26 kwietnia 2002 18:07 s01-02

PL ISSN 0028-3843

Neurologia

i Neurochirurgia

Polska

Polish Journal of Neurology

and Neurosurgery

Organ Polskiego Towarzystwa

Neurologicznego

i

Polskiego Towarzystwa Neurochirurgów

Neuroplastyczność i Neurorehabilitacja

Szkoła wiosenna

Warszawa, 22 maja 2002

Suplement 1/2002

Sheet Number 1 Page Number 1

26 kwietnia 2002 18:07 s01-02

Neurologia i Neurochirurgia Polska

Polish Journal of Neurology and Neurosurgery

Organ Polskiego Towarzystwa Neurologicznego

i Polskiego Towarzystwa Neurochirurgów

Suplement 2002 T. 36 (LII) Nr 1

Redaktor Naczelny i Redaktor Działu Neurologicznego

Prof. drmed. Jerzy Kulczycki

Zastępca Redaktora Naczelnego i Redaktor Działu Neurochirurgii

Prof. drmed. Zbigniew Czernicki

Redaktor Działu Kroniki i Informacji (neurologia)

Prof. drmed. Jerzy Dymecki

Redaktor Działu Kroniki i Informacji (neurochirurgia)

Prof. drmed. Zbigniew Jagodziński

Sekretarz Redakcji: Dr med. Wanda Lipczyńska-Łojkowska

Komitet Redakcyjny Działu Neurologii

Prof. drmed. Anna Członkowska, Prof. dr med. Teofan Domżał,

Prof. drmed. Barbara Emeryk-Szajewska, Prof. dr med. Piotr Kozłowski,

Prof. drmed. Irena Hausmanowa-Petrusewicz, Doc.drhab. Andrzej Szczudlik,

Prof. drmed. Jacek Zaremba

Komitet Redakcyjny Działu Neurochirurgii

Prof. drmed. Ireneusz Kojder, Prof. dr med. Andrzej Marchel,

Prof. drmed. Tomasz Trojanowski, Prof. dr hab. Juliusz Wocjan,

Kolegium Redakcyjne Działu Neurologii

Prof. drmed. Jagna Czochańska, Prof. drmed. Cezary Fryze,

Prof. drmed. Wanda Horyd, Prof.drpsy c h.Danuta Kądzielawa,

Prof. drmed. Hubert Kwieciński, Prof. drmed. Mirosław Mossakowski ,

Prof. drmed. Antoni Prusiński, Prof. drmed. Zbigniew Stelmasiak,

Prof. drmed. Barbara Stroińska-Kuś, Prof. drmed. Andrzej Wajgt,

Prof. drmed. Mieczysław Wender

Kolegium Redakcyjne Działu Neurochirurgii

Prof. drmed. Igor Gościński, Prof.drmed.Jan Haftek,

Prof. drmed. Brunon Imieliński, Drmed. Jan Jakubowski,

Prof. drmed. Andrzej Radek, Doc.drhab.Marcin Roszkowski,

Prof. drmed. Stefan Żarski

Teksty angielskie: Dr med. Przemysław Słomski

Adiustator: Dr med. Danuta Milewska

Sekretarz Techniczny Redakcji: Małgorzata Gorzeń

Adres Redakcji: 02-957 Warszawa, Sobieskiego 9

Instytut Psychiatrii i Neurologii, tel. [phone]

Nr konta: PTN, PKO BP SA VI O. W-wa, 08-10201068-123070319

Internet: http://www.ia.pw.edu.pl/~wujek/neurol/index.html

Druk: „EFEKT” s. c. Warszawa ul. Lubelska 30/32, tel. [phone]

Sheet Number 2 Page Number 2

26 kwietnia 2002 18:07 s01-02

Neurologia

i Neurochirurgia

Polska

Polish Journal of Neurology

and Neurosurgery

Organ Polskiego Towarzystwa

Neurologicznego

i

Polskiego Towarzystwa Neurochirurgów

Neuroplastyczność i Neurorehabilitacja

Szkoła wiosenna

Warszawa, 22 maja 2002

Suplement 1/2002

Sheet Number 3 Page Number 3

26 kwietnia 2002 18:07 s01-02

4

Sheet Number 4 Page Number 4

26 kwietnia 2002 18:07 s01-02

Nr 1 5

Prace zawarte w tym suplemencie zostały przyjęte do druku po zrecenzowaniu,

według zasad obowiązujących w Redakcji „Neurologii i Neurochirurgii

Polskiej”.

Sheet Number 5 Page Number 5

26 kwietnia 2002 18:07 s01-02

6 Nr 1

Organizatorzy: Prof. Anna Członkowska i Prof. Małgorzata Kossut,

Polskie Towarzystwo Badań Układu Nerwowego,

Sekcja Chorób Naczyniowych

Polskiego Towarzystwa Neurologicznego

i II Klinika Neurologii

Instytutu Psychiatrii i Neurologii

Sheet Number 6 Page Number 6

26 kwietnia 2002 18:07 s01-02

NEUROL. NEUROCHIR. POL. 2002, Suplement 1 7

Treść

M.Kossut:Wstęp do neuroplasty czności . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

A. Członkowska, I. Sarzyńska-Długosz: Cele neurorehabilitacji . . . . . . . . . . . . 23

J. Seniów: Rehabilitacja neuropsychologiczna z perspektywy plastyczności mózgu 33

M. Krawczyk, M. Sidaway: Kliniczne efektyintensy wnego leczenia ruchem pacjentów

po przeby ty mudarze mózgu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

J. Lewin-Kowalik: Współczesne strategie badawcze w naprawie nerwów obwodowy

ch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

U. Sławińska: Transplanty w terapii uszkodzeń rdzenia kręgowego . . . . . . . . . 73

J. Czarkowska-Bauch: Czyneurotro.n ym ogą pomóc w naprawie uszkodzonego

rdzenia kręgowego? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

K.Domańska-Janik: Komórki macierzy ste w terapii schorzeń OUN . . . . . . . . 107

Sheet Number 7 Page Number 7

26 kwietnia 2002 18:07 s01-02

8

Sheet Number 8 Page Number 8

26 kwietnia 2002 18:07 s01-02

NEUROL. NEUROCHIR. POL. 2002, Suplement 1 9

Contents

M.Kossut: Introduction to neuroplasticity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

A. Członkowska, I. Sarzyńska-Długosz: Aims of Neurorehabilitation . . . . . . . . 23

J. Seniów: Neuropsychological rehabilitation from the perspective of brain plasticity 33

M. Krawczyk, M. Sidaway: Clinical e.ects of intensive physiotherapy in stroke

patients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

J. Lewin-Kowalik: Modern strategies in peripheral nerves repair . . . . . . . . . . 61

U. Sławińska: Transplants as a therapy after spinal cord injury . . . . . . . . . . . 73

J. Czarkowska-Bauch: Can neurotrophins help to repair an injured spinal cord? . 95

K.Domańska-Janik: Stem cells - potential therapeutic use in neurological diseases 107

Sheet Number 9 Page Number 9

26 kwietnia 2002 18:07 s01-02

10

Sheet Number 10 Page Number 10

26 kwietnia 2002 18:07 a1.tex

NEUROL. NEUROCHIR. POL. 2002, T. 36 (LII), Suplement 1, 11-21 11

Małgorzata Kossut

Wstęp do neuroplastyczności

Z Pracowni Plastyczności Kory Mózgowej, IBD PAN

słowa kluczowe: plastyczność, koincydencja, konwergencja, receptor NMDA

key words: plasticity, coincidence, convergence, NMDA receptor

Summary

Introduction to neuroplasticity - Neuroplasticity is observed throughout animal

kingdom. It underlies processes of functional restoration after brain injury or peripheral

dea.erentation and it also makes learning and memory possible. The paper revievs

brie.y the conditions which, according to Hebb's rule, are required for neuroplasticity to

occur. It stresses the importance of convergence of signals, coincidence and repetition.

The roles of NMDA receptors and neuromodulators are described. The paper reviews

current concepts and data concerning anatomical changes that accompany plasticity of

cortical representations.

Streszczenie

Neuroplastycznść jest powszechna w działaniu układu nerwowego. Zmiany plastyczne

leżą u podstaw przywrócenia funkcji po uszkodzeniu mózgu i przemapowania

mózgu po obwodowej deaferentacji. Dzięki nim możliwe jest uczenie się i pamięć. Praca

podkreśla warunki, które, według koncepcji Hebba, są konieczne aby wystąpiła neuroplastyczność.

Zwraca szczególną uwagę na konwergencje i koincydencję sygnałów, docierających

do odpowiednich ośrodków nerwowych, a także na rolę powtarzania pobudzenia.

Opisany jest udziałr eceptora NMDA i neuromodulatorów w zmianach plastycznych

mózgu. Na zakończenie praca streszcza aktualne koncepcje dotyczące anatomicznego

podłoża plastyczności reprezentacji korowych.

Plastyczność to własność układu nerwowego, która zapewnia jego zdolność

do adaptacji, przystosowania, zmienności, samonaprawy, a wreszcie uczenia się

Sheet Number 11 Page Number 11

26 kwietnia 2002 18:07 a1.tex

12 M.Kossut Nr 1

i pamięci. Jest to powszechna właściwość neuronów, znajdowana na wszystkich

piętrach układu nerwowego i występująca w świecie zwierzęcym już od poziomu

robaków płaskich.

Zrozumienie plastyczności neuronalnej jest podstawowym wyzwaniem neurobiologii.

Istnieją przesłanki wskazujące na to, że molekularnymec hanizm różnych

form zmian plastycznych może być podobny, a o ich specy.ce decydują

warunki lokalne, intensywność reakcji, stan organizmu. Zmiany plastyczne takie

jak uczenie się i pamięć kształtują tożsamość organizmu, a zmianytakie jak

reorganizacja w odpowiedzi na uraz leżą u podstaw kompensacji funkcji w układzie

nerwowym. Z tych przyczyn badanie mechanizmów zmian plastycznych ma

nie tylko znaczenie poznawcze ale również może być pomocne w wytłumaczeniu

zmian patologicznych i w poszukiwaniu skutecznej rehabilitacji.

Współczesne teorie plastyczności biorą swój początek z koncepcji Hebba,

którypos tulował, że do zmiany połączenia pomiędzyne uronami konieczne

jest skuteczne pobudzenie neuronu postsynaptycznego przez presynaptyczny

[15]. Późniejsze opracowania wprowadziłydo tej zasady pewne uzupełnienie,

uwzględniające także możliwość osłabienia połączenia. Wg zasadyBCM (od nazwisk

Bienenstock, Cooper, Munro) każda synapsa ma swój próg skutecznego

pobudzenia, próg ruchomyi zależnyod aktualnego stanu neuronów i historii

danej synapsy [4].

Jeżeli pobudzenie przekroczyw artość progową, synapsa zostanie wzmocniona,

połączenie pomiędzyneuronami będzie bardziej trwałe. Jeżeli pobudzenie

będzie podprogowe, synapsa zostanie osłabiona.

Co sprawia, że pobudzenie jest skuteczne i osiąga wartość nadprogową?

1. Przestrzenna i czasowa sumacja pobudzeniowych potencjałów synaptycznych.

2. Koincydencja pobudzeń z konwergujących aferentów.

3. Podprogowe pobudzenie neuronu przez niespecy.czne układy aktywujące

(neuromodulatory).

4. Interakcje ze starym śladem pamięciowym.

Sumacje na błonie postsynaptycznej to sprawa znana od dawna. Stałe sumacji,

różne dla różnych synaps, są bardzo istotnym czynnikiem regulującym

pobudliwość synapsy.

