Elektrická stimulace nabízí lidem naději na těžkou poranění míchy

Elektrická stimulace dává lidem novou váhu s těžkým poraněním míchy. Studie ukazuje, že čtyři mladí muži s paraplegií jsou nyní schopni pohybovat nohou sami za pomoci elektrické stimulace páteře. Vědci se domnívají, že terapie má potenciál změnit prognózu lidí s ochrnutím i roky po zranění.

Objev „nabízí nový výhled, že mícha má i po těžkém zranění velký potenciál pro funkční zotavení.“ Zdroj fotografie: 123RF.com.

Muži, kteří byli ochrnutí déle než 2 roky, dokázali ohýbat prsty na nohou, kotnících a na kolenou při použití elektrické stimulace. Ještě větší zlepšení pohybu bylo zjištěno, když muži použili stimulaci v kombinaci s fyzickou rehabilitací. Podrobnosti o tomto průkopnickém objevu byly zveřejněny v časopise Brain .

Objev „nabízí nový pohled na to, že mícha má i po těžkém zranění velký potenciál pro funkční zotavení, “ řekla hlavní vyšetřovatelka Claudia Angeli, PhD, vedoucí výzkumná pracovnice, Centrum výzkumu lidského lokomotoru ve Frazier Rehab Institute a docentka, Výzkumné středisko míšních poranění míchy University of Louisville (KSCIRC).

Kent Stephenson, druhá osoba, která se podrobí epidurální stimulaci míchy, dobrovolně zvedne nohu, zatímco je stimulátor aktivní. Foto s laskavým svolením University of Louisville.

Jak funguje elektrická stimulace

Elektrická stimulace zahrnuje pulzy elektřiny, které jsou posílány dolů páteří, aby napodobovaly signály, které mozek normálně vysílá, aby zahájily pohyb. Elektrické impulzy jsou dodávány stimulátorem, který je chirurgicky umístěn na míchu.

Rob Summers, který je ochrnutý pod hrudníkem, byl prvním člověkem, který měl z tohoto ošetření prospěch. Dostal elektrické pulzy do své míchy těsně pod zraněním, když procházel každodenním tréninkem, ve kterém byl zavěšen v postroji na běžícím pásu, zatímco mu vědci pomáhali buď stát, nebo chodit. Nakonec mohl Rob stát sám po dobu až 4 minut. Sedm měsíců po soudu získal Rob nějakou dobrovolnou kontrolu nad nohama.

Všichni muži byli schopni synchronizovat pohyby nohou, kotníků a prstů v souzvuku s vizuálním podnětem vzestupu a pádu vlny zobrazené na obrazovce počítače a tři ze čtyř mohli změnit sílu, kterou se ohýbali jejich nohu, v závislosti na intenzitě tří různých zvukových signálů.

„Skutečnost, že mozek je schopen využít několika málo spojení, která mohou zůstat, a pak zpracovat tuto komplikovanou vizuální, zvukovou a percepční informaci, je docela úžasná. Říká nám, že informace z mozku se dostávají na správné místo v míše, takže osoba může s poměrně působivou přesností kontrolovat povahu pohybu, “uvedl V. Reggie Edgerton, PhD, odpovědný výzkumný pracovník pro rozvoj tohoto přístupu k terapii. Edgerton je významný profesor integrativní biologie, fyziologie, neurobiologie a neurochirurgie na University of California v Los Angeles.

Další zlepšení zdraví

Všichni čtyři muži byli schopni nést vlastní váhu samy o sobě a také projevili další zlepšení zdraví, jako je zvýšení svalové hmoty, menší únava a větší pocit pohody. Rob například začal mít lepší kontrolu krevního tlaku, regulaci tělesné teploty, kontrolu močového měchýře a sexuální funkci.

Vědci zkoumají, zda lze epidurální stimulaci použít k tomu, aby pomohla lidem s ochrnutím paží a vyvinula technologii, která dodá stimulaci páteře kůží, než aby musela chirurgicky implantovat stimulátor. Kromě toho vědci pracují na zdokonalení technologie elektrických stimulátorů, aby pomohli dosáhnout větší kontroly pohybu u lidí s ochrnutím.

Komentář
Drs. Narihito Nagoshi a Michael G Fehlings

V poslední době byla velká pozornost zaměřena na terapeutické strategie poranění míchy (SCI), včetně transplantace buněk a / nebo podávání léčiva. Klinické studie nervových prekurzorových buněk pro SCI již proběhly ¹, stejně jako studie mezenchymálních kmenových buněk ¹ a léky, jako jsou antagonisté sodíku / glutamátu ², a antibiotikum minocyklin ³ . V této souvislosti představuje práce prezentovaná Angeli a kolegy v aktuálním vydání Brain novou strategii pro léčbu SCI ⁴ . Do jejich studie byli zařazeni 4 pacienti s kompletním motorickým SCI. Od SCI uběhly více než 2 roky a úrovně zranění se pohybovaly od C7 do T5. Jednotky stimulující epidurální míchu byly chirurgicky implantovány na úrovni T11 / 12. Překvapivě všichni 4 pacienti s chronickou úplnou paralýzou znovu získali dobrovolný pohyb nohou epidurální stimulací brzy po implantaci zařízení. Kromě toho mohli pacienti aktivovat motorický pohyb nohou podle vizuálních a zvukových podnětů. Opakované postavení a dobrovolný výcvik pomocí epidurální stimulace podpořily vyšší generování síly a přesnost pohybu svalů nohou.

