姜宗圓 熊章霞 歐陽(yáng)陽(yáng)剛 孫浩然 梁海 陳琪 劉岸雄 謝統(tǒng)明

30多年來(lái)，健側(cè)頸7移位術(shù)已成為治療全臂叢根性撕脫傷的主要術(shù)式[1-5]。在對(duì)健側(cè)頸7神經(jīng)根切斷后代償機(jī)制的研究中，我們發(fā)現(xiàn)：頸7神經(jīng)根支配的運(yùn)動(dòng)單位在某些靶肌肉內(nèi)可能分布不均勻，來(lái)源于鄰近健康神經(jīng)的軸突出芽可能是頸7神經(jīng)根切斷術(shù)重要的代償方式[6-8]。那么，臂叢各神經(jīng)根切斷后鄰近健康神經(jīng)的軸突出芽是否也可實(shí)現(xiàn)代償，即臂叢各神經(jīng)根是否同樣存在神經(jīng)根移位術(shù)的可能？

因此，本研究采用臂叢頸5至胸1各神經(jīng)根單獨(dú)切斷的SD大鼠模型，運(yùn)用乙酰膽堿酯酶染色和單纖維肌電圖（Single-fiber electromyography，SFEMG）檢測(cè)，研究臂叢神經(jīng)各根切斷后主要靶肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板形態(tài)學(xué)和功能學(xué)的變化過(guò)程，探索臂叢神經(jīng)各根在靶肌肉內(nèi)分布特點(diǎn)和切斷后的代償機(jī)制。

1 材料和方法

1.1 臂叢各神經(jīng)根切斷的動(dòng)物模型制作

120只雄性SD大鼠，體質(zhì)量150～200 g。隨機(jī)分為5組，每組24只。腹腔內(nèi)注射麻醉后，手術(shù)顯微鏡下在SD大鼠右側(cè)鎖骨下區(qū)作切口，將臂叢神經(jīng)根部結(jié)構(gòu)完整顯露。將右側(cè)頸5神經(jīng)根用1%利多卡因局封后切斷，遠(yuǎn)側(cè)端向遠(yuǎn)端翻起并用10-0無(wú)創(chuàng)傷縫線(xiàn)固定于胸小肌膜上，造成右側(cè)頸5神經(jīng)根至少4 cm以上缺損的頸5神經(jīng)根切斷組模型。左側(cè)頸5神經(jīng)根顯露后不作處理，為對(duì)照組。同理，分別制成頸6、頸7、頸8和胸1神經(jīng)根切斷組。關(guān)閉切口，術(shù)后常規(guī)飼養(yǎng)動(dòng)物。

1.2 單纖維肌電圖檢測(cè)

在臂叢各神經(jīng)根切斷術(shù)后第1、4、8、12周，沿原右側(cè)鎖骨下區(qū)的切口進(jìn)入，分離到臂叢神經(jīng)根部位置，確認(rèn)臂叢各神經(jīng)根仍然斷裂，如有再生神經(jīng)纖維連接，則該動(dòng)物棄用。顯露各神經(jīng)根主要靶肌肉（頸5對(duì)應(yīng)三角肌、大圓肌，頸6對(duì)應(yīng)肱二頭肌、肱橈肌，頸7對(duì)應(yīng)背闊肌、肱三頭肌，頸7對(duì)應(yīng)屈指肌、尺側(cè)屈腕肌，胸1則對(duì)應(yīng)爪內(nèi)骨骼肌）起止點(diǎn)，分離清楚神經(jīng)入肌點(diǎn)備用。