Koincydencja pobudzeń z konwergujących aksonów to, jak uważa Gerald

Edelman (twórca koncepcji selekcji grup neuronalnych, czyli modelu sposobu

powstawania lokalnych specy.k odpowiedzi obszarów kory mózgowej), podstawowysposób

przyporządkowania sobie przez określone wejścia aferentne określonych

obszarów kory [10]. Komórki nerwowe cechuje niesłychane bogactwo

Sheet Number 12 Page Number 12

26 kwietnia 2002 18:07 a1.tex

Nr 1 13

rozgałęzień i ich znaczna długość. Średnia wielkość ciała neuronu wynosi około

15 mikronów, natomiast średnia długość aksonu w korze mózgowej to 50 mm.

Bardzo ob.cie rozgałęzione drzewka aksonalne i dendryty tworzą na każdym

neuronie kilka tysięcy synaps. Im ob.ciej rozgałęzia się akson w rejonie określonego

neuronu kory, tym więcej synaps będzie mógł utworzyć na dendrytach

tego neuronu. Synapsy z jednego aksonu działają prawie równocześnie, stąd duża

szansa, że pobudzą skutecznie neuron postsynaptyczny [1, 29]. Skutecznym sposobem

silnego pobudzenia neuronu i wytworzenia zmian plastycznych jest repetycja,

powtarzanie stymulacji [47]. Stymulacja wysokoczęstotliwościowa, kiedy

jeden bodziec działa na śladzie drugiego, ułatwia aktywację receptorów NMDA

[5]. Oprócz tego stwierdzono, że powstającyw ciele neuronu potencjał czynnościowyrozc

hodzi się nie tylko wzdłuż aksonu, ale i wstecznie, po błonie

dendrytów. Przy rozchodzeniu wstecznym, może napotkać lokalny potencjał synaptyczny

z pobudzonej synapsy, i współoddziaływać z nim, w określonych warunkach

silnie go wzmacniając [34]. Z kolei konwergencja na jednym neuronie

aksonów z dwóch różnych struktur daje podstawę do torowania, przez aktywność

jednej struktury, reaktywności na pobudzenie drugiej. Tak mogą być kojarzone

informacje o np. dwóch rodzajach bodźców czuciowych, co jest podstawą odruchów

warunkowych. Wiele terapii rehabilitacyjnych, a także sposobów na polepszenie

pamięci stosuje metodę pobudzenie układu przez receptoryzm ysłowe

różnych modalności - wzrok, słuch, dotyk, węch, bodźce proprioceptywne. Takie

strategie maja właśnie na celu konwergencję pobudzeń z różnych źródeł,

która ma zwiększyć szansę wytworzenia nowego połączenia synaptycznego lub

usprawnienia połączenia istniejącego [29].

Ewolucja wytworzyła specjalne mechanizmy molekularne do detekcji równoczesnego

pobudzenia neuronu. Najważniejszyz nich to kompleks receptora

NMDA. Jest to receptor jonotropowydla glutaminianu, którego pobudzenie

otwiera największyka nał wapniowymóz gu [5, 6]. Jego działanie zależynie

tylko od obecności neuroprzekaźnika, ale i od wartości potencjału błony komórkowej.

Kanał ten jest, w warunkach spoczynkowego potencjału błonowego,

zablokowany jest przez przyciągany elektrostatycznie jon magnezu. Depolaryzacja

błonydo wartości około -40mv powoduje odsunięcie jonu magnezu i odblokowanie

kanału. To oznacza, że do aktywacji receptora NMDA potrzebne są

dwa czynniki - związanie neurotransmitera z miejscami wiążącymi receptora

i pewne zdepolaryzowanie błony przez np. pobudznie nadchodzące z innego

neuronu. Potrzebna jest koincydencja aktywności dwóch wejść lub szybko po

sobie następujące pobudzenie jednej synapsy - stąd nazwa - detektor koincydencji

[1, 29].

Sheet Number 13 Page Number 13

26 kwietnia 2002 18:07 a1.tex

14 M.Kossut Nr 1

Niedawno wysunięto sugestię, popartą już licznymi danymi eksperymentalnymi,

że w wielu formach neuroplastyczności dużą rolę odgrywa tzw. aktywacja

milczących synaps [33]. Według tej koncepcji, istnieje grupa synaps, w których

działają tylko receptory NMDA. W warunkach słabego pobudzenia takie synapsy

po prostu nie są aktywowane, gdyż receptory NMDA nie mogą pozbyć się

bloku magnezowego. Natomiast kiedynadejdzie silne pobudzenie (np. z sąsiednich

synaps) zaczyna działać receptor NMDA, otwiera się jego kanał wapniowy

i wejście jonów wapnia do komórki powoduje eksternalizację znajdujących się

tuż pod błona postsynaptyczą, w wnętrzu komórki, receptorów dla glutaminianu

typu AMPA. To są najszybsza, łatwe do pobudzenia receptory pobudzeniowe

mózgu i kiedyzos taną wbudowane w błonę postsynaptyczną, synapsa przestaje

być milcząca i zaczyna odpowiadać już na słabe pobudzenia.

Detekcja koincydencji przy pomocy receptora NMDA to nie tylko współdziałanie

dwóch lub więcej wejść w usunięciu bloku magnezowego. W momencie

otwarcia się kanału i wchodzenia jonów wapnia i sodu do komórki, rozpoczyna

się aktywacja wielu procesów biochemicznych i molekularnych (patrz [9]). Im

dłużej taka aktywacja trwa, czyli im dłużej po aktywacji receptora trwa potencjał

postsynaptyczny, tym po pierwsze silniej można pobudzać kaskadę procesów

postynaptycznych, a po drugie, inne wejścia działające w tym czasie na neuron

mogą wykorzystywać sytuację częściowej depolaryzacji błony dla spotęgowania

swego działania.

Receptor NMDA składa się z szeregu podjednostek (patrz [6, 24]). Długość

trwania EPSP po pobudzeniu tego receptora zależyo d proporcji w cząsteczce receptora

podjednostek nazwanych NR2A i NR2B. Im więcej NR2B, tym dłuższy

czas otwarcia kanału jonowego. Podjednostka N2B przeważa u młodych zwierząt,

w czasie rozwoju postanatalnego połączeń w mózgu, wtedy, kiedy procesy

plastyczne zachodzą szczególnie łatwo [42].

W 1999 roku Tang i wsp. [45] donieśli o wynikach eksperymentów wykonywanych

na myszach, u których otrzymano nadekspresję podjednostki NR2B

w przodomózgowiu. Te zwierzęta szybciej uczyły się różnych zadań a na skrawkach

z ich hipokampów łatwiej dawało się wywołać długotrwałe wzmocnienie

synaptyczne. Pomiary elektro.zjologiczne pokazały, że czas trwania pobudzeniowego

potencjału postsynaptycznego na pobudzenia receptora NMDA trwa u nich

tak długo, jak u zwierząt bardzo młodych. Te doświadczenia dobitnie wskazywałyna

regulację neuroplastyczności przez własności receptora NMDA.

Rola receptora NMDA w procesach plastyczności w rozwijającym się i dorosłym

układzie nerwowym została dowiedziona w doświadczeniach, w których zastosowano

lokalną blokadę przez antagonistów receptora. U młodocianych zwierząt

zahamowano w ten sposób np. plastyczność kolumn dominacji ocznej w ko-

Sheet Number 14 Page Number 14

26 kwietnia 2002 18:07 a1.tex

Nr 1 15

rze wzrokowej kotów, plastyczność połączeń z siatkówki do wzgórków górnych,

plastycznośc powstawania zmian morfologii baryłek w korze somatosensorycznej

szczurów [2, 40] (patrz także [24]). Także u dorosłych zwierząt blokada receptorów

NMDA w specy.cznych polach kory mózgowej zaburza plastyczność

korowych map powierzchni ciała, wywołaną przecięciem nerwu obwodowego,

a także zmianymap korowych powstające pod wpływem uczenia asocjacyjnego

[17, 18].

Bardzo istotne dla neuroplastyczności jest działanie neuromdulatorów wydzielanych

przez zakończenia aksonów należących do niespecy.cznych układów

aktywujących mózgu, a przede wszystkim układu cholinergicznego i noradrenrgicznego.

Te drobne aksonyob.cie rozgałęziające się w korze mózgowej wydzielają

swój neuroprzekaźnik zarówno do synaps, jak i z żylakowatości aksonalnych,

którym nie towarzyszy strona postsynaptyczna (to tzw. volume transmission).

Działanie tych neuromodulatorów może powodować pewną depolaryzację

błony neuronów, co w rezultacie ułatwia aktywację receptorów typu NMDA.

Elektryczne pobudzenie tych dróg nasila eksperymentalnie indukowane zmiany

plastyczne, natomiast uszkodzenie projekcji cholinergicznej lub eliminacja neuronów

noradrenergicznych znacznie zmniejsza plastyczność kory mózgowej [3,

11, 25, 27]. Podobny, choć mniej ob.cie udokumentowany wpływ na neuroplastyczność,

mają serotonina i dopamina. Działaniem takiego mechanizmu tłumaczysię

facylitującywpł yw uwagi i motywacji na reakcje plastyczne, przede

wszystkim na uczenie się i zapamiętywanie [48]. Pierwsze badania kliniczne

pokazywały, że zastosowanie d-amfetaminy, podnoszacej poziom dopaminy, polepsza

odzyskiwanie funkcji ruchowych po udarze i jest pomocne w leczeniu

afazji (patrz [44]).

Czynnikami sprzyjającymi zmianom plastycznym są też różne neurotro-

.ny, a zwłaszcza BDNF. Jego działanie powoduje wytworzenia długotrwałego

wzmocnienia synaptycznego i pobudza syntezę białek w dendrytach [41].

W przypadkach plastyczności związanej z zapamiętywaniem ważne są też

interakcje nowej asocjacji ze starym śladem pamięciowym. Wiadomo z licznych

doświadczeń neuropsychologicznych, że techniką na skuteczne zapamiętywanie

jest kojarzenie sobie nowych informacji z czymś, co już dobrze pamiętamy.

Aktywacja neuronów należących do nowego śladu pamięciowego przez silnie

pobudzony stary ślad może, na drodze heterosynaptycznej facylitacji, zwiększyć

pobudzenie w obwodach należących do nowego śladu [48].

Różne sprzyjające plastyczności procesy wydają się kumulować w sytuacji,

gdy organizm przebywa w tzw. wzbogaconym środowisku. Od kilkudziesięciu

lat wiadomo, że w takiej sytuacji następuje rozrost neuropilu, wzrost liczby rozgałęzień

na dendrytach kory mózgowej, rośnie liczba kolców dendrytycznych

Sheet Number 15 Page Number 15

26 kwietnia 2002 18:07 a1.tex

16 M.Kossut Nr 1

i synaps i gleju [8]. Stwierdzono korzystny wpływ wzbogaconego środowiska

na tempo uczenia się u gryzoni, na przywrócenie funkcji po udarze mózgu, hamowanie

spontanicznej apoptozyi na neurogenezę w hipokampie. [19, 37, 46,

50]. W warunkach wzbogaconego środowiska dochodzi do intensywnej aktywacji

receptorów czuciowych różnej modalności, do pobudzenia układu ruchowego

i westybularnego, do aktywacji naturalnej ciekawości i uwagi zwierząt. Istotna

rolę pełnią też interakcje socjalne. Wiadomo, że wzbogacone środowisko powoduje

wydzielanie czynników wzrostowych, takich jak BDNF (patrz [37]). Badania

z zastosowaniem matryc DNA pokazały zmiany ekspresji bardzo wielu

genów regulujących strukturę, plastyczność i transmisję synaptyczną w neuronach,

w tym między innymi genów kodujących białka, które w zagęszczeniu

postsynaptycznym są związane z receptorem NMDA [38].

