Введение к работе
Актуальность проблемы. Необходимость изучения денервационно-реиннервационного процесса и особенностей компенсаторной иннервации скелетных мышц человека определяется огромной теоретической и практической значимостью данной проблемы. При поражениях периферического нейромоторного аппарата, сопровождающихся нарушением иннервации мышечных волокон и мышц, запускается сложный защитный механизм, благодаря которому нарушенная функция может восстанавливаться или компенсироваться. Процесс восстановления двигательной функции при любой форме денервации мышцы всегда связан с восстановлением нервного контроля за функционированием мышечных волокон (Т.Н. Крьгжановский 1972; 1973; 1974; Б.М. Гехт и др., 1988; Решетняк, 1995; Brown, Ironton, 1978; Wirguin et al., 1995). В этой связи изучение компенсаторной иннервации, закономерностей ее развития, выявление особенностей, препятствующих нормальному течению процесса восстановления при различных формах патологии, яшіяется одной из актуальнейших проблем, решение которых имеет большое медицинское, социальное и экономическое значение.
Компенсаторная иннервация относится к числу наиболее универсальных механизмов, лежащих в основе восстановления функции де-нервированных структур в центральной нервной системе и периферическом нейро-моторном аппарате. Для ее реализации необходима мобилизация ряда физиологических механизмов, к числу которых относится способность сохранившихся мотонейронов к восприятию сигнала о наличии денервированных мышечных волокон, к ветвлению аксонов, а также способность вновь образованных нервных терминалей находить денервированные волокна, вступать с ними в контакт, создавать на месте контакта нервно-мышечный синапс и затем подчинять генетический и биохимический аппараты мышечного волокна своему контролю (Г.А. Наследов, 1972; О.М. Поздняков, А.А. Полгар, 1988; И.М. Родионов, 1990; Engel et al., 1966; Burke, 1981; Bromberg et al., 1993).
Компенсаторная иннервация должна рассматриваться как механизм срочной аварийной защиты, предотвращающий гибель клеточных элементов, лишенных нервного контроля. Восстановление иннервации (реиннервация) происходит за счет ветвления аксонов сохра-
нившихся мотонейронов, что является необходимым условием более или менее полного функционального и морфологического благополучия ранее денервированных структур (М.Б. Штарк, 1986; Gerrit, 1986; Lomo, et.al, 1985).
В основе механизмов адаптации двигательных единиц из которых состоят скелетные мышцы, к ситуациям, складывающимся при денер-вации и в процессе формирования компенсаторной иннервации, лежат сложные генетически обусловленные нейробиологические процессы, проявляющиеся в конкретных структурно-функциональных реакциях и определяющие пластичность нервных клеток. Ярким примером этого является трансформация нервных клеток в ходе реализации компенсаторной иннервации, т.е. в процессе замещения функции других нервных клеток при различных физиологических и патологических состояниях (Б.М. Гехт, 1980; Б.М. Гехт и др., 1988; Desmedt, 1973; Gutman, 1976; Stalberg Е.; 1982; Stalberg Е., et al., 1986).
В наиболее очевидной и удобной для анализа форме феномены пластичности мотонейронов прослеживаются в процессе онтогенеза, принудительной стимуляции мышц, развития денервационно-реиннервационного синдрома на традиционном для изучения проблемы трофики и нервных дистрофий объекте - двигательной единице, включающей в себя нервную клетку - мотонейрон, его аксон и иннер-вируемые им мышечные волокна (Г.Н. Крыжановский и др., 1974; Е.М. Волков, Г.И. Полетаев, 1988; Sherrington, 1929; Clarke , 1985; Hather et al., 1985; Lomo et al., 1985).
Формирование компенсаторной иннервации лежит в основе компенсации и восстановления двигательной функции при всех патологических состояниях, сопровождающихся нарушением нервного контроля над мышечными волокнами. Наблюдение за развитием компенсаторной иннервации возможно не только с помощью различных морфологических (морфогистохимических), но и нейрофизиологических методов исследования функциональной организации мышц.
Нейрофизиологические методы, включающие изучение как отдельных мышечных волокон, так и всей двигательной единицы скелетной мышцы посредством анализа генерируемого ею потенциала, отражающего любое изменение двигательной единицы в процессе компенсаторной иннервации, выявили прогрессирующее увеличение размеров двигательных единиц, плотности расположения мышечных волокон в реорганизованных двигательных единицах, что находит свое
выражение в увеличении длительности и амплитуды их потенциалов (Engel, Warmolts, 1973; Engel et al., 1986; Henneberg, 1993).
Особенности данной работы заключаются в применении комплекса современных электромиографических методов исследования для изучения функционального состояния как самих мотонейронов, так и иннервируемого ими субстрата (в данном случае - мышечных волокон и мышцы как органа) в условиях патологии нервной регуляции. Такие исследования, проведенные в ходе диагностических мероприятий у больных с различными формами поражения периферического нейро-моторного аппарата у человека, определили цели и задачи данной работы.