肌電圖儀為KEYPOINT全功能肌電圖儀，陰性電極為刺激電極，放在距靶肌肉起點(diǎn)1 cm處，陽(yáng)性電極置于距陰性電極遠(yuǎn)側(cè)0.5 cm處，開(kāi)始脈沖刺激10 Hz，刺激時(shí)限為 50 μs，1～4 mA 電流。 刺激電流每0.1 mA逐步增加，直到局部肌肉出現(xiàn)細(xì)小的抽搐。記錄的單纖維電極在距離陰性電極遠(yuǎn)側(cè)2 cm處插入肌肉內(nèi)，慢慢調(diào)整深淺、細(xì)心旋轉(zhuǎn)針頭，直至獲得穩(wěn)定的、滿(mǎn)意的肌肉動(dòng)作電位。SFAP的確認(rèn)是獲得雙相波形，峰-峰波幅大于200 μV，負(fù)峰上升時(shí)間少于 200～300 μs，全部持續(xù)時(shí)間少于 1 ms，波形穩(wěn)定而不被其他電位干擾[9]。刺激電流在閾刺激強(qiáng)度上增加10%作為標(biāo)準(zhǔn)刺激強(qiáng)度。對(duì)照組進(jìn)行同樣的SFMEG檢測(cè)。

在每個(gè)位點(diǎn)計(jì)算機(jī)記錄100個(gè)連續(xù)放電沖動(dòng)下，從每塊肌肉的20個(gè)不同記錄位點(diǎn)值中計(jì)算得出平均Jitter值，并自動(dòng)計(jì)算出MCD（Mean consecutive difference of their latencies）、MSD （Mean sorted difference）和 MIPI（Mean interpotential interval）值。

1.3 組織標(biāo)本的采集及處理

完成SFMEG檢測(cè)后，迅速切取各靶肌肉，置于4%多聚甲醛中4℃固定24 h，PBS洗數(shù)次，OTC包埋，在異戊烷里速凍片刻后封存，縱形連續(xù)冰凍切片（15 μm），-80 ℃冰箱保存。

1.4 乙酰膽堿酯酶染色及灰階度測(cè)定

乙酰膽堿酯酶染色：配制Karnovsky-Roots孵育液（碘化乙酰硫代膽堿13 mg，0.1 mol/L磷酸二氫鈉7 mL，0.1 mol/L磷酸氫二鈉9 mL，0.1 mol/L檸檬酸鈉1 mL，50 mmol/L硫酸銅 3 mL，蒸餾水 2 mL）后，加入至15 μm冰凍切片，室溫下放置24 h，蒸餾水洗數(shù)次，脫水，封固。

乙酰膽堿酯酶灰階度測(cè)定：應(yīng)用Qwin圖像分析系統(tǒng)，測(cè)定各組靶肌內(nèi)終板區(qū)乙酰膽堿酯酶含量。每塊肌肉的染色切片中隨機(jī)取3張，200倍光鏡下隨機(jī)觀察10個(gè)運(yùn)動(dòng)終板，檢測(cè)乙酰膽堿酯酶染色的縱斷面大小和切片酶的灰階度值。為了合理減少工作量，于每組中隨機(jī)取2只動(dòng)物的對(duì)照側(cè)樣本進(jìn)行檢測(cè)，最后共8只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的對(duì)照側(cè)數(shù)據(jù)納入統(tǒng)計(jì)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

用 SPSS21.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，以（x±s）表示，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，方差齊者用配對(duì)t檢驗(yàn)，方差不齊者用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 單纖維肌電圖檢測(cè)

在第 1、4、8、12 周，臂叢各神經(jīng)根切斷組（包括正常對(duì)照側(cè)）的靶肌肉接受SFMEG檢測(cè)，計(jì)算機(jī)記錄靶肌肉中成功測(cè)出的有Jitter的SFAP圖形，收集每側(cè)靶肌肉所有測(cè)出的Jitter值，自動(dòng)計(jì)算MCD、MIPI值和MCD分布圖。