Silna aktywacja neuronu prowadzi do kaskady przemian biochemicznych,

kończących się mody.kacją pobudzonej synapsy. Skrócony i bardzo uproszczonyopis

tych przemian wygląda następująco: w wyniku otwarcie kanałów

jonowych następuje intensywny napływ jonów wapnia do komórki, aktywacja

wtórnych przekaźników sygnału, uwolnienie jonów wapnia z magazynów wewnątrzkomórkowych,

aktywacja kinaz, regulacja sprawności receptorów przez

kinazy, eksternalizacja receptorów, aktywacja czynników transkrypcyjnych i genów,

zwiększona synteza białek (lokalna i somatyczna), transport nowych białek

do pobudzonych synaps, zmiany wielkości i skomplikowania synaps, powstawanie

nowych synaps i kolców.

Plastyczność dorosłego mózgu i neurorehabilitacja to procesy i działania,

które jeszcze nie tak dawno nie były uznawane przez neurologię. Głębokie przekonanie

o stałości strukturyi funkcji układu nerwowego dorosłego człowieka

utrudniało akceptację nowych danych eksperymentalnych a nawet zauważenie

plastyczności spontanicznie występującej u pacjentów z urazami mózgu. Ten

opór został przełamanyw latach osiemdziesiątych przez wpływową grupę uczonych

amerykańskich. Od tego czasu zgromadziło się dużo danych eksperymentalnych

i klinicznych dokumentujących zmiany plastyczne zachodzące w mózgu

po przecięciu nerwów obwodowych, uszkodzeniach siatkówki, amputacjach, urazach

mózgu, treningu i uczeniu się [22, 23, 35, 36] (patrz także [32]). Mimo,

że badania dotyczyłyprzede wszystkim korymózgo wej, w niektórych układach

zaobserwowano zmianyplas tyczne na wszystkich piętrach wstępującej drogi czuciowej

[12, 49]. Pokazano ogromne zmianya natomiczne, zwłaszcza we wzgórzu,

występujące u małp kilkanaście lat po amputacji kończyn [21]. Metodami

nieinwazyjnego mapowania mózgu zarejestrowano dynamiczne przemapowanie

mózgu u ludzi (patrz [32]).

Sheet Number 16 Page Number 16

26 kwietnia 2002 18:07 a1.tex

Nr 1 17

U podstaw tych zmian leży szereg mechanizmów komórkowych, które intensywnie

badano przez ostanie 20 lat. Pierwszym postulowanym procesem była aktywacja

słabych synaps, takich, które w normalnych warunkach działały podprogowo

i nie były w stanie pobudzić neuronu wystarczająco, by powstał potencjał

czynnościowy [28]. Pokazano, że istotnie usunięcie dominujących wejść pozwala

na aktywacje wejść słabszych, w normalnych warunkach wyhamowanych przez

wpływy dominujące [51]. Wykazano także spadek hamowania w obszarze zachodzenia

zmian plastycznych, przejawiający się przed wszystkim zmniejszoną

syntezą neuroprzekaźnika hamującego GABA i zredukowanym wiązaniem liganda

do receptora GABAa. [20, 30, 43]. Jak wiadomo z badań nad długotrwałym

wzmocnieniem synaptycznycm, obniżenia poziomu hamowania ułatwia

powstawanie zmian plastycznych [14].

Następnyudo wodnionyproces, jaki zachodzi podczas plastycznych zmian

reprezentacji korowych, to mody.kacje połączeń wewnątrzkorowych. Pokazano

rozrost aksonów neuronów leżących w obszarach kory o normalnej aferentacji

w kierunku korypozba wionej wejścia czuciowego [7, 13, 31].

Sugerowana była także możliwość sproutingu włókien dochodzących do kory

ze wzgórza. Jednakże jak do tej porynie ma dobrych dowodów eksperymentalnych

na tego rodzaju zmiany. W korze mózgowej występuje znaczne nakładanie

się na siebie drzewek końcowych aksonów wzgórzowych. Wydaje się, że w sytuacji,

gdyimpulsac ja w części askonów jest wyeliminowana prze np. uszkodzenie

nerwu obwodowego, bardzo szybka neuroplastyczność (w tym wypadku rozprzestrzenienie

się po deaferentowanych obszarach kory sygnałów czuciowych z nietkniętych

nerwów), którą obserwuje się już po kilkudziesięciu minutach, może

występować dzięki szerokiemu rozprzestrzenieniu aksonów z projekcyjnych jąder

wzgórzowych [39]. Pokazano też, na przykładzie kory ruchowej małpy, iż im

ob.ciej występują połączenia wewnątrzkorowe pomiędzy sąsiednimi obszarami,

tym szybciej jeden obszar przejmuje funkcje drugiego [16].

Podsumowując, widzimyobraz mózgu, w którym struktura reprezentacji jest

utrzymywana poprzez dynamiczne interakcje pomiędzy zespołami neuronalnymi.

Zmianysił yw ejść czuciowych, zmianyakty wacji układów neuromodulujących

przez emocje i uwagę, zmianywy stępujących w otoczeniu bodźców, mogą naruszyć

lokalną równowagę szlaków, struktur i zespołów neuronalnych i zmienić

własności odpowiedzi neuronów. Na ogół takie szybkie zmiany są przejściowe,

jednak mogą prowadzić do trwałej mody.kacji siły synaps. W artykule przedstawiono

wiodącą koncepcję mechanizmów plastyczności. Warto zaznaczyć, że istnieją

też koncepcje odmienne, wykorzystujące tzw. mechanizmy nie-hebbowskie

i nie opierające się na koincydencji pobudzeń [26].

Sheet Number 17 Page Number 17

26 kwietnia 2002 18:07 a1.tex

18 M.Kossut Nr 1

Podziękowania.

Przygotowanie manuskryptu było .nansowane przez grant 5/2000 Fundacji

Na Rzecz Nauki Polskiej.

Piśmiennictwo

[1] Ahissar, E, Vaadia E, Ahissar M, Bergman H, Arieli A, Abeles M.: Dependence

of cortical plasticityon correlated activityof single neurons and on behavioral

context. Science 1992, 257, 1412.

[2] Bear M.F., Kleinschmidt A., Gu Q.A., and Singer W.: Disruption of experiencedependent

synaptic modi.cations in striate cortex by infusion of an NMDA receptor

antagonist. 1990, J. Neurosci., 10, 909.

[3] Bear M.F., Singer W.: Modulation of visual cortical plasticityb yacety lcholine and

noradrenaline, 1986, Nature 320, 172.

[4] Bienenstock EL, Cooper LN, Munro PW.: Theoryf or the development of neuron

selectivity: orientation speci.city and binocular interaction in visual cortex.

J.Neurosci.1982, 2.

[5] Bliss T., and Collingridge. G.: A synaptic model of memory: long-term potentiation

in the hippocampus. 1993, Nature, 361, 31.

[6] Cull-CandyS., Brickley S., Farant M.: NMDA receptor subunits: diversity, development

and disease. Curr. Neurobiol.2001, 11, 327.

[7] Darian-Smith C., Glibert C.: Axonal sprouting accompanies functional reorganization

in adult striate cortex. Nature, 1994, 368, 737.

[8] Diamond M.C., Ingham C.C., Johnson R.E., Bennet E.L., Rosenzweig M.R.: Effects

of environment on morphologyof rat cerebral cortex and hippocampus. 1976,

J.neurobiol., 7, 75.

[9] Dudai Y.: The neurobiologyof memory. Oxford UniversityPress, 1989.

[10] Edelman. G.M.: Neural Darwinism. The theoryof neuronal group selection. Basic

Books. New York. 1987.

[11] Fregnac Y, Shulz D, Thorpe S, Bienenstock E.: Cellular analogs of visual cortical

epigenesis. I. Plasticityof orientation selectivity. J.Neurosci. 1992, 12, 1280.

[12] Florence S., Kaas J.: Large-scale reorganization at multiple levels of the somatosensorypathw

ayf ollows therapeutic amputation of the hand in monkeys. J. Neurosci.

1995, , 15, 8083.

[13] Florence. S., Taub. H. and Kaas. J.: Large-scale sprouting of cortical connections

after peripheral injuryin adult macaque monkeys. Science, 1998, 28, 1117.

[14] Gustafsson B., Wigstrom H.: Physiological mechanisms underlying long-term potentiation.

TINS, 1988, 11: 156.

[15] Hebb O.D.: The organization of behaviour: A neuropsychological theory. New

York, Wiley.1949.

[16] HuntleyG.: Correlation between patterns of horizontal connectivityand the extent

of short-term representation plasticityin rat motor cortex. Cerebral Cortex, 1997,

7, 143.

Sheet Number 18 Page Number 18

26 kwietnia 2002 18:07 a1.tex

Nr 1 19

[17] Jablonska B., Gierdalski M., Kossut M., Skangiel-Kramska J.: Partial blocking of

NMDA receptors reduces plastic changes induced bysho rt-lasting classical conditioning

in the SI barrel cortex of adult mice. Cerebral Cortex, 1999, 9, 222.

[18] Jablonska B., Gierdalski M., Siucinska E., Skangiel-Kramska J., and Kossut, M.:

Partial blocking of NMDA receptors restricts plastic changes in adult mouse barrel

cortex. Behav. Brain Res., 1995, 66, 207.

[19] Johansson, b.B., Ohisson A.: Environment, social interaction, and physical activity

determinants of functional outcome after cerebral infarction in rat. Exp. Neurol.

1996, 139, 322.

[20] Jones E.: GABAergic neurons and their role in cortical plasticityin primates.

Cereb. Cortex, 1993, 3, 361.

[21] Jones E., Pons T.: Thalamic and brainstem contributions to large-scale plasticity

of primate somatosensorycor tex. Science, 1998, 282, 3421.

[22] Kaas J.H.: Plasticityof sensoryand motor maps in adult mammals. Annu. Rev.

Neurosci., 1991, 14.137.

[23] Kaas J.H., Krubitzer L.A., Chino Y.M., Langston A.L., PolleyE.H., Blair N.: Reorganization

of retinotopic cortical maps in adult mammals after lesions of the

retina. Science, 1990, 248, 229.

[24] Kaczmarek L., Kossut M., Skangiel-Kramska J.: Glutamate receptors in cortical

plasticity: molecular and cellular biology. Physiol.Rev. 1997, 77, 217.

[25] Kasamatsu T., Pettrigew J.D.: Depletion of brain catecholamines: Failure of ocular

dominance shift after monocular occlusion in kittens. Science, 1976, 194, 206.

[26] Katz L.C., CrowleyJ.C.: Development of cortical circuits: lessons from ocular

dominance columns. Nature Rev. neurosci., 2002, 3, 34.

[27] Kilgard M., Merzenich M.M.: Cortical map reorganization enabled bynucleus

basalis activity. Science, 1998, 279, 1714.

[28] Kimberle, M Donoghue J.J.B.: Reshaping the cortical motor map byunm asking

latent intracortical connections. Science.1991, 251, 944.

[29] Koenig P., Engel A., Singer W.: Integrator or coincidence detector? The role of

cortical neuron revisited. TINS, 1996, 19: 130.