Цель и задачи исследования. Основной целью исследования является изучение течения денервационно-реиннервационного процесса при патологических состояниях, связанных с поражением периферического нейромоторного аппарата на различных уровнях (мотонейрон - аксон - нервно-мышечная передача - мышечные волокна), выявление общих закономерностей течения компенсаторной иннервации у человека и определение возможностей мотонейронов в ее осуществлении.
В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:
1. Изучить функциональное состояние двигательных единиц в
процессе развития компенсаторной иннервации скелетных мышц че
ловека при различных уровнях поражения периферического нейромо
торного аппарата: мотонейрона, аксона, нервно-мышечной передачи и
мышечных волокон.
-
Определить предельные возможности мотонейронов в осуществлении компенсаторной иннервации, а также их состояние в зависимости от объема иннервируемых мышечных волокон.
-
Определить соотношение степени денервации и реиннервации в пораженных и клинически интактных мышцах больных при различных формах нервно-мышечной патологии.
Для выполнения этих задач было необходимо:
-
Провести изучение потенциалов двигательных единиц, макропотенциалов и плотности мышечных волокон в двигательных единицах мышц для выявления особенностей их изменений в процессе развития нервно-мышечных заболеваний.
-
Изучить конфигурацию потенциалов двигательных единиц и провести структурный анализ потенциалов и их основного компонента-
для определения возможности получения дополнительной информации о состоянии двигательных единиц в мышце.
3. Изучить интенсивность спонтанной активности мышечных волокон при различных уровнях поражения периферического нейромо-торного аппарата.
Научная новизна исследования. Определена последовательность осуществления реорганизации двигательных единиц скелетных мышц человека, выявлен возможный объем компенсаторной иннервации, определено состояние мотонейронов на разных стадиях денервацион-но-реиннервационного процесса в мышце и влияние изменений функционального состояния нервной клетки на состояние иннерви-руемых мышечных волокон.
Впервые выявлены особенности развития компенсаторной иннервации в зависимости от уровня и характера нарушения функции ин-нервирующих мышцу структур.
Получена новая информация о степени сохранности трофического обеспечения мышечных волокон на различных стадиях гибели и/или восстановления двигательных единиц и о взаимоотношениях, возникающих между мотонейроном и иннервируемыми им мышечными волокнами.
Теоретическая значимость работы. Электрофизиологическое исследование двигательных единиц скелетных мышц человека выявило ряд особенностей регистрируемых потенциалов, позволяющих получить дополнительную информацию о функциональном состоянии двигательных единиц и эффективности компенсаторной иннервации, плотности расположения мышечных волокон в двигательных единицах, а также об их трофическом обеспечении, определяемом по наличию или отсутствию спонтанной активности мышечных волокон - потенциалов фибрилляций и положительных острых волн.
Изучено функциональное состояние мотонейронов на разных стадиях компенсаторной иннервации, определены их предельные возможности в формировании полноценной компенсаторной иннервации и степень надежности такой иннервации, выявлены признаки ухудшения функционального состояния мотонейронов.
Параллельное изучение параметров потенциалов двигательных единиц, регистрируемых методами стандартной игольчатой электромиографии и макроэлектромиографии, сопоставление их с плотностью мышечных волокон в двигательных единицах и выраженностью спонтанной активности позволило установить закономерности изменения
структурно-функциональной организации двигательных единиц скелетных мышц на разных стадиях развития полноценной компенсаторной иннервации и формирования частичной или недостаточной компенсаторной иннервации.
Систематизация различных типов потенциалов, выявление их особенностей при поражениях мотонейронов спинного мозга, периферических нервов и мышечных волокон, а также анализ механизмов формирования определенных типов потенциалов при поражениях периферического нейромоторного аппарата послужили основанием для развития представлений о роли патологии различных структур двигательной единицы в развитии заболеваний мотонейронов и различных по своей патогенетической сущности поражений аксонов периферических нервов.
Практическая значимость работы определяется тем, что изучение состояния двигательных единиц и мышечных волокон на различных стадиях компенсаторной иннервации у человека позволило разработать нейрофизиологические критерии, дающие возможность прогнозировать течение денервационно-реиннервационного процесса при любом уровне поражения периферического нейромоторного аппарата, выявлять защитные механизмы и резервные возможности мотонейронов у каждого больного, что позволяет корригировать назначенное лечение и в случае курабельности заболевания в более короткие сроки восстанавливать трудоспособность человека.
Определена последовательность реорганизации двигательных единиц в процессе развития патологических процессов, обусловленных страданием мотонейронов и их аксонов, что расширяет диагностические возможности электромиографии и проясняет механизмы изменений двигательных единиц, происходящих при различных заболеваниях периферического нейромоторного аппарата.
