型半自动图像仪(AMS公 司,England)进行测定. 1.3.3运动终板观察取神经入肌处小块 肌肉,切成1mill×1mm×1mm大小肌块, 放入2.5戌二醛和1锇酸中双重固定.经 梯度酒精脱水,环氧树脂一618包埋,超薄切 片后,经醋酸铀及枸橼酸铅双染色,用JEM一 1200EX透射电镜进行观察. 1.3.4纤颤电位检测大鼠浅麻醉后.俯卧 位固定于方木板上,使用EsaotePhasis肌电 图仪,采用单极针电极,参照电极置于右臀 部.记录电极插入腓肠肌内,同一肌肉尽可能 多记录纤颤电位(至少2O个).测量波幅最大 者;频数记录采用常规+,抖{. 1.4统计学方法 各组间比较采用多个样本均数比较的方 差分析.两组问比较采用口检验.判定各组之 间结果有无差异. 2结果 2.1肌肉湿重变化 各组失神经支配肌肉湿重结果见表1. 失神经支配2周,肌肉湿重下降45.52,而 4周后肌肉湿重下降无明显变化.经统计学 处理各组之间均有显着性差异(P<0.05). 表l各组失神经支配悻肠肌温重=6.士f) T幽.1TwnweIhtdtn吖Y丑ttd’r眦’u暑l cte(月E6,;士) 2.2肌细胞直径及截面积变化 各组失神经支配腓肠肌细胞直径及截面 积变化见表2萎缩肌细胞的直径及截面积 均随失神经支配时间延长呈进行性下降,其 变化规律两者基本一致.经统计学处理,各组 之间均有显着性差异(P<0.05). 2.3肌肉运动终板变化 正常运动终板由运动神经轴突,外周的 雪旺细胞及肌肉终板三部分组成.失神经支 配2,4周内,大多数神经轴突开始退变,形 态不规则,轴突断裂直至消失,雪旺细胞向后 退缩,与初级皱折之间距离增大,初级皱折与 ChineseJReparatireandR~constructiveSurgery,1999,Vol13(4) 次级皱折不同程度变浅变宽.失神经支配6 周后,绝大多数运动神经轴突消失,雪旺细胞 形态不规则,初级皱折及次级皱折继续变浅 变宽,局部肌质膜表面平直,凹陷浅短;随着 失神经支配时间延长,难以观察到完整的运 动终板结构,偶尔可见到可疑运动终板样结 构也无法确认失神经支配16周后,找不到 运动终板痕迹. 衰2吾蛆失神经支配腓肠肌肌细胞直径殛截面积-6. 士) Tab.2Thed~meter_ndcr惦ssection_r_ofmyoeytesIn thedenervatedgastrccneml~muscle(6. i士f) 害截面o6ssec 1791士2.78100988.27士89.28100 1150士2.1364.23 10.O0士2.2358.72 9.08士2.1150.68 55士1.844218 6.09士1.1434.02 5.08士1.0528.24 4.48士1.1624.89 596.12士78.1460.32 554.81士66.2656.14 495.02士622650.09 401.83士490440.66 321.78士38.4732.56 23985士36.7224.27 200,82士32.7920.32 2.4肌肉纤颤电位波幅及频数变化 各组失神经肌肉纤颤电位波幅结果见表 3.失神经支配2周,纤颤电位波幅达到最大 值,8周内一直维持在较高水平,12周起呈进 行性下降,20周时有4只大鼠出现电静息63 73.14士4116 4385 纤颤电位波幅与频数关系见表4.纤颤 电位波幅值与频数变化规律相一致,即频数 越高,波幅越大经统计学处理,各组之间均 有显着性差异<0.01). 衰4失神经支配腓晒肌纤颤电位波幅与频数关系(i士j) Tab4Therelationshipbetweenfibrillationpoteattal amplitudeandfrequencyofdeaervatedgastroc- aemiusmuscle(士f) 3讨论 3.1骨骼肌失神经支配后组织形态学改变 及其意义 周围神经损伤后,骨骼肌因失去神经营 养因子的肌营养作用及废用而发生萎缩. Sunder[j发现肌细胞正常形态结构的维持需 靠一些神经营养因子的作用,失神经支配后 最大变化便是这种神经营养因子丢失导致的 肌肉形态结构,生理生化及新陈代谢等方面 改变,而形态学上首先表现为肌细胞浆丢失 及直径减小.在我们的研究结果中发现,肌细 胞直径及截面积随失神经支配时间延长呈进 行性下降,而肌肉湿重在失神经支配2周时 下降近5O,以后一直保持在正常值的30 左右,这可能与肌间结缔组织增生及组织间 水份增多有关.因此,作为反映肌肉萎缩的形 态学指标,肌细胞直径及截面积比肌肉湿重 更可靠 运动终板正常结构与功能的维持有赖于 与中枢神经元的完整联系,运动神经断裂后, 运动终板必将发生遇变直至消失.