颈动脉交感神经网剥脱术治疗脑瘫的相关机制

曹胜操,高 超,秦海军,张 菊,栾新平*

(1新疆医科大学第二附属医院神经外科,乌鲁木齐 830000;2新疆医科大学第一附属医院妇产科;*通讯作者,E-mail:luanxinping4324177@163.com)

脑性瘫痪又称脑瘫(cerebral palsy,CP)是新生儿在围产期大脑发育未成熟阶段因多种复杂因素引起的中枢神经器官的非进行性器质及功能损害[1],以运动功能障碍及姿势异常为主要表现,常伴有智力发育迟缓、流涎、癫痫、语言障碍等[2],阻碍儿童身体及智力的生长发育,并且随着年龄的增长这些症状及带来的影响逐渐明显,给家庭及社会带来极大的负担[3]。我国儿童脑瘫的发病率在1‰-6‰之间,是造成小儿残障的常见疾病[4,5],尤其是在西北偏远地区,由于基层医疗水平及生活习惯等因素影响,脑瘫发病率高于全国其他地区。近些年来,辅助生殖技术及产科、新生儿医学迅速发展,使多胎儿、早产儿、极低体重儿等高危产儿的成活率大大提高,脑瘫的发病率整体表现出上升的趋势[6]。脑瘫通常以外科治疗、药物治疗以及康复治疗相结合的综合治疗为主。在几种常用于脑瘫的外科手术方式中颈动脉交感神经网剥脱术(cervical perivascular sympathectomy,CPVS)能有效地缓解脑瘫患儿的症状,为后期康复治疗提供良好的状态。本文主要对颈动脉交感神经网剥脱术缓解脑瘫患儿症状的机制进行综述。

1 脑瘫的治疗

有研究指出[7],儿童早期脑部发育迅速,脑组织损伤及其造成的功能障碍也处于初期阶段,在此时期给予正确的治疗有助于脑功能的恢复[8]、代偿及身体功能的恢复,是帮助脑瘫患儿智力恢复及提高后期康复功能锻炼效果、减轻残障程度的关键[9]。传统手术方式选择性脊神经后根切除术(selective posterior rhizotomy,SPR)及周围神经选择性部分离断术(selective peripheral neurotomy,SPN)对于缓解脑瘫肢体痉挛症状,降低过高的肌张力效果确切,但在改善认知状况、流涎、癫痫、语言障碍等方面效果不明显[10,11]。近些年对颈动脉交感神经网剥脱术的研究应用及研究不断深入,已在临床治疗中证实其能有效改善痉挛型、混合型及重症型等多种类型脑瘫的临床症状。颈交感干发出的节后神经纤维随颈神经分布于头颈及上肢的血管、汗腺、唾液腺、竖毛肌等;缠绕在血管上,随血管到达相应的组织或器官;颈交感神经纤维通常与颈动脉伴行,位居颈动脉外膜内[12],通过手术方式切断颈动脉外膜及包含的交感神经,可用于治疗锥体外系损害所致的手足徐动型脑瘫、痉挛型脑瘫及混合型脑瘫[13],并能有效改善患儿智力发育迟缓、流涎、癫痫、语言障碍等临床症状[7]。

2 CPVS治疗脑瘫机制

Bruning最早将切除颈动脉周围和颈上节交感神经的手术带入脑血管性疾病的治疗中。在20世纪90年代我国秦泗河教授[14]首先将CPVS术应用于脑瘫患儿的治疗,术后大多数患者肢体肌张力降低、肢体痉挛及综合功能得到改善,言语障碍,流涎等症状也得到改善。秦泗河等[15]认为该术式改善脑瘫症状的可能机制如下:①调节自主神经所支配的脏器功能;②提高中枢反应阈值,调节脑干功能;③降低“兴奋毒”的释放;④增加脑血流量,改善脑组织微循环,恢复脑功能;⑤引起局部神经内分泌及中枢神经递质的改变等。因受经济水平及医疗条件的影响,上述机制在当时并未得到证实。随着近20年各项先进医疗技术的出现、发展及应用于临床,该术式部分机制已得到临床证实,但仍有一些尚处于动物实验或理论阶段。颈动脉交感神经网剥脱术也逐渐成为小儿脑瘫治疗的重要手术治疗方案。