在臂叢神經(jīng)各根切斷組中，頸5和胸1神經(jīng)根切斷后在靶肌肉內(nèi)出現(xiàn)無(wú)代償特征的Jitter圖形（圖1）；頸6、頸7和頸8神經(jīng)根切斷后會(huì)出現(xiàn)明顯的代償性Jitter改變（圖2）。結(jié)果表明，在臂叢神經(jīng)各根切斷組中，僅頸7神經(jīng)根切斷后第1～4周時(shí)Jitter均值逐漸增大，且明顯高于對(duì)照組（P＜0.05），第8～12后恢復(fù)正常（圖3）。其余各神經(jīng)根切斷后的Jitter均值明顯低于對(duì)照組（P＜0.05）。臂叢神經(jīng)各根切斷后靶肌肉內(nèi)的MCD的分布圖表明，僅在頸7神經(jīng)根切斷后會(huì)出現(xiàn)明顯代償變化（圖4）。

2.2 乙酰膽堿酯酶染色

正常肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板呈橢圓形，大小基本一致，外圍有黃褐色環(huán)帶，內(nèi)圈呈棕黃染色，邊緣清晰銳利，著色均勻。

頸5神經(jīng)根切斷術(shù)后第1周，靶肌肉運(yùn)動(dòng)終板的大小、形態(tài)和染色深淺并無(wú)改變，第4周開(kāi)始運(yùn)動(dòng)終板面積逐漸擴(kuò)大，乙酰膽堿酯酶染色變深，范圍不變或縮小，到第8～12周，運(yùn)動(dòng)終板染色變淡，消失（圖 5-6）。

頸6神經(jīng)根切斷術(shù)后第4周，運(yùn)動(dòng)終板面積散大，變形，乙酰膽堿酯酶染色變淺，到第8～12周，大部分運(yùn)動(dòng)終板消失，但仍有部分面積擴(kuò)大，淡染的運(yùn)動(dòng)終板存在（圖7）。

頸7神經(jīng)根切斷術(shù)后第4～8周，在某些區(qū)域能發(fā)現(xiàn)少數(shù)異常的運(yùn)動(dòng)終板，表現(xiàn)為面積擴(kuò)大，扭曲變形，乙酰膽堿酯酶染色變淺，到第12周后，運(yùn)動(dòng)終板的大小、形態(tài)和染色深淺全部恢復(fù)正常（圖8）。

頸8神經(jīng)根切斷術(shù)后靶肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板變化與頸6神經(jīng)根切斷術(shù)幾乎一致，但可見(jiàn)少數(shù)恢復(fù)正常形態(tài)的運(yùn)動(dòng)終板（圖9）。

胸1神經(jīng)根切斷術(shù)后，靶肌肉運(yùn)動(dòng)終板在4～12周內(nèi)同樣存在從散大、變淡直至消失的過(guò)程（圖10）。

對(duì)每塊肌肉內(nèi)平均運(yùn)動(dòng)終板大?。ū?）和乙酰膽堿酯酶染色的灰階度值進(jìn)行半定量統(tǒng)計(jì) （表2），發(fā)現(xiàn)各神經(jīng)根切斷組和對(duì)照組在術(shù)后1～8周內(nèi)，組別間平均運(yùn)動(dòng)終板大小和平均乙酰膽堿酯酶灰階度差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），僅術(shù)后第12周時(shí)，頸5、6、8、胸1切斷組的運(yùn)動(dòng)終板面積增大，乙酰膽堿酯酶灰階度下降，與其他時(shí)間段有明顯差異（P＜0.05），而頸7切斷組卻能基本恢復(fù)到對(duì)照組水平。

圖1 頸神經(jīng)根切斷后無(wú)代償特征的jitter圖形Fig.1 Jitter pattern with no compensatory feature after cervical nerve root amputation

圖2 頸神經(jīng)根切斷后有代償特征的jitter圖形Fig.2 Jitter pattern with compensatory characteristics after cervical nerve root amputation