[30] Kossut M., Stewart M., Siucinska E., Bourne R. and Gabbot P.: Loss of gammaaminobutyric

acid (GABA) immunoreactivityfrom mouse .rst somatosensorycor -

tex following neonatal, but not adult, denervation. Brain Res. 1990, 538, 165.

[31] Kossut M., Juliano S.L.: Anatomical correlates of representational map reorganization

induced bypar tial vibrissectomyin the barrel cortex of adult mice. Neuroscience,

1999, 92, 807.

[32] Kossut M.: Neuroplastyczność. Psychologia, etologia, genetyka, 2000, 1, 9.

[33] Liao D, Hessler NA, Malinow R.: Activation of postsynaptically silent synapses

during pairing-induced LTP in CA1 region of hippocampal slice. Nature, 1995,

375: 400.

[34] Markram, H, Lubke J., Frotsher M., Sakman B.: Regulation of synaptic e.cacy

bycoincidence of postsynaptic Aps and EPSPs. Science, 1997, 275, 213.

Sheet Number 19 Page Number 19

26 kwietnia 2002 18:07 a1.tex

20 M.Kossut Nr 1

[35] Merzenich M.M., Kaas J.H., Wall J.T., Sur M., Nelson R.J., Felleman D.J.: Progression

of change following median nerve section in the cortical representation

of the hand in areas 3b and 1 in adult owl and squirrel monkeys. Neuroscience,

1983, 1, 639.

[36] Pons T., GarraghtyP ., Ommaya A., Kaas J., Taub E., Mishkin M.: Massive cortical

reorganization after sensorydea.erantion in adult macaques., Science, 1991,

1857.

[37] van Praag H, Kempermann G, Gage FH.: Neural consequences of environmental

enrichment. Nat.Rev. Neurosci. 2000, 1: 191.

[38] Rampon C i wsp.: E.ects of environmental enrichment on gene expression in the

brain. PNAS, 2000, 97, 12880.

[39] Rausell E., Jones E.: Extent of intracortical arborization of thalamocortical axons

as a determinant of representational plasticityin monkeysomatic sensorycor tex.

J. Neurosci., 1995, 15, 4270.

[40] Schlaggar B.L., Fox K., O'LearyD.D.: Postsynaptic control of plasticityin developing

somatosensorycor tex. Nature 1993, 364, 623-626.

[41] Smith WB, Aakalu G, Schuman EM. Local protein synthesis in neurons. Curr

Biol. 2001, 13, 901.

[42] Sheng M., Cummings J., Roldan, l.A., Jan Y.N., Jan, l.Y.: Changing subunit composition

of heteromeric NMDA recptors during development in rat cortex. Nature,

1994, 368: 144.

[43] Skangiel-Kramska J. S.Glazewski B. Jablonska E. Siucinska M.Kossut.: Reduction

of GABA receptor binding of [3H]muscimol in the barrel .eld of mice after

peripheral denervation: transient and long-lasting e.ects. Exp. Brain Res, 1994,

100, 39.

[44] Taub E., Uswatte G., Elbert T.: New treatments in neurorehabilitation founded on

basic research. Nature reviews Neurosci, 2002, 3: 228.

[45] Tang YP, Shimizu E, Dube GR, Rampon C, Kerchner GA, Zhuo M, Liu G, Tsien

J.Z.: Genetic enhancement of learning and memoryin mice.Nature, 1999, 401:

63.

[46] Tang Y.P., Wang H., Feng R., Kvin M., Tsien J.PZ.: Di.erential e.ects of enrichment

on learning and memoryfunction in NR2B transgenic mice. Neuropharmacology.

2001, 41(6) 779.

[47] Wang X., Merzenich M.M., Sameshima K., Jenkins W.: Remodelling of hand representation

in adult cortex determined bytim ing of tactile stimulation. Nature,

1995, 378, 71.

[48] WoodyC.D.: Understanding the cellular basis of memoryand learning, Ann. Rev.

Psychol., 1986, 37, 433.

[49] Xu. J., Wall J.T.: Evidence for brainstem and supra-brainstem contributions to rapid

cortical plasticityi n adult monkeys. The Journal of Neuroscience, 1999, 19,

7578.

Sheet Number 20 Page Number 20

26 kwietnia 2002 18:07 a2.tex

Nr 1 21

[50] Young D. i wsp.: Enriched environment inhibits spontaneous apoptosis, prevents

seizures and is neuroprotective. Nature Med., 1999, 5, 448.

[51] Zarzecki P., Smits W. E., Gordon D. C., Kirchenberger P. and Rasmusson D. D.:

Synaptic mechanisms of cortical representational plasticity: somatosensory and

corticocortical EPSPs in reorganized raccoon SI cortex. Journal of Neurophysiology,

1993, 69, 1422.

Adres: Zakład Neuro.zjologii, Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego,

ul. Pasteura 3, 02-093 Warszawa

Sheet Number 21 Page Number 21

26 kwietnia 2002 18:07 a2.tex

22

Sheet Number 22 Page Number 22

26 kwietnia 2002 18:07 a2.tex

NEUROL. NEUROCHIR. POL. 2002, T. 36 (LII), Suplement 1, 23-31 23

Anna Członkowska, Iwona Sarzyńska-Długosz

Cele neurorehabilitacji

z II Kliniki Neurologii Instytutu Psychiatrii i Neurologii w Warszawie

Kierownik Kliniki: Prof. dr hab. n. med. A. Członkowska

słowa kluczowe: neurorehabilitacja, plastyczność mózgu, .zjoterapia, rehabilitacja neuropsychologiczna,

udar, stwardnienie rozsiane

key words: neurorehabilitation, brain plasticity, physiotherapy, neuropsychological rehabilitation,

stroke, sclerosis multiplex

Summary

Aims of Neurorehabilitation - The aim of this article is to present basic problems of

new neurorehabilitation, its purposes and methods. This paper shows the newest methods

of kinezytheraphy and drugs used in improving the rehabilitation process. Authors

present interdyscyplinary rehabilitation teams dealing with neurologically disabled patients.

They also show short programs of rehabilitation in multiple sclerosis and in stroke

patients. That diseases are very popular in main population and are one of the main

cause of disability in adult people.

Streszczenie

Autorzy pragnęli przybliżyć problematykę rehabilitacji neurologicznej w podstawowym

tylko zakresie, przedstawiając jej cele i metody ich osiągnięcia. W pracy uwzględniono

doniesienia o próbach wspierania procesu rehabilitacyjnego lekami oraz o najnowszych

metodach rehabilitacji ruchowej. Przedstawiono założenia mające stanowić podstawę

do tworzenia zespołów interdyscyplinarnych zajmujących się kompleksową opieką

nad pacjentem niesprawnym w wyniku choroby neurologicznej. W zarysie przedstawiono

program rehabilitacji w udarze oraz stwardnieniu rozsianym jako, że są to jednostki chorobowe

o dużym rozpowszechnieniu w populacji ogólnej oraz stanowią jedne z głównych

przyczyn niepełnosprawności wśród osób dorosłych.

Sheet Number 23 Page Number 23

26 kwietnia 2002 18:07 a2.tex

24 A. Członkowska, I. Sarzyńska-Długosz Nr 1

Zaburzenia neurologiczne często powodują czasowe lub stałe upośledzenie

funkcji, które przeszkadza w prostych czynnościach dnia codziennego oraz

w skomplikowanych aktywnościach intelektualnych czy .zycznych. Lekarze neurolodzyogr

ywają bardzo istotną rolę w zalecaniu rehabilitacji w celu uzyskania

maksymalnego powrotu funkcji. Właściwy dobór rodzaju rehabilitacji oraz czasu

jej przeprowadzenia stanowi istotnye lement w optymalizacji jakości życia pacjentów

z trwałymi de.cytami neurologicznymi i ich rodzin. Pomimo, iż uważa

się że rehabilitacja powinna rozpocząć się wkrótce po uszkodzeniu układu nerwowego

to wielu przewlekle chorych nigdy nie otrzymało właściwego postępowania

rehabilitacyjnego. Jeśli ci pacjenci otrzymaliby właściwy sprzęt rehabilitacyjnyoraz

odpowiednie ćwiczenia moglibydłużej funkcjonować niezależnie

od pomocyinn ych osób, oraz powrócić do życia społecznego [15].

Zaproponowana przez Światową Organizację Zdrowia (World Health Ogranisation

- WHO) de.nicja rehabilitacji mówi, że jest to kompleksowe postępowanie

w stosunku do osób niepełnosprawnych .zycznie lub psychicznie (na

skutek wad wrodzonych, chorób i urazów) mające na celu przywrócenie pełnej

lub możliwej do osiągnięcia sprawności .zycznej i psychicznej, zdolności do

pracy, zarobkowania i brania czynnego udziału w życiu społecznym. WHO stworzyła

również Międzynarodową Klasy.kację Zaburzenia, Upośledzenia Funkcji

oraz Niepełnosprawności (International Classi.cation of Impairment, Disability

and Handicap - ICIDH), która podaje de.nicje zaburzenia, upośledzenia funkcji

i niepełnosprawności oraz umożliwia zrozumienie wpływu choroby na niezależność

osobistą oraz integrację społeczną (Tab. I). Ustalenie stwierdzanego u pacjenta

stopnia zaburzenia funkcji pomaga identy.kować pacjentów, którzy mogą

odnieść największe korzyści z rehabilitacji [18, 22].

Zasadniczym celem rehabilitacji jest odtworzenie upośledzonych funkcji (w

maksymalnym możliwym zakresie) lub kompensacja funkcji bezpowrotnie utraconych.

Planowanie i zalecanie rehabilitacji dla pacjentów chorych neurologicznie

wymaga przeprowadzenia dokładnej oceny zaburzenia neurologicznego (naturalnyprze

bieg danego schorzenia, lokalizacja i rozprzestrzenienie uszkodzenia

w układzie nerwowym), określenia stopnia niesprawności wynikającego z osłabienia

funkcji poznawczych lub .zycznych oraz określenie wpływu stwierdzanej

niesprawności na funkcjonowanie pacjenta w środowisku. Wykorzystując otrzymane

w ten sposób informacje można ocenić rokowanie co do poprawyfunkcjonalnej

oraz zaplanować program rehabilitacji (jej rodzaj oraz intensywność).

Dla neurorehabilitacji bardzo istotne są aktualne badania w dziedzinie neurobiologii

nad powrotem do zdrowia po uszkodzeniu ośrodkowego układu nerwowego

oraz nad skutecznością terapii poprawiających szybkość oraz umożliwiających

całkowity powrót do zdrowia [15].