2.1 调节自主神经支配脏器功能

自主神经系统(autonomic nervous system,ANS)主要功能是在动态变化的环境条件下调节体内平衡。通过使用来自器官的反馈来调节身体生理状态的反射活动和由中央神经系统结构自上而下控制的复杂组合来实现的。ANS几乎参与了所有的身体功能,从心血管、呼吸、进食活动到泌尿功能,调节出汗和流涎,调节对各种疼痛的感知,甚至骨骼重塑[16]。

儿童缺氧缺血性脑损伤通常伴有交感神经亢进(paroxysmal sympathetic hyperactivity,PSH),常表现为不明原因的体温升高、阵发性血压、呼吸频率和心率升高、肌肉僵直和多汗症。现有的少数对脑瘫儿童自主神经系统的研究对单一系统异常进行描述,包括与正常儿童相比具有高发病率的膀胱和肠功能障碍,唾液流量率和成分的改变,以及较高的心率平均值等[17]。心率变异性(heart rate variability,HRV)是一种新兴的无创评估自主神经系统交感和副交感神经平衡的方法[18]。Zamuner等[19]对12例CP患儿和16例对照组正常发育儿童的仰卧位和站立位自主心率调节系统进行了评价,脑瘫组在仰卧位时与正常儿童相比心率变异性的频域参数:低频分量(LF)显著升高表明交感神经兴奋性较高,高频分量(HF)值显著降低,提示副交感神经活动较低;此外正常儿童对站立有反应,LF值升高,HF值降低,脑瘫儿童参数无明显改变。表明脑瘫儿童ANS中交感神经处于兴奋状态,并且对环境变化的动态调节较差。Park等[20]通过对12例痉挛型脑瘫患儿直立应激时的心率及HRV分析发现,仰卧位平均心率脑瘫患儿高于正常儿童,LF高于正常儿童;脑瘫患儿的LF/HF比正常儿童高;而在直立倾斜位于与正常儿童相比脑瘫患儿心率及LF和LF/HF比率没有显著增加;提示脑瘫儿童ANS对变化环境的适应性较差,脑瘫儿童心脏自主神经调节适应功能降低。

段玉等[21]报道研究发现,CPVS后脑瘫患儿流涎量减少。可能原因是节后神经纤维的切除交感神经冲动减弱,腮腺和下颌腺收到交感神经刺激减少,使唾液及蛋白分泌减少。颈动脉交感神经网剥脱术,阻断部分交感神经传导,减少交感神经兴奋性下行传导,使交感神经对效应器靶器官的兴奋刺激降低,使自主神经兴奋性、抑制性功能调节得到平衡,使脑瘫患儿心血管、呼吸、消化道泌尿功能紊乱及流延等症状得到改善。

2.2 提高中枢反应阈值,调节脑干功能

自主神经中枢部包括大脑皮质、下丘脑、脑干的交感神经,及副交感神经核团。通过自主神经内脏感觉神经纤维使兴奋从相应的感受器上行传入中枢神经各个器官功能代表区,随之中枢特异性投射区做出反应产生神经冲动,随运动神经纤维传导支配相应器官的运动及功能,形成完整的神经传导。

颈动脉交感神经网剥脱术,通过阻断部分交感神经上行传递,感受器产生的交感神经兴奋向中枢神经相应功能投射区的传递受阻,使正常外周刺激形成的神经冲动传入中枢功能区减少,起到提高中枢反应阈值,调节脑干功能的作用。

2.3 增加脑血流量,改善脑组织微循环,恢复脑功能

随着核磁共振技术及多普勒技术的发展应用,为脑瘫的诊断、手术治疗效果及预后评价提供了一个客观的指标。通过磁共振动脉自旋标记(arterial spin labeling,ASL)技术[5]发现:单侧痉挛型脑瘫患儿患侧大脑相比健侧,血流灌流严重不足,患侧颅内血流为低速高阻抗型,处于低灌注低循环状态;行颈动脉交感神经网剥脱术后患侧大脑皮质区、内囊、基底节区、小脑血流量显著提高。另一项研究通过经颅多普勒超声仪、教师流涎分级法(TDS)及洼田饮水试验[22]对脑瘫患儿术前术后大脑血流动力学、流涎、吞咽障碍及认知障碍等进行对比后发现,手术6个月后大脑中动脉平均流速(MV)、搏动指数(PI)、峰值流速(PV)及阻力指数(RI)等血流动力学指标有较明显改善,洼田实验评分、TDS评分明显降低。通过手术方法切除颈动脉周围交感神经后,大脑动脉扩张,平均流速增加,血管阻力降低,血流量增加,有效增加脑部血流供应。