圖3 不同時(shí)間段實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組間Jitter均值比較（紅色為對(duì)照組，藍(lán)色為實(shí)驗(yàn)組）Fig.3 Comparison of Jitter mean values between experimental and control groups in different time periods（Red:CG;Blue:EG）

圖4 第1～12周內(nèi)的具代表性MCD（即Jitter均值）分布圖Fig.4 Representative MCD (Jitter mean values)distribution map in 1-12 weeks

圖5 C5神經(jīng)根切斷后第1～4周內(nèi)，靶肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板形態(tài)變化Fig.5 The shape of motor endplate in target muscle 1-4 weeks after C5 nerve root amputation

圖6 C5神經(jīng)根切斷后第8～12周內(nèi)，靶肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板形態(tài)變化Fig.6 The shape of motor endplate in target muscle 8-12 weeks after C5 nerve root amputation

圖7 C6神經(jīng)根切斷后靶肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板形態(tài)變化Fig.7 Morphologic changes of motor endplate in target muscle after C6 nerve root amputation

圖8 C7神經(jīng)根切斷后靶肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板形態(tài)變化Fig.8 Morphologic changes of motor endplate in target muscle after C7 nerve root amputation

圖9 C8神經(jīng)根切斷后靶肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板形態(tài)變化Fig.9 Morphologic changes of motor endplate in target muscle after C8 nerve root amputation

圖10 T1神經(jīng)根切斷后靶肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板形態(tài)變化Fig.10 Morphologic changes of motor endplate in target muscle after T1 nerve root amputation

表1 各神經(jīng)根切斷后不同時(shí)間點(diǎn)靶肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板面積比較Table 1 Comparison of motor endplate area in target muscle at different time points after amputation of nerve root

表2 各神經(jīng)根切斷后不同時(shí)間點(diǎn)靶肌肉內(nèi)乙酰膽堿酯酶灰階度比較Table 2 Comparison of the gray-scale of acetylcholinesterase in target muscle at different time points after nerve root amputation

3 討論

3.1 臂叢各神經(jīng)根切斷術(shù)后的運(yùn)動(dòng)終板功能變化

SFMEG具有微創(chuàng)性，操作簡(jiǎn)便，能提供更多有關(guān)運(yùn)動(dòng)單位信息，結(jié)果穩(wěn)定可靠的Jitter值是評(píng)價(jià)神經(jīng)－肌肉接頭功能的敏感指標(biāo)[10-11]。因此，我們應(yīng)用SFMEG檢測(cè)來(lái)研究臂叢各神經(jīng)根切斷后其支配肌內(nèi)的運(yùn)動(dòng)終板功能的代償過(guò)程[9，12]。

頸5神經(jīng)根切斷后1周，三角肌和大圓肌內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板功能明顯下降，直至第12周時(shí)靶肌肉內(nèi)都很難檢測(cè)到代償性Jitter改變。這說(shuō)明頸5神經(jīng)根切斷后，其支配肌內(nèi)臨近的健康神經(jīng)纖維代償能力缺乏，無(wú)法改變肌肉內(nèi)的失神經(jīng)性退變過(guò)程。

頸6神經(jīng)根切斷后的靶肌肉內(nèi)，盡管在第4～8周檢測(cè)出少許運(yùn)動(dòng)終板有代償性Jitter出現(xiàn)，但代償性的軸突出芽[6]很少發(fā)生，整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)靶肌肉內(nèi)的運(yùn)動(dòng)終板功能下降，未檢測(cè)到恢復(fù)跡象。說(shuō)明健側(cè)頸6神經(jīng)根切斷后的代償能力低下。

頸7神經(jīng)根切斷后的肱三頭肌和背闊肌內(nèi)，術(shù)后1周靶肌肉內(nèi)出現(xiàn)大量的代償性Jitter改變，頸7神經(jīng)根切斷后第4周，Jitter值逐漸增大，第1～4周內(nèi)的Jitter值明顯高于對(duì)照組，說(shuō)明頸7神經(jīng)根切斷后早期出現(xiàn)非?；钴S的代償改變，第8～12周后，Jitter值恢復(fù)至正常水平，運(yùn)動(dòng)終板功能得到代償。