Pozoruhodným bodem této studie je, že terapeutická strategie pro SCI se nezaměřovala na samotné místo léze, ale pod úroveň místa poškození na míše. V terapii transplantací buněk je kladen důraz na nahrazení poškozených nervových buněk a podporu regenerace a remyelinizace axonů v místě léze a přes něj. Výsledky z této práce však ukazují novou strategii aktivace obvodů ušetřených míchy pod úrovní poškození epidurální stimulací, aniž by došlo k přímému ošetření místa léze. Je známo, že v bederní míše jsou centrální generátory vzorů (CPG), které řídí lokomotorické chování zadních končetin, ⁵ a epidurální stimulace v této práci by mohla přispět k reaktivaci nervových obvodů CPG. Naproti tomu mechanismus, kterým vizuální a sluchové vstupy sestupují do páteřních obvodů přes vysoce narušené axony v místě léze, zůstává nepolapitelný. Courtine a jeho kolegové však prokázali, že při absenci jakéhokoli supraspinálního vstupu mohou učební mechanismy závislé na použití podpořit zotavení lokomoce běžícího běžeckého pásu s plnou váhou v modelu hlodavců SCI ⁶ . Stimulace nervových obvodů CPG v bederní míchy by proto mohla být novým terapeutickým cílem pro SCI.

Hlavním omezením této práce je malý počet přihlášených pacientů. Přestože jsou pacienti relativně mladí (průměr 26, 9 let), má prevalence SCI u geriatrických pacientů ⁷ tendenci se zvyšovat a výsledky v této skupině pacientů by měly být vyšetřeny. Budou nutné budoucí studie, aby se prozkoumaly funkční účinky epidurální stimulace a školení ve větších klinických studiích.

Zobrazit zdroje

Angeli CA, Edgerton VR, Gerasimenko YP, Harkema SJ. Mozek . 2014. doi: 10, 1093 / mozek / awu038.

Národní institut zdraví. Spinální stimulace pomáhá čtyřem pacientům s paraplegií získat zpět dobrovolný pohyb. http://www.nih.gov/news/health/apr2014/nibib-08.htm. Přístup k 8. dubnu 2014.

University of Louisville. Čtyři paraplegičtí muži se dobrovolně pohybují nohama, což je „bezprecedentní průlom“ pro ochrnutí. http://louisville.edu/medicine/news/four-paraplegic-men- dobrovolně-move-their-legs-an-unprecedent-breakthrough-for-paralysis-community. Přístup k 8. dubnu 2014.

Odkazy na komentáře
1. Tetzlaff W, et al. Systematické přezkoumání buněčných transplantačních terapií pro poškození míchy. J Neurotrauma . 28: 1611-1682, doi: 10, 1089 / neu.2009.1177 (2011).

2. Fehlings MG, et al. Riluzol pro léčbu akutního traumatického poranění míchy: zdůvodnění a provedení klinické studie fáze I NACTN. J Neurosurg Spine . 17: 151-156, doi: 10, 3171 / 2012, 4.AOSPINE1259 (2012).

3. Casha S, a kol. Výsledky placebem kontrolované randomizované studie fáze II s minocyklinem při akutním poškození míchy. Mozek . 135: 1224-1236, doi: 10, 1093 / mozek / aws072aws072 [pii] (2012).

4. Angeli CA, Edgerton VR, Gerasimenko YP, Harkema SJ. Změna vzrušivosti míchy umožňuje dobrovolné pohyby po chronické úplné ochrnutí u lidí. Mozek . doi: awu038 [pii] 10.1093 / mozek / awu038 (2014).

5. Kiehn O. Lokomotorické obvody v míše savce. Annu Rev Neurosci . 29: 279-306, doi: 10, 1146 / annurev.neuro. 29, 051605, 12910 (2006).

6. Courtine G, et al. Transformace nefunkčních páteřních obvodů do funkčních stavů po ztrátě vstupu mozku. Nat Neurosci . 12: 1333-1342, doi: 10, 1038 / nn, 2401nn, 2401 [pii] (2009).

7. Martin ND, et al. Inflexní bod úmrtnosti na věk a akutní poškození krční míchy. J Trauma . 71: 380-385; diskuse 385-386, doi: 10.1097 / TA.0b013e318228221f00005373-201108000-00016 [pii] (2011).