研究中还 发现肌肉失神经支配4周内,运动终板的形 态结构无明显改变,6周后退变加速,16周后 消失,这可能是神经损伤早期雪旺细胞大量 增殖,可暂时补充终板内乙酰胆碱量减少,相 当一段时期内尚可维持运动终板的结构与功 bb_墨b_嚣_嚣 _若_墓_暑_墓诎.蓉融哦, 中国修复重建外科杂志1999年第13卷第4期 能,待雪旺细胞增殖停止后,运动终板又加速 退变.尽管有报道对损伤一年以上的周围神 经进行晚期修复手术,仍可取得47优良 率】,但我们仍强调神经修复的早期性.固为 神经损伤早期,神经元代偿性代谢增强活动 处于旺盛期,运动终板虽然有一定程度退变, 但仍维持在良好状态,手术效果一般较好. 3.2骨骼肌失神经支配后电生理改变及其 意义 正常神经支配骨骼肌,由于乙酰胆碱受 体在突触后膜上分布最集中,对乙酰胆碱的 敏感性也最高,当神经冲动到达轴突末端时, 首先引起突触后膜击极化,固此,突触后膜在 运动终板的电化学传导中起着起搏点”作 用].当肌肉失去神经支配后,肌肉终板区以 外细胞膜对乙酰胆碱的敏感性异常增高,肌 细胞膜阈电位下降,肌肉兴奋性增高,容易产 生肌纤维的自发性兴奋,出现纤颤电位.我 们的研究发现,纤颤电位平均波幅在失神经 2周时最大,12周后急剧下降,至20周时有 半数以上大鼠出现电静息,与Kraft【7的研究 结果相一致,也与肌肉运动终板退变的观察 结果相符合. 纤颤电位波幅的测定是测最大波幅间差 距,需要检查者有较好的耐心和良好的技巧, 频数芋0定更易受检查者某些主观固索影响, 固此,我们的实验中各鼠问纤颤电位波幅差 异较大.但纤颤电位波幅与频数与失神经支 配时间及肌肉萎缩程度的总趋势成反比,可 作为反映肌肉萎缩程度及可逆与否的潜在指 标,后者作为定量指标,结果更可靠.具体应 用到临床检测肌肉萎缩程度时,判定结果尚 需与患者年龄,病程,损伤部位,性质及伤后 肢体锻练与否等因素相结合. 4参考文献 1椽建广,顾玉东,袁伟.等.大鼠失神经腓脑肌实驻模 型的观察.上海医科大学学报,1996;23(增刊),42 2SunderLSFactorsinfluencingthedeveLopmentand severltyofthechangesjndenervatedmusc[e.InSun derLandsIst-nd.NerveInjuriesaadTheirRepair. London.ChurchillLivingStone,19g1I247,_949 3殷琪,陆裕朴诸晓朝等.晚期周围神经损伤桔疗临 床及实验研究.中华骨科杂志.1g95f15(9),596 4棘仕琦,朱盛恬刘长春,等运动神经断裂后终扳改变 及其临床意义.中华骨科杂志.1993I13(4),247 5ConnerA,QinK,YankeLevH.etaLSympticactivity andcotMlec[tvetissueremodelingindenervatedfrog muse]eJCeLlBioL-1994l127(5):1435 6LupaMT,FremienDM,SchalLerKLtmI_Expres— sLonandd[stributionofsodiumchanneLsinshortand long—tet’mdenervatedrodentskeletalmuscle】Psl o【.1995I483(1):109 7KraftGH.Fibrillationpotentialamp[itudeandmuscle atrophyfolLowingperipheral…veinjury.Muscle Nerve,1990I13<g)I814 (收稿:1998—10-26修回:1999—04—20) 致作者 为了增加我刊的信息容量,扩大对外交流.便于国际联机检索,本刊对临床论着,实验研究,综述类来稿要 求如下:?附英文文题,作者姓名请用汉语拼音全部列出:写明正确对外联系的工作单位,地址,邮编及E— mail.@附中英文摘要.中文摘要SO左右,英文与中文摘要基本对应.亦可略有扩展;均采用结构式,标明: 目的(Objective),方法(Methods),结果(Results),结论(Conclusion).?关键词酣3,5十.中英文对应,顺序 一 致.?图题,表题,表内文字均为中英文对应.先写中文,后写英文.@图,表均随文排版(包括彩图),照片图 要求清晰,对比度好,免影响效果;线条图颓.图内文字均应贴字或打字t不得手写.请按以上要求认真 执行.编辑部 1996—06—28