頸8神經(jīng)根切斷后第1～4周內(nèi)，屈指肌和尺側(cè)屈腕肌內(nèi)僅個(gè)別部位能測(cè)到代償性Jitter改變，第8～12周時(shí)出現(xiàn)Jitter值增大，但沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，即運(yùn)動(dòng)終板功能未獲得有效代償。

胸1神經(jīng)根切斷后，靶肌肉內(nèi)Jitter改變與頸5神經(jīng)根基本相同。

而對(duì)于MCD（即Jitter均值）的差異性來(lái)說(shuō)，由于代償時(shí)出芽致同一軸突再支配肌纖維數(shù)量增加，興奮由軸突末梢共同分支點(diǎn)至各纖維傳導(dǎo)時(shí)間不同，致使MCD增加[13]的特征僅在頸7神經(jīng)根切斷后明顯出現(xiàn)，頸8神經(jīng)根切斷也部分出現(xiàn)，其余神經(jīng)根切斷后幾乎沒(méi)有。

3.2 臂叢各神經(jīng)根切斷術(shù)后靶肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板的形態(tài)學(xué)變化

運(yùn)動(dòng)終板以直徑25～30 μm的梅花形分布于肌纖維表面[14-15]，周?chē)窠?jīng)損傷后運(yùn)動(dòng)終板消失[16-17]，神經(jīng)再生時(shí)，運(yùn)動(dòng)終板結(jié)構(gòu)恢復(fù)正常[18]。早期研究中，我們發(fā)現(xiàn)頸7神經(jīng)根切斷后第4～8周，靶肌肉內(nèi)大部分運(yùn)動(dòng)終板的大小、終板區(qū)乙酰膽堿酯酶灰階度有消褪趨勢(shì)，但第8周時(shí)開(kāi)始逐步恢復(fù)，術(shù)后第12周，由于臨近健康神經(jīng)的軸突出芽，基本恢復(fù)了運(yùn)動(dòng)終板結(jié)構(gòu)的正常形態(tài)[7]，從而證明健側(cè)頸7神經(jīng)根具有進(jìn)行移位術(shù)的理論基礎(chǔ)。

在頸5神經(jīng)根切斷術(shù)后1周，三角肌和大圓肌內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板面積大小和乙酰膽堿酯酶灰階度無(wú)明顯變化；4～12周時(shí)，絕大部分運(yùn)動(dòng)終板逐漸散大，乙酰膽堿酯酶灰階度變淡，逐漸消失。頸5神經(jīng)根切斷后，其主要支配的肌肱二頭肌和肱橈肌內(nèi)的運(yùn)動(dòng)終板形態(tài)變化，表現(xiàn)出不可代償性。這與臨床上頸5神經(jīng)根斷裂后出現(xiàn)肩關(guān)節(jié)外展功能障礙符合[5]。

頸6神經(jīng)根切斷后4～12周，肱二頭肌和肱橈肌內(nèi)的運(yùn)動(dòng)終板逐漸散大，乙酰膽堿酯酶灰階度變淡，其趨勢(shì)同頸5神經(jīng)根切斷后。12周后，也僅能看到少許不均勻分布的正常形態(tài)的運(yùn)動(dòng)終板。說(shuō)明健側(cè)頸6神經(jīng)根切斷后基本不具備代償能力。

頸7神經(jīng)根切斷后靶肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板的形態(tài)變化與我們以前的研究結(jié)果相同，且在相同實(shí)驗(yàn)條件下，其代償能力與其他神經(jīng)根形成很好的對(duì)比。