Данные, полученные в настоящей работе, используются в лекционных курсах по клинической электромиографии в циклах лекций для специалистов-неврологов, ежегодных школах по клинической электромиографии, внедрены в практику работы многих медицинских диагностических учреждений. Разработанная методика структурного анализа потенциалов двигательных единиц применяется в Отделе нервно-мышечной патологии человека НИИ общей патологии и патофизиологии РАМН, Всероссийском организационно-методическом и лечебно-консультативном центре мануальной терапии, на кафедре мануальной
терапии Казанского государственного института усовершенствования врачей.
Положения, выносимые на защиту:
1. Исследование потенциалов двигательных единиц скелетных
мышц с использованием концентрических игольчатых электродов,
электродов для регистрации макропотенциалов двигательных единиц и
отдельных мышечных волокон дает достаточно объективную инфор
мацию для решения вопроса об организации двигательных единиц и
их реорганизации в процессе развития нервно-мышечных расстройств.
-
Развитие денервационного процесса в мышце, начиная с самых ранних стадий поражения нервов или мотонейронов, приводит к реорганизации двигательных единиц, причем электромиографические признаки реорганизации появляются ранее клинических признаков патологии.
-
Двигательные единицы скелетных мышц имеют значительный, но ограниченный резерв для формирования полноценной компенсаторной иннервации. Объем реиннервации при сохранении достаточно полноценного трофического обеспечения иннервируемых мышечных волокон больше при медленном развитии патологического процесса, чем при относительно быстром развитии болезни.
-
По мере нарастания объема реиннервации, достигаемого отдельными мотонейронами, формируется феномен относительной недостаточности трофического обеспечения мышечных волокон, а затем и их частичной гибели (стадии частичной и полной декомпенсации функции двигательных единиц).
5. Возможный объем компенсаторной иннервации значительно
больше при поражении мотонейронов спинного мозга, чем при пато
логии их аксонов.
-
Развитие процесса компенсаторной иннервации при первичном поражении мотонейронов, миелиновой оболочки аксонов или их осевого цилиндра сопровождается формированием в мышце реорганизованных двигательных единиц с чертами, характерными для патологии тех или иных структур двигательной единицы.
-
Разработанная автором модификация метода анализа основного компонента потенциалов двигательных единиц имеет существенное практическое значение, не требует дополнительного оборудования и может широко использоваться в клинической нейрофизиологии для ранней диагностики патологического процесса и наблюдения за тенденциями его развития.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на 11-м Международном конгрессе по электроэнцефалографии и клинической нейрофизиологии (Лондон, 1985), 3-м Польском конгрессе по электроэнцефалографии и клинической нейрофизиологии (Варшава, 1985), 3-м Всесоюзном съезде ревматологов (Вильнюс, 1985), Международных симпозиумах "Нерв и мышца" (Грайсвальд, 1986; Эрфурт, 1988), 9-й Ежегодной конференции по ЭЭГ и клинической нейрофизиологии (Варна, 1986), Симпозиуме "Новые методы ЭМГ в диагностике заболеваний периферических нервов" (Москва, 1987), 1-м Европейском конгрессе по неврологии (Прага, 1988), Симпозиуме " Теоретические основы и новые методы функциональной диагностики заболеваний периферических нервов" (Тбилиси, 1989), заседании Московского отделения Всесоюзного общества патофизиологов (Москва, 1989), 4-м Всесоюзном съезде патофизиологов (Кишинев, 1989), Международном симпозиуме по нервно-мышечным заболеваниям (Краков, 1989), 7-м Международном конгрессе по нервно-мышечным заболеваниям (Мюнхен, 1990), 4-й Международной конференции по компьютеризации электромиографии (Майнц, 1990), 1-м Учредительном международном конгрессе по патофизиологии (Москва, 1991), 9-м Международном конгрессе по ЭМГ и клинической нейрофизиологии (Израиль, 1992), 2-й Сессии общего собрания Российской академии медицинских наук (Москва, 1993), Симпозиуме с международным участием "Патология нейромоторного аппарата" (Москва, 1993), 2-й Поволжской научно-практической конференции "Нейрофизиология акупунктуры" (Казань, 1994), Международном симпозиуме по биологической подвижности (Пушино, 1994), 1-м Европейском симпозиуме по мышечным заболеваниям (Афины, 1994), 8-м Международном конгрессе по нервно-мышечным заболеваниям (Киото, 1994), Конференции " Актуальные вопросы неврологии, нейрохирургии и медицинской генетики" (Уфа, 1994), 7-м Всероссийском съезде неврологов (Нижний Новгород, 1995), 3-м Всемирном конгрессе по миофасциальной боли и фибромиалгии (Техас, 1995), Международном симпозиуме по нервно-мышечным заболеваниям (Варшава, 1995), 5-м Европейском конгрессе невропатологов (Париж, 1996) и ряде конференций и заседаний.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 374 страницах машинописи, содержит введение, обзор литературы, материал и методы исследования, 6 глав собственных исследований, общее
заключение, выводы и список литературы. Работа содержит 31 рисунок и 76 таблиц. Список литературы включает 477 источников.