Sheet Number 24 Page Number 24

26 kwietnia 2002 18:07 a2.tex

Nr 1 25

Tabela I : Międzynarodowa Klasy.kacja Zaburzenia, Upośledzenia Funkcji oraz Niepełnosprawności

Table I : International Classi.cation of Impairment, Disabilitya nd Handicap

Zaburzenie Utrata lub nieprawidłowość psychologicznej, .zjologicznej lub anatomicznej

strukturylu b funkcji (podmiotowe i przedmiotowe objawy

uszkodzenia układu nerwowego np. niedowład kończyny dolnej)

Upośledzenia funkcji Ograniczenie lub brak (wynikający z zaburzenia) zdolności do wykonywania

czynności w sposób lub w zakresie normalnym dla osób

zdrowych (np. niemożność samodzielnego chodzenia wynikająca z niedowładu

kończyny dolnej)

Niepełnosprawność Ograniczenie lub uniemożliwienie prawidłowego wypełniania ról społecznych

stosownie do wieku, płci, pozycji społecznej i uwarunkowań

społeczno-kulturowych danej osoby wynikające z zaburzenia lub

upośledzenia funkcji (np. trudności w samodzielnym korzystaniu ze

środków transportu wynikające z niedowładu kończyny dolnej i niemożności

samodzielnego chodzenia)

Od wielu lat wiadomo, że połączenia nerwowe i mapyk orowe są stale remodelowane

przez naszą aktywność. Jeśli byśmy regularnie wykonywali złożone

czynności ruchowe to reprezentacja korowa mięśni biorących udział w tych

czynnościach uległaby powiększeniu. Dowodem na to są doniesienia: mówiące

o zwiększeniu się reprezentacji korowej mięśni palców lewej ręki (ale nie prawej)

u osób grających na instrumentach strunowych, czy praca przedstawiająca większą

czuciowo-ruchową reprezentację korową palców używanych przez osoby niewidome

podczas czytania pisma Braille'a [6]. W ostatnich latach zgromadzono

szereg innych dowodów naukowych potwierdzających, że plastyczność mózgu

dorosłego człowieka w dużym stopniu może być intensy.kowana przez szeroko

rozumianytrening [3, 11, 12].

Od pewnego czasu dyskutowana jest również skuteczność stosowania leków

i innych substancji czynnych w celu zwiększenia efektów rehabilitacji. Obserwacje

kliniczne niewielkich grup chorych wykazały skuteczność i bezpieczeństwo

stosowania niektórych pochodnych amfetaminy (dextroamfetamina) w celu

poprawyef ektów rehabilitacji ruchowej u pacjentów po udarze mózgu [19]. Norepinefryna

odgrywa ważną rolę w modulowaniu powrotu prawidłowych funkcji

ośrodkowego układu nerwowego, jednak systemowe podanie tego leku potencjalnie

może wywołać poważne efektyuboczne ze stronyukładu krążenia [15].

Aby zwiększyć stężenie norepinefryny, a zapobiec powstawaniu tych efektów

ubocznych stosowana jest lewodopa w postaci doustnej. W mózgu lewodopa

Sheet Number 25 Page Number 25

26 kwietnia 2002 18:07 a2.tex

26 A. Członkowska, I. Sarzyńska-Długosz Nr 1

jest metabolizowana do dopaminya następnie ulega konwersji do norepinefryny

w ok. 5%. Na obwodzie metabolizm jest zablokowanypoprzez inhibitor dekarboksylazy,

który nie przechodzi przez barierę krew-mózg. W badaniu na małych

grupach pacjentów wykazano większą skuteczność rehabilitacji ruchowej pacjentów

po udarze mózgu po zastosowaniu małych dawek lewodopy w porównaniu

do .zjoterapii po zastosowaniu placebo [16]. Innym lekiem, który może być skutecznyw

potencjalizacji efektów procesu rehabilitacyjnego może być piracetam,

który w badaniu na kilkunastoosobowych grupach pacjentów wykazał pozytywny

wpływ na efektyterapii mowyu pacjentów z afazją po udarze mózgu w stosunku

do pacjentów, którzy otrzymywali placebo [10]. Farmaceutyki o aktywności agonistów

receptorów dopaminergicznych mogą być skuteczne w rehabilitacji m.in.

pourazowych uszkodzeń mózgu poprzez korzystny wpływ na koncentrację uwagi,

zachowanie pacjenta czyinne funkcje poznawcze [17].

Natomiast lekarstwa o aktywności antagonistów katecholamin, jak haloperidol,

prazosyna czy klonidyna mają negatywny wpływ na powrót funkcji ruchowych

u zwierząt. Wzmocnienie aktywności neurotransmiterów hamujących

(GABA) za pomocą lekarstw takich jak diazepam, fenytoina czy fenobarbital

także redukuje powrót funkcji neurologicznych u zwierząt. W badaniu retrospektywnym,

pacjenci z udarem, którzy otrzymywali te grupy leków mieli słabszy

powrót funkcji ruchowych niż ci pacjenci, którzy ich nie otrzymywali [15].

Poprawa funkcjonalna jest uzyskiwana za pomocą złożonych programów rehabilitacyjnych,

zaś zaawansowanys zpitalnypr ogram rehabilitacyjnywy maga

stworzenia interdyscyplinarnego zespołu rehabilitacyjnego, składającego się z lekarza

neurologa i specjalistyr ehabilitacji medycznej, .zjoterapeuty, terapeutyzajęciowego,

logopedy, neuropsychologa, pracownika socjalnego i pielęgniarki (ze

znajomością tematyki rehabilitacji). Zespół winien współpracować z konsultantami

z innych dziedzin (ortopedą, psychiatrą, urologiem, kardiologiem, internistą

i innymi, w zależności od potrzeb) [1].

Lekarz, jako lider zespołu terapeutycznego de.niuje typ i naturalny przebieg

zaburzeń neurologicznych stwierdzanych u chorych, jest odpowiedzialny za koordynację

pracy zespołu, ustala realne cele rehabilitacji, zapewnia opiekę lekarską,

szczególnie w celu zapobiegania i leczenia powikłań wynikających z niesprawności,

np. zakrzepicyży ł głębokich, zmian zapalnych [15].

Rolą .zjoterapeutyjes t dążenie do uzyskania maksymalnej poprawy sprawności

ruchowej, zdolności do samodzielnego poruszania się i redukcji wzmożonego

napięcia mięśniowego. Fizjoterapia obejmuje leczenie ruchem (kinezyterapię),

zabiegi .zykalne (.zykoterapię) i masaż. De.cyty ruchowe są niwelowane

bezpośrednio przez leczenie ruchem przy czynnym udziale pacjenta jeśli jest to

Sheet Number 26 Page Number 26

26 kwietnia 2002 18:07 a2.tex

Nr 1 27

możliwe lub w sposób biernyw przypadku chorych nieprzytomnych lub w ciężkim

stanie ogólnym. Bardzo istotny w rehabilitacji ruchowej jest element powtarzania

identycznych lub podobnych izolowanych ruchów, który przyczynia się

do poprawy wyniku rehabilitacji np. zwiększenie sprawności kończyny górnej

u pacjentów po udarze [3].

W rehabilitacji pacjentów neurologicznych stosowane są dwie główne metodyk

inezyterapii. Pierwsza z nich polega ćwiczeniach ułatwiających odtworzenie

normalnej funkcji neurologicznej, np. osobie z niedowładem kończyny górnej

poleca się wykonywać zadania prowadzące do zwiększenia efektywnego ruchu

tej kończyny. Druga z metod polega na kompensacji de.cytu neurologicznego

poprzez naukę technik adaptacyjnych wykorzystujących zachowane funkcje neurologiczne,

np. uczenie osobyz porażeniem lub niedowładem kończyny górnej

posługiwania się tylko jedną, zdrową kończyną górną. Zazwyczaj obie metody są

używane w programach rehabilitacyjnych [15]. Mimo przeprowadzania niejednokrotnie

prób porównujących skuteczność obu metod, nie wykazano w sposób

jednoznacznyprze wagi jednej metodynad drugą.

Szczególną formą pierwszej wymienionej przez nas metody kinezyterapii

jest terapia ruchowa wymuszona koniecznością (ang.: constraint-induced movement

therapy- CIMT). Polega ona na unieruchomieniu zdrowej kończyny górnej

i intensywnym ćwiczeniu kończyny niedowładnej [3, 14]. Celem tego postępowania

jest powtórne nauczenie pacjenta posługiwania się niedowładną kończyną.

Ten typ terapii możliwy jest do przeprowadzenia tylko u wysoce zmotywowanych

i doskonale współpracujących pacjentów, ponieważ unieruchomienie zdrowej

kończyny górnej początkowo zwiększa bezradność chorych i zależność od

innych osób [12]. Istnieją doniesienia wskazujące na dużą skuteczność wymuszonych

ćwiczeń niedowładnej wskutek udaru kończyny górnej oraz na wyraźną

poprawę sprawności tej kończynyw przewlekłej fazie choroby[11, 12, 21].

Terapeuta zajęciowy ma za zadanie naukę niezależności w wykonywaniu

przez pacjenta czynności dnia codziennego (ubierania, toalety, przygotowywania

posiłków, jedzenia) głównie poprzez poprawę sprawności kończyn górnych

i zadania manualne. Ponadto w ramach terapii zajęciowej muszą być uwzględnianie

inne problemyzwiązane z prawidłowym funkcjonowaniem pacjenta, a więc

takie czynności jak np.: przyjmowanie lekarstw, aktywność społeczna, prowadzenie

gospodarstwa domowego. Zaawansowane programyrehabilitacy jne mogą

nawet zawierać naukę wykonywania specjalnych zawodów, w których mogliby

pacjenci niepełnosprawni pracować zarobkowo [15].

Logopeda charakteryzuje i leczyzaburzenia funkcji mowyo raz dysfagię.

Ocena występowania dysfagii jest wskazana: u pacjentów, u których stwierdza

się kaszel, krztuszenie się lub zarzucanie treści pokarmowej do nosa podczas

Sheet Number 27 Page Number 27

26 kwietnia 2002 18:07 a2.tex

28 A. Członkowska, I. Sarzyńska-Długosz Nr 1

jedzenia, u chorych z dyzartrią oraz w przypadku rozpoznania choroby, w przebiegu

której często stwierdza się dysfagię (np. chorba neuronu ruchowego, miastenia).

Ocena ta powinna obejmować: charakterystykę zaburzeń neurologicznych

stwierdzanych u pacjenta, orientacyjne przyłóżkowe badanie zdolności połykania

zimnej wodyoraz video.uoroskopową obserwację przełykanych pokarmów

o różnych konsystencjach [13]. W przypadku stwierdzenia dysfagii zastosowanie

dietyog raniczającej się do pokarmów o odpowiedniej konsystencji, które mogą

być połknięte przez chorego bez aspiracji znacznie redukuje ryzyko wystąpienia

powikłań. Logopeda uczypacjenta technik poprawiających skoordynowane

połykanie i redukujących ryzyko aspiracji pokarmów [15].

Neuropsycholog de.niuje problemy poznawcze i zaburzenia emocjonalne

oraz stymuluje i monitoruje poprawę w zakresie tych funkcji. Zaburzenia poznawcze

i/lub emocjonalne są następstwem niemal każdego uszkodzenia mózgu,

Rehabilitacja pacjentów z zaburzeniami funkcji poznawczych (rehabilitacja kognitywna)

polega na maksymalnym usprawnianiu zdolności poznawczych. Praca

terapeutyczna powinna obejmować: funkcje językowe (mowę - terapia afazji,

czytanie, pisanie, liczenie), uwagę, spostrzeganie, pamięć, myślenie, zdolności

przestrzenne i konstrukcyjne oraz funkcje wykonawcze. Rehabilitacja chorych

z zaburzeniami emocjonalnymi (psychoterapia) polega na stosowaniu metod terapeutycznych

(indywidualnych i grupowych) mających na celu poprawę stanu

emocjonalnego chorego i jego najbliższych [17, 20].

Pielęgniarka należąca do zespołu rehabilitacyjnego, poza zabezpieczaniem

typowej opieki pielęgniarskiej stymuluje wykorzystywanie przez pacjenta umiejętności

uzyskanych podczas terapii w codziennych czynnościach oraz bierze

udział w terapii zaburzeń czynności zwieraczy.

Pracownik socjalnyuzupełnia plan wypisu, troszczysię o warunki socjalnobytowe

pacjenta [15].