颈动脉交感神经网剥脱术,通过切除交感神经,解除对颈部动脉及脑动脉周围交感神经释放的血管活性物质的影响,使颈动脉及脑动脉扩张,增加脑血流量,改善脑组织微循环灌注情况,促进缺血区侧支循环的建立,使神经细胞代谢水平提高,使一些处于临界状态的神经细胞功能及受损的脑细胞得到恢复,使脑瘫患儿大脑受损区域功能缓慢恢复,从而使临床症状逐渐缓解。

2.4 降低“兴奋毒”的释放

在神经兴奋的传递中,动作电位不能从一个神经元直接传递到另一个神经元,需要通过神经递质将兴奋从突触前膜传递至突触后膜,引发下一个神经元动作电位产生。氨基酸是重要神经递质,主要包括谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp)等兴奋性氨基酸,以及γ-氨基丁酸(GABA)和甘氨酸(Gly)等抑制性氨基酸;其中谷氨酸是中枢神经系统中最重要的兴奋性神经递质。兴奋性氨基酸和抑制性氨基酸的动态平衡是脑发育的关键,是生物各器官正常功能的基础。

研究发现兴奋性氨基酸可作为内源性兴奋毒素介导钙超载、增加氧自由基的释放、促进急性及迟发性细胞死亡等[23-25]。有动物模型实验发现兴奋性氨基酸与围生期脑部损伤关系密切[26]。当兴奋性神经递质过量释放或分解不足时导致神经细胞外蓄积过多的兴奋性氨基酸(谷氨酸)产生神经毒性效应,使兴奋性受体(尤其NMDA受体)过度活跃,引起脑内各种细胞及功能的损害[27]。有研究表明[28-30],不同类型脑瘫患儿脑脊液中谷氨酸、天冬氨酸高于正常儿童,γ-氨基丁酸低于正常儿童,并且痉挛型脑瘫患儿脑脊液中谷氨酸与肌张力增高程度呈直线相关。

颈动脉交感神经网剥脱术,通过增加脑部血流灌注,改善脑部循环及调节神经细胞代谢,恢复及促进星形胶质细胞通过谷氨酸转运蛋白对谷氨酸的摄取及神经元重新摄取回收;也通过阻断交感神经上行及下行传导系统减少脑内中枢交感神经系统,减少谷氨酸等兴奋性神经递质的释放;使脑部神经细胞外谷氨酸等兴奋性神经递质减少,趋向于达到正常的兴奋性和抑制性神经递质平衡状态,减少神经毒性效应,从而改善脑瘫患儿各种临床症状。

2.5 引起局部神经内分泌的改变

交感神经能释放多种物质:兴奋性氨基酸、5-羟色胺、肾上腺素、乙酰胆碱及P物质等。大鼠动物实验研究指出[15],颈动脉交感神经网剥脱切除及颈上节交感神经切断术后局部乙酰胆碱释放减少,胆碱酰酶活性降低,肌肉兴奋性下降,快肌纤维活动减少,慢肌纤维活动增加,降低肢体痉挛及肌张力增高等症状。兔子模型试验结果显示[31],交感神经切断后局部降钙素基因相关肽(CGRP)含量显著增加,神经肽Y(NPY)含量下降,引起局部血管扩张,血浆黏稠度及全血黏稠度下降;通过扩张颈部及脑部血管,增加脑血流灌注,改善脑组织微循环灌注从而使临床症状逐渐缓解。

3 展望

颈动脉交感神经网剥脱术,近些年作为小儿脑瘫外科治疗的常用手段,临床应用研究显示能有效地改善痉挛型、手足徐动及混合型脑瘫的运动异常,并能有效缓解合并的发育迟缓、癫痫、视觉障碍、听觉障碍、语言障碍、流涎、癫痫、情绪异常等。其治疗机制“增加脑血流量,改善脑组织微循环,恢复脑功能”被基本证实,但其余大部分还处于猜测及动物试验阶段,尚未有临床的确切研究明确其机制。随着更多的医学影像学技术及医学检验学技术更成熟地应用于临床,相信颈动脉交感神经网剥脱术的机制会被更深入地探明。对于今后临床术前评估手术疗效,提高手术适应证选择的准确性,进一步改进手术方法,提高脑性瘫痪的治疗效果,为不同类型、不同程度的脑瘫患儿选择更加适合的治疗方式及预后评价,具有重要意义。