頸8神經(jīng)根切斷后4～8周，屈指肌和尺側(cè)屈腕肌內(nèi)的運(yùn)動(dòng)終板逐漸散大，乙酰膽堿酯酶灰階度變淡。12周后，運(yùn)動(dòng)終板大部分繼續(xù)散大、變淡直至消失，但仍有部分區(qū)域能看到運(yùn)動(dòng)終板的維持。證明在大鼠實(shí)驗(yàn)中健側(cè)頸8神經(jīng)根也具備部分代償能力，存在健側(cè)神經(jīng)根移位術(shù)的可能性。

胸1神經(jīng)根切斷后，爪內(nèi)骨骼肌的運(yùn)動(dòng)終板形態(tài)變化的趨勢(shì)同頸5神經(jīng)根切斷后。

3.3 本研究的意義

盡管頸7神經(jīng)包含有17 000至40 000根神經(jīng)纖維，但僅以此來(lái)修復(fù)全臂叢神經(jīng)仍顯不足[19-20]；而且，健側(cè)頸7移位術(shù)存在健肢同步收縮問(wèn)題，即患側(cè)修復(fù)神經(jīng)的功能需要健側(cè)肌肉收縮而激發(fā)，使患側(cè)功能的獨(dú)立行使受到影響。

如能從健側(cè)找出更多的動(dòng)力神經(jīng)來(lái)同時(shí)修復(fù)上干和下干，或?qū)@得更為理想的效果。以往研究認(rèn)為，頸7神經(jīng)根單獨(dú)成中干，其在臂叢神經(jīng)中特殊的結(jié)構(gòu)是頸7神經(jīng)根移位術(shù)的理論基礎(chǔ)。前期研究中我們發(fā)現(xiàn)，頸7神經(jīng)根支配的運(yùn)動(dòng)單位在某些靶肌肉內(nèi)可能分布不均勻，來(lái)源于鄰近健康神經(jīng)的軸突出芽是頸7神經(jīng)根切斷術(shù)重要的代償方式[6-8]。那么，頸6或頸8神經(jīng)根切斷后鄰近健康神經(jīng)的軸突出芽也可能實(shí)現(xiàn)代償，也就是說(shuō)頸6和頸8神經(jīng)根也可能具備神經(jīng)根移位術(shù)的潛力。

為了研究頸6和頸8神經(jīng)根的代償潛力，我們對(duì)所有臂叢神經(jīng)根的分布和切斷后的代償能力進(jìn)行了以SD大鼠為動(dòng)物模型的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)合靶肌肉內(nèi)運(yùn)動(dòng)終板形態(tài)和功能的變化過(guò)程，我們認(rèn)為頸5、胸1神經(jīng)根不具有代償潛力，不能切斷作為供區(qū)神經(jīng)；盡管頸6神經(jīng)根和頸8神經(jīng)根切斷后均有代償潛力，且兩者在統(tǒng)計(jì)學(xué)上差異不大，但頸6神經(jīng)根切斷后的肌肉冰凍切片中觀察到大部分靶肌肉會(huì)出現(xiàn)不可逆性退變。另外，我們?cè)谂R床觀察中發(fā)現(xiàn)，頸6神經(jīng)根損傷患者出現(xiàn)明確的屈肘癱瘓現(xiàn)象，建議切斷頸6神經(jīng)根作為供區(qū)神經(jīng)的選擇要慎重；頸8神經(jīng)根在SD大鼠實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出有限的代償潛力，需要進(jìn)一步研究。當(dāng)然，頸7神經(jīng)根具有完美的代償潛力，已在實(shí)驗(yàn)和臨床上都得到了很好的驗(yàn)證。

將來(lái)，健側(cè)多根神經(jīng)根移位術(shù)的設(shè)計(jì)可能要考慮頸7和頸8神經(jīng)根，或選擇頸6部分神經(jīng)根和頸8部分或全部神經(jīng)根的組合。今后，我們將針對(duì)這樣的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行更為深入的研究。