Wszyscy członkowie zespołu rehabilitacyjnego uczestniczą w formowaniu

planu wypisu oraz biorą udział w przygotowaniu pacjenta i jego rodziny do

powrotu do domu.

Postępowanie rehabilitacyjne po udarze mózgu

Udar mózgu jest jedną z głównych przyczyn zgonów w Europie i stanowi

jedną z najważniejszych przyczyn niepełnosprawności w populacji ludzi dorosłych,

często prowadząc do trwałego inwalidztwa. Rehabilitacja stanowi długotrwałypro

ces rozpoczynającysię możliwie jak najwcześniej od momentu wystąpienia

udaru i trwającyró wnież po powrocie pacjenta do domu. Z tego powodu

chorzy z ostrym udarem powinni być hospitalizowani w oddziałach udarowych

Sheet Number 28 Page Number 28

26 kwietnia 2002 18:07 a2.tex

Nr 1 29

zapewniających zarówno specjalistyczne postępowanie diagnostyczno- terapeutyczne

jak i wczesną kompleksową rehabilitację pacjenta. Wcześnie wdrożona rehabilitacja

zapobiega występowaniu powikłań związanych z unieruchomieniem,

które stanowią ok. 20-35% przyczyn zgonów chorych z udarem. Współpraca

pielęgniarek i rehabilitantów pozwala na wydłużenie czasu rehabilitacji i wprowadzanie

elementów ćwiczeń, które są wykonywane przez pacjenta pod kontrolą

pielęgniarki [4, 5]. Zgodnie z założeniami neurorehabilitacji pacjent powinien

być stale pod opieką interdyscypilnarnego zespołu rehabilitacyjnego, a członkowie

tego zespołu powinni odbywać jeden raz w tygodniu spotkania, na których

odbywa się analiza postępów czynionych przez pacjenta oraz problemów związanych

z jego rehabilitacją (np. depresja, zespoły bólowe, zaburzenia funkcji

zwieraczy, zespół zaniedbywania połowiczego itp.) [9]. Pobyt w oddziale udarowym

sprawia, że zastosowane tam leczenie przyczynia się do uzyskiwania przez

pacjentów lepszych wyników w zakresie poprawy funkcji ruchowych oraz do

skrócenia okresu pobytu w szpitalu. Lepsze wyniki leczenia w oddziale udarowym

są osiągane u wszystkich grup pacjentów - niezależnie od wieku, płci czy

ciężkości udaru, dlatego też wszyscyc horzyz udarem powinni być hospitalizowani

w takich oddziałach [7, 8]. Jeśli pacjent wymaga dalszego postępowania

rehabilitacyjnego, dłuższego niż pobyt w ostrym oddziale, powinien (jeśli to

możliwe) być dalej usprawniany w oddziale rehabilitacyjnym, a pełna dokumentacja

postępów czynionych przez pacjenta powinna zostać przekazana dalej przez

każdego z członków zespołu rehabilitacyjnego [9]. Dalsza rehabilitacja powinna

być prowadzona również po wypisaniu pacjenta z oddziału rehabilitacyjnego

w sposób ambulatoryjny (jeśli istnieją poradnie rehabilitacyjne, a pacjent wymaga

dalszego usprawniania).

Rehabilitacja w stwardnieniu rozsianym

Pacjenci chorzyna stwardnienie rozsiane stanowią dużą grupę chorych wymagających

stałej opieki lekarza neurologa. Jest to choroba dotycząca przede

wszystkim młodych dorosłych, o przewlekłym przebiegu, w chwili obecnej o nieuleczalnym

charakterze oraz powodująca stopniowo narastającą niesprawność.

Stanowi ona jedną z głównych neurologicznych przyczyn niepełnosprawności

wśród młodych dorosłych [18]. Postępowanie rehabilitacyjne ma na celu pomóc

pacjentowi w zachowaniu jak największego stopnia niezależności przez jak najdłuższy

okres czasu. W przypadku stwardnienia rozsianego wymaga ono kompleksowego

podejścia do wielu problemów z jakimi borykają się chorzy. Zespół

rehabilitacyjny powinien uwzględniać w terapii wszystkie możliwe powikłania

Sheet Number 29 Page Number 29

26 kwietnia 2002 18:07 a2.tex

30 A. Członkowska, I. Sarzyńska-Długosz Nr 1

wynikające z choroby - tzn.: niedowłady, spastyczność, zaburzenia funkcji poznawczych,

zaburzenia emocjonalne, zaburzenia wzrokowe czy dysfunkcje zwieraczy.

W przypadku tej jednostki chorobowej istotne jest zarówno postępowanie

rehabilitacyjne ostre - rehabilitacja w warunkach szpitalnych po rzutach występujących

w naturalnym przebiegu choroby jak i przewlekłe czyli: rehabilitacja ambulatoryjna

mająca na celu utrzymywanie stałego poziomu sprawności chorych

lub rehabilitacja w szpitalu, gdy postępowanie ambulatoryjne nie przynosi oczekiwanych

rezultatów. Nadal jednak potrzebne są prospektywne wieloośrodkowe

badania porównujące różne metody postępowania rehabilitacyjnego w przypadku

chorych na stwardnienie rozsiane w celu ustalenia, która z metod jest najbardziej

skuteczna i określenia optymalnego czasu trwania terapii [2].

Podsumowując należałobypod kreślić, że temat rehabilitacji pacjentów cierpiących

na schorzenia neurologicznie na tym się nie kończy. Zawsze należy

bowiem pamiętać o innych jednostkach chorobowych wymagających kompleksowej

neurorehabilitacji - m.in. np. choroba Parkinsona, w której szeroki zakres

metod .zjo-, .zyko- i psychoterapeutycznych umożliwia przedłużenie okresu

sprawności psychoruchowej. Ponadto autorzy nie zajmowali się również szczegółowo

problemem bardzo rozległym jakim są urazy czaszkowo-mózgowe, coraz

częstsze wśród bardzo młodych osób jako następstwo m.in. wypadków komunikacyjnych.

Jest to zagadnienie nierzadko stanowiące złożony problem wielospecjalistyczny,

wymagający intensywnej opieki internistycznej, chirurgicznej,

neurologicznej i ortopedycznej.

Piśmiennictwo

[1] Adams H., Brott T., Crowell R., Furlan A. i wsp.: Guidelines for the manangement

of patients with acute ischemic stroke. A statement for healthcare profesionals

from a special writing group of the Stroke Council, American Heart Association.

Stroke, 1994, 25, 1901.

[2] Aisen M.L.: Justifying neurorehabilitation; A few steps forward. Neurology, 1999,

52, 8.

[3] Hummelsheim H.: Rationales for improving motor function. Curr Opin Neurol,

1999, 12, 697.

[4] Indredavik B., Bakke F., Slordhal S.A., Rokseth R. i wsp.: Treatment in combined

acute and rehabilitation stroke unit. Which aspects are more important? Stroke,

1999, 30, 917.

[5] Indredavik B., Slordhal S.A., Bakke F., Rokseth R. i wsp.: Stroke unit treatment:

long- term e.ects. Stroke, 1997, 28, 1861.

[6] Johansson B.B.: Brain plasticityand stroke rehabilitation; The Willis Lecture.

Stroke, 2000, 31, 223.

Sheet Number 30 Page Number 30

26 kwietnia 2002 18:07 a3.tex

Nr 1 31

[7] Jorgansen H.S., Kammersgaard L.P., Houth J., Nakayama H. i wsp.: Who bene-

.ts from treatment and rehabilitation in stroke unit? A community-based study.

Stroke, 2000, 31, 434.

[8] Kalra L.: The in.uence of stroke unit rehabilitation on functional recoveryf rom

stroke. Stroke, 1994, 25, 821.

[9] Kaste M., Palomäki H., Sarna S.: Where and how should elderlys troke patients

be treated? A randomized trial. Stroke, 1995, 26, 249.

[10] Kessler J., Thiel A., Karbe H., Heiss W.D.: Piracetam improves activated blood

.ow and facilitates rehabilitation of poststroke aphasic patients. Stroke, 2000, 31,

2112.

[11] Liepert J., Bauder H., Miltner W.H.R., Taub E. i wsp.: Treatment-induced cortical

reorganization after stroke in humans. Stroke, 2000, 31, 1210.

[12] Liepert J., Uhde I., Gräf S., Leidner O. i wsp.: Motor cortex plasticitydur ing

forced-use therapyi n stroke patients: a preliminarys tudy. J Neurol, 2001, 248,

315.

[13] Mann G., Dip P.G., HankeyG.J., Cameron D.: Swallowing function after stroke.

Prognosis and prognostic factors at 6 months. Stroke, 1999, 30, 744.

[14] Miltner W.H.R., Bauder H., Sommer M., Dettmers C. i wsp.: E.ects of constraintinduced

movement therapyon patients with chronic motor de.cits after stroke:

a replication. Stroke, 1999, 30, 586.

[15] Rowland L.P. (red.): Merrit's Neurology, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia,

USA, 2000.

[16] Scheidtmann K., Fries W., Müller F., Koenig E.: E.ect of levodopa in combination

with physiotherapyon functional motor recoveryafter stroke: a prospective,

randomised, double- blind study. Lancet, 2001, 358, 787.

[17] Stuss D.T., Winocur G, Robetson I.H. (red.): Cognitive Neurorehabilitation, Cambridge

UniversityPress, Cambridge, UK, 1999.

[18] Thompson A.J.: Neurological rehabilitation from mechanisms to management.

J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2000, 69, 718.

[19] Walker-Batson D., Smith P., Curtis S., Unwin H. i wsp.: Amphetamine paired with

physical therapyacc elerates motor recoveryafter stroke: further evidence. Stroke,

1995, 26, 2254.

[20] Walsh K.: Neuropsychologia kliniczna. PWN, Warszawa, 1998.

[21] Weiller C., Chollet K.J., Friston K.J., Wise R.J.S. i wsp.: Functional reorganization

of the brain in recoveryfrom striatocapsular infarction in man. Ann Neurol,

1992, 31, 181.

[22] World Health Organization: International: International classi.cation of impairments,

disabilities and handicaps. Geneva, WHO, 1980, 449.

Adres: II Klinika Neurologii, Instytut Psychiatrii i Neurologii

ul. Sobieskiego 9, 02-957 Warszawa

Sheet Number 31 Page Number 31

26 kwietnia 2002 18:07 a3.tex

32

Sheet Number 32 Page Number 32

26 kwietnia 2002 18:07 a3.tex

NEUROL. NEUROCHIR. POL. 2002, T. 36 (LII), Suplement 1, 33-39 33

Joanna Seniów

Rehabilitacja neuropsychologiczna z perspektywy

plastyczności mózgu

Z II Kliniki Neurologii Instytutu Psychiatrii i Neurologii w Warszawie

Kierownik: prof. dr hab. A. Członkowska

słowa kluczowe: rehabilitacja neuropsychologiczna, zaburzenia funkcji poznawczych, plastyczność

mózgu

key words: neuropsychological rehabilitation, cognitive de.cits, brain plasticity

Summary

Neuropsychological rehabilitation from the perspective of brain plasticity

- A clinical aspect of neuropsychological rehabilitation from the perspective of

brain plasticity is presented. The main principles of guided recovery of cognitive functions

are discussed. Some recommendations for practical therapy of brain-injured patients

with cognitive impairments are made.

Streszczenie

W artykule przedstawiono kliniczny aspekt rehabilitacji neuropsychologicznej rozważanej

z perspektywy plastyczności mózgu. Dyskutowane są główne zasady kontrolowanej

odbudowy funkcji poznawczych w trakcie procesu rehabilitacji. Proponuje się pewne rekomendacje

ważne przy tworzeniu programów terapeutycznych dla osób z zaburzeniami

poznawczymi spowodowanymi uszkodzeniem mózgu.

Podstawowym problemem dla profesjonalistów zajmujących się rehabilitacją

chorych z zaburzeniami poznawczymi i emocjonalnymi wynikającymi z uszkodzenia

mózgu jest poznanie podstaw naturalnego powrotu funkcji. Bez zrozumienia

tego zagadnienia oraz poznania mechanizmów oddziaływań rehabilitacyjnych

na funkcjonowanie pacjenta trudno mówić o rzetelnej ocenie wartości

poszczególnych metod terapii czy o ich ulepszaniu.

Sheet Number 33 Page Number 33

26 kwietnia 2002 18:07 a3.tex

34 J. Seniów Nr 1

Chociaż neuronalne procesyleżące u podłoża odbudowyfunkcji psychicznej

są intensywnie badane, stan wiedzy jest ciągle zbyt ograniczony. Neuropsycholodzykliniczni

angażując się w badania eksperymentalne z udziałem osób

z uszkodzeniem mózgu i na tej drodze gromadząc wiedzę na temat związku

mózg-zachowanie, mają m.in. duże oczekiwania wobec neurobiologii behavioralnej,

która w ostatnich dekadach ma wielki udział w wyjaśnianiu ciągle jeszcze

tajemniczych obszarów funkcjonowania mózgu, w aspekcie jego regulacyjnej roli

względem psychiki i zachowania człowieka.

W rozważaniach teoretycznych dotyczących rehabilitacji neuropsychologicznej

podkreśla się wagę odróżniania biologicznego, spontanicznego procesu odbudowyfunkcji

o przedchorobowej strukturze od funkcjonalnej adaptacji zachowania

chorego, mimo istniejących wybiórczych de.cytów.

Sądzi się często, że osobypo uszkodzeniu mózgu mogą uczyć się wykonywać

różne czynności, ale w odmienny sposób niż przed chorobą. Jednak przynajmniej

niektórzypa cjenci mają możliwość nabycia umiejętności wg wzorca

przedchorobowego. Od czego to zależy i kiedymożem ymó wić o odbudowie

funkcji a kiedyty lko o kompensacji funkcjonalnej? Są to pytania niełatwe, na

które nie umiemy jeszcze jasno i precyzyjnie odpowiedzieć.

Bazując tylko na obserwacjach czy eksperymentach behawioralnych (np. psychologicznych)

nie możemy jednoznacznie udowodnić, że odbudowa a nie kompensacja

funkcjonalna ma miejsce. Do tego potrzebne jest bardziej dokładne

monitorowanie procesów zachodzących w uszkodzonym mózgu człowieka, który

jest poddawany (lub nie) różnym oddziaływaniom terapeutycznym. Wykazanie,

że nastąpiła restytucja czynności wymaga .zycznych pomiarów tkanki mózgowej

i jej funkcji, a następnie udowodnienia, że neuroanatomiczna struktura regulująca

zaburzoną czynność jest aktywowana w chwili określonego zachowania.

Odróżnianie odbudowyod kompensacji ma oczywiście nie tylko znaczenie

poznawcze, teoretyczne W praktyce rehabilitacyjnej nastawienie na jeden czy

drugi proces ma zasadnicze znaczenie. Najprostszyprzy kład: chorego z głęboką

afazją i całkowicie uniemożliwioną ekspresją językową można uczyć alternatywnego

sposobu porozumiewania się albo prowadzić żmudny, a często niepewny

w efektach, proces odbudowyczy nności mówienia według wzorca przedchorobowego

lub nieco od niego odmiennego.

Założenie, że mózg dorosłego człowieka cechuje pewien stopień plastyczności,

gwarantującyprzy najmniej częściową rekonstrukcję zaburzonych funkcji,

Sheet Number 34 Page Number 34

26 kwietnia 2002 18:07 a3.tex

Nr 1 35

jest podstawą realistycznego optymizmu terapeutycznego, bazującego m.in. na

następujących założeniach ogólnych [1]:

1. Mózg ma dość duże możliwości samonaprawypop rzez przeorganizowanie

synaptyczne (co rozumie się m.in. jako zmiany w rozgałęzieniach dendrytowych

neuronów) powodujące zmiany we wzorcach połączeń synaptycznych.

2. Takie synaptyczne przeorganizowanie jest kluczowym mechanizmem każdego

procesu uczenia się, również tego odbywającego się w trakcie odbudowyczy

nności po uszkodzeniu mózgu.

3. Wszystko czego doświadcza chory po uszkodzeniu mózgu, stymulacja bodźcowa

wobec neuronalnych obwodów, kształtuje połączenia w ramach obwodów

funkcjonalnych odpowiadających za daną funkcję, wpływając na proces

zdrowienia.

4. Badania potwierdzają pewną możliwość regeneracji komórek nerwowych

(głównie w hipokampie) u osób dorosłych [2] oraz ukazują wpływ na proces

neurogenezyilości i jakości bodźców z otoczenia, odbieranych oraz przetwarzanych

przez podmiot (co udokumentowano na razie w eksperymentach na

zwierzętach [np. 3].

Z doświadczenia klinicznego wynika, że wśród chorych po uszkodzeniu

mózgu istnieje grupa zdrowiejąca spontanicznie, nawet bez uczestniczenia w programach

rehabilitacyjnych. Z drugiej stronysą chorzynie uzyskującyża dnej poprawy,

mimo intensywnej terapii. Trzecia grupa pacjentów to osoby, u których

obserwuje się poprawę funkcjonowania, choć wydaje się ona wyraźnie uzależniona

od oddziaływań rehabilitacyjnych. Chociaż takie rozróżnienie grup ma

charakter tylko opisowy, ukazuje w pewnym stopniu złożoność procesu zdrowienia

mózgu.

Biorąc pod uwagę aktualną wiedzę wydaje się, że odbudowa funkcji wskutek

biologicznego, spontanicznego procesu restytucji zależy głównie od takich

czynników jak:

- całkowita wielkość obwodu funkcjonalnego, któryuległ uszkodzeniu

- stopień gęstości połączeń wewnątrz danej sieci neuronalnej

- wielkość uszkodzenia [4].

Pewna niewielka liczba uszkodzonych komórek z danego obwodu funkcjonalnego

może być skompensowana spontanicznie (minimalna konieczna rezerwa

to ok. 15-20% zdrowych komórek w obwodzie funkcjonalnym - cyt. za: [1]),

ale proces odbudowyjes t zawsze szybszy i pełniejszy, jeśli dostarczana jest

zewnętrzna stymulacja zaburzonych sieci. Trening rehabilitacyjny może zatem

kształtować reorganizację neuronalną uszkodzonego mózgu, co udowodniono

Sheet Number 35 Page Number 35

26 kwietnia 2002 18:07 a3.tex

36 J. Seniów Nr 1

w wielu badaniach eksperymentalnych (w większości prowadzonych na zwierzętach

i dotyczących przede wszystkim systemów motorycznych oraz sensorycznych)

Reprezentacja mózgowa procesów poznawczych człowieka, takich jak np. pamięć,

język czy myślenie jest nieporównywalnie bardziej skomplikowana i mniej

poznana niż ma to miejsce w przypadku elementarnych systemów ruchowych czy

czuciowych. Ciągle zatem stawiane jest pytanie czy mechanizm odbudowy prostej

czynności np. motorycznej jest w swoich podstawowych zasadach podobny

w przypadku wyższych funkcji mózgowych. Istnieją dowody sugerujące, że obwodyfunkcjonalne

odpowiadające za czynności poznawcze są również podatne

na reorganizację i kompensację po uszkodzeniu mózgu, np. w badaniach nad powrotem

funkcji w afazji czuciowej Weiller i współautorzy[5] udokumentowali,

że remisja objawów afazji była połączona z obserwowalną plastyczną reorganizacją

kory, potwierdzoną za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego. To

samo zarejestrowali Seitz i wsp. [6] w przypadku afazji ruchowej przy uszkodzeniu

koryczoło wej. Na obecnym poziomie wiedzy nie możemyjedn ak prześledzić

szczegółowo zarówno przebiegu w sytuacji zdrowia jak i odbudowy wielu

najwyższych form poznania, choć możemy już analizować na poziomie neurobiologicznym

i psychologicznym niektóre procesy poznawcze lub ich wybrane

aspekty(n p. uwagę, funkcje językowe, pamięć, spostrzeganie, itp.).

Terapia neuropsychologiczna w przypadku zaburzeń poznawczych u osób

z ogniskową patologią mózgu jest oparta na ogólnym założeniu, że kierowany

dopływ specy.cznych bodźców zewnętrznych (kontrolowana stymulacja behawioralna)

prowadzi do wzmożenia procesu tworzenia nowych połączeń w uszkodzonej

sieci neuronalnej, co objawia się poprawą funkcjonowania chorego.

Oczywiście zdrowienie po uszkodzeniu mózgu nie jest zdeterminowane tylko

procesem biologicznym. Decyduje o nim również złożone współoddziaływanie

czynników psychologicznych i społecznych, takich jak: zdolność uczenia się,

strategie kompensacyjne, osobowość przedchorobowa, systemy wsparcia, stan

emocjonalny, motywacja, itd. Relatywny wpływ każdego z tych czynników zmienia

się w czasie; biologiczne procesyodb udowyma ją największe znaczenie we

wczesnym okresie, ale zmniejsza się ono z upływem czasu. Im dłuższy czas

upłynął od zachorowania tym większego znaczenia nabierają czynniki psychologiczne,

społeczne oraz rodzaj stosowanej terapii. Na pewnym etapie wczesnej

pracyterap eutycznej, nastawionej na odbudowę funkcji o wzorcu przedchorobowym,

często następuje plateau - wskaźnik poprawy już nie wzrasta. Wówczas

najczęściej zmienia się cel terapii, nastawiając się na kompensację w zachowaniu

trwałego de.cytu poznawczego, np. dotyczącego podzielności uwagi, zapamiętywania,

artykulacji, umiejętności pisania, itp. Terapia nastawiona na uczenie cho-

Sheet Number 36 Page Number 36

26 kwietnia 2002 18:07 a3.tex

Nr 1 37

rego stosowania strategii kompensacyjnych nie ma ograniczeń w czasie, zatem

nie kończysię wraz z biologicznym zdrowieniem mózgu. Może dawać korzystne

efektyna wet wówczas, gdy minęło kilka lat od zachorowania.

Wątpiącyw efektyrehabilitacji neuropsychologicznej przedstawiają czasem

argument, że do odbudowania funkcji poznawczej wystarczy naturalna, niespecy-

.czna stymulacja, jaką jest codzienna sytuacja życiowa chorego, zmuszająca go

do ćwiczenia mowy, zapamiętywania, uwagi, itp. Oczywiście bogate w bodźce

środowisko dostarcza niespecy.cznej stymulacji behawioralnej i ułatwia tworzenie

połączeń synaptycznych na bazie podstawowych mechanizmów uczenia się.

Jednak w wielu sytuacjach taka niespecy.czna stymulacja może powodować powstawanie

nieprawidłowych lub gorszych połączeń powodując tzw. „fałszywe”

kompensacje funkcjonalne.

W prawidłowo prowadzonej rehabilitacji bodźce (ćwiczenia) powinnyb yć tak

dobrane byakty wować połączenia prawidłowe a minimalizować błędne. Większą

poprawę uzyskuje się przy stosowaniu powtarzalnych czynności, bo powtarzalne

bodźce prowadzą do szybszej .nalizacji prawidłowego procesu uczenia się [7].

Niezwykle ważne jest kierowanie uwagi chorego na bodziec i ćwiczoną

czynność. Istnieją dowodyna to, że procesyuw agi wpływają bardzo istotnie

na aktywność synaptyczną i przyśpieszają procesy restytucji funkcji. W funkcjonalnych

badaniach neuroobrazujących obserwuje się wzmożony napływ krwi

do określonych obszarów korowych, modulowanyp rzez procesyuw agi. W mechanizmie

uwagi nawet przy imaginowanych czynnościach motorycznych aktywizują

się odpowiednie okolice czołowe, co wpływa na tworzenie się nowych

połączeń [8]. Nieuszkodzone obwodyuw agi, głównie te przedczołowe odpowiadające

za uwagę dowolną, są zwykle uważane za dobry predyktor efektów

rehabilitacji. Według wstępnych badań i obserwacji klinicznych czynność uwagi

jest podatna na ćwiczenia. W związku z tym, dzięki specjalnym technikom treningowym,

można wydłużać pojemność ciągłej uwagi, jej podzielności i dowolności,

co z kolei czyni bardziej efektywną terapię innych zaburzonych funkcji

poznawczych.

Za dość ważnyczy nnik prognostycznyzdro wienia uważa się zwykle też

wiek, przedchorobową sprawność poznawczą oraz świadomość de.cytów chorobowych.

Poza oczywistym faktem większej plastyczności mózgu dojrzewającego,

w mózgu człowieka dorosłego obserwowane są większe możliwości reorganizacji

po uszkodzeniu w zależności od wieku. Osobymłodsze mają na ogół lepsze

wskaźniki poprawy(n p. Teuber w 1975 roku udokumentował w badaniach żołnierzy

z zaburzeniami poznawczymi spowodowanymi urazami głowy, że chorzy

w wieku 17-20 lat poprawiali się lepiej niż grupa w przedziale 21-25 lat, która

Sheet Number 37 Page Number 37

26 kwietnia 2002 18:07 a3.tex

38 J. Seniów Nr 1

z kolei uzyskiwała większe sukcesy w terapii niż pacjenci w wieku 26 i więcej

lat - cyt. za: [1].

Istnieją pewne dowodyw skazujące, że inteligencja człowieka (sprawność

procesów poznawczych) i wykształcenie - wysoko ze sobą skorelowane - wspomagają

mózg niejako „zapasem”, którymoże być wykorzystanyw sytuacji uszkodzenia

lub w związku z procesami starzenia się (np. Grafman w1986 [9] potwierdził

w badaniach nad zdrowieniem osób z zaburzeniami poznawczymi po urazach

głowy, że przechorobowa inteligencja była pewniejszym czynnikiem przewidującym

poprawę niż lokalizacja i rozmiar uszkodzenia mózgowego (!).

Z perspektywy praktyki klinicznej wynika, że świadomość własnych de.cytów

jest krytycznym czynnikiem determinującym sukcesy w rehabilitacji. Bez

poczucia występowania i rozumienia nieprawidłowości w swym funkcjonowaniu,

pacjent nie podejmuje wysiłku, aby korygować błędy, nie koncentruje uwagi

na ćwiczeniach, co zwykle oznacza, że nie występuje u niego oczekiwana reorganizacja

zaburzonej aktywności (szczególnie wyraźnie można to obserwować

u chorych z anozognozją, zespołem zaniedbywania połowiczego, afazją czuciową

oraz z zaburzeniem kontroli i programowania zachowania w wyniku lezji

przedczołowych).

Za ważny czynnik decydujący o efektywności rehabilitacji uważa się czas jej

wdrażania. Tuż po uszkodzeniu mózgu zniszczone układyneuro nalne mogą odradzać

się wg wadliwych wzorców lub rozpadać się bezpowrotnie. Niewykluczone,

że w przypadku rozłączonych sieci istnieje pewien okres krytyczny, w którym

prawidłowo dostarczana stymulacja jest warunkiem odbudowy układu. Zwykle

przyjmuje się, że terapia (zawsze zindywidualizowana i elastycznie prowadzona)

powinna być włączana jak najwcześniej, gdy tylko ustabilizuje się stan ogólny

chorego. Na ogół zalecana jest stymulacja w krótkich interwałach czasowych, aby

m.in. nie wywoływać negatywnego procesu hamowania przez nadmierne aktywizowanie

obwodów konkurujących, np. z przeciwległej półkuli.

Oczywistym jest, że neuropsycholog w oparciu o swój warsztat diagnostyczny

nie jest w stanie (i nie jest to jego rola) ocenić stopnia zniszczenia

struktur mózgowych i stanu połączeń neuronalnych oraz monitorować proces ich

odbudowy.W tym zakresie musi oczekiwać wsparcia i współpracy ze strony innych

dziedzin, np. neuroradiologii, neuro.zjologii, itd. Być może w przyszłości

w klinice powszechnie będą dostępne metodyśled zenia zniszczenia neuronalnego,

pozwalające na oszacowanie czyis tnieje możliwość odtworzenia funkcji

wg wzorca przedchorobowego, czy też pozostaje tylko przyjęcie kompensacyjnych

strategii w rehabilitacji. Na razie jest to, przynajmniej w polskich warunkach,

kwestia futurystyczna.

Sheet Number 38 Page Number 38

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

Nr 1 39

Ogromna liczba chorych po uszkodzeniu mózgu oczekuje na efektywną

pomoc leczniczą. Ciągle rozszerzana wiedza o możliwościach plastyczności

mózgu, intensy.kowanej przez oddziaływania behawioralne, pozwala z pewną

nadzieją rozpatrywać możliwości odbudowywania utraconych wskutek uszkodzenia

mózgu umiejętności poznawczych. Wymaga to jednak ścisłej współpracy

wielu dziedzin zajmujących się badaniem nad układem nerwowym oraz połączenia

działań osób pracujących w dziedzinach teoretycznych z klinicystamipraktykami.

Piśmiennictwo

[1] Robertson I.H., Murre J.M.: Rehabilitation of brain damage: Brain plasticityand

principles of of guided recovery. Psychological Bulletin 1999, 125, 544-575.

[2] Eriksson P.S., Per.lieva E., Bjork-Eriksson, T., Alborn, A.M., Nordborg, C., Peterson,

D.A., Gage, F.H.: Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nature

Medicine 1998, 4, 1313-1317.

[3] Kemperman G., Brandon E.P., Gage F.H.: Enviromental stimulation of 129/svJ

mice causes increased cell proliferation and neurogenesis in the adult denate gyrus.

Current Biology1998, 13, 939-942.

[4] Murre J.M.J., Robertson, I.H.: Self-repair in neural networks: A model for recoveryfrom

brain damage. European Journal of Neuroscience 1995, 8 (supl.),

155.

[5] Weiler C., Isensee C., Rijntjes M., Huber, W., Muller S., Bier D., Dutschka K.,

Woods R.P., Noth J., Diener H.C.: Recoveryfrom Wernicke's aphasia: A positron

emission tomographic study. Annals of Neurology 1995, 37, 723-732.

[6] Seitz R.J., Huang Y., Knorr U., Tellman L., Herzog H., Freund H.J.: Large-scale

plasticityof the human motor cortex. Neuro-Report 1995, 6, 742-744.

[7] Asanuma H., Keller A.: Neuronal mechanism of motor learning in mammals.

Neuro-Report 1991, 2, 217-224.

[8] Stephan K.M., Fink, G.R., Passingham R.E., Silbersweig D., Ceballos-Baumann

A.O., Frith C.D., Frackowiak R.S.J.: Functional anatomyof the mental representation

of upper extremitym ovements in healthy subjects. Journal of Neurophysiology

1995, 73, 373-386.

[9] Grafman J.: The relationship of brain tissue loss volume and lesion location to

cognitive de.cit. Journal of Neuroscience 1986, 6, 301-307.

Adres: II Klinika Neurologii, Instytut Psychiatrii i Neurologii,

ul. Sobieskiego 9, 02-957 Warszawa

Sheet Number 39 Page Number 39

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

40

Sheet Number 40 Page Number 40

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

NEUROL. NEUROCHIR. POL. 2002, T. 36 (LII), Suplement 1, 41-60 41

Maciej Krawczyk, Marta Sidaway

Kliniczne efekty intensywnego leczenia ruchem

pacjentów po przebytym udarze mózgu

Z Oddziału Rehabilitacji II Kliniki Neurologicznej Instytutu Psychiatrii

i Neurologii

Kierownik: prof. dr hab. A. Członkowska

słowa kluczowe: udar mózgu, .zjoterapia

key words: Stroke (cerebral vascular accident) physiotherapy

Summary

Clinical e.ects of intensive physiotherapy in stroke patients - The present therapies

used for post stroke patients are often not e.ective. Many patients .nish the therapy

and are not able to function independently. This situation is not in line with the present

level of neurobiology: which states that function after focal lesion of C.N.S can be recovered.

Recently many studies have been undertaken which indicate the possibility of

cortical plasticity by intensive physiotherapy. The main aims of the study were to review

the e.cacy and application of Constraint Induced Therapy for post stroke patients in

a neurological rehabilitation ward and outpatient clinic. The group was selected from

the patients who were admitted into the clinic. The patients signed the agreement that

they could walk unaided and their a.ected arm could use a primitive grip. The patient's

una.ected arm was restrained using a sling for 5 hours per day for 15 consecutive days.

Also each patient had one hour per day of physiotherapy based on PNF and NDT Bobath

concepts. Patients were tested before and after the experiment using functional tests

(modi.ed Wolf Test) and testing of motor de.cit using Tests for the Quality of Movement

Patterns (by Bobath).

Seven patients were selected with an average time from stroke of 11 months. The

average age was 46 years. All patients completed the study without any adverse a.ects.

All patients increased their functional ability and decreased the motor de.cit of the

a.ected arm. The average increase in task function was 27%. The greatest average improvement

(40 %) was noted in chronic patients who su.ered from stroke more than 6

Sheet Number 41 Page Number 41

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

42 M. Krawczyk, M. Sidaway Nr 1

months previous. The experiment was completed without any major reorganisation of the

neurological ward and without additional expenditure. The small group of patients that

participated in this study indicates that this CI therapy should be utilised for a larger

amount of patients with greater neurological de.cits.

Streszczenie

Współczesna rehabilitacja pacjentów po udarze mózgu nie jest dostatecznie skuteczna

co powoduje, że jest to jeden z powodów ogromnej liczby chorych, którzy są

zależni od otoczenia. Sytuacja ta pozostaje w sprzeczności z aktualną wiedzą w zakresie

neurobiologii na temat możliwości odbudowy funkcji po ogniskowych uszkodzeniach

o.u.n. W ostatnich latach przeprowadzono szereg badań potwierdzających ogromne

zmiany plastyczne w ludzkim mózgu wywołane intensywną terapią ruchową. Celem badania

była ocena skuteczności i zastosowania Terapii Wymuszonej Koniecznością (ang.

Constrained Induced Movement Therapy) u pacjentów po udarze mózgu w warunkach

oddziału rehabilitacji neurologicznej i ambulatorium. Kwali.kowano kolejnych pacjentów

przyjmowanych do leczenia, którzy podpisali świadomą zgodę, potra.li samodzielnie

chodzić a ich niedowładna dłoń posiadała zdolność do prymitywnego chwytu. Pacjenci

mieli unieruchomioną za pomocą temblaka kończynę górną zdrową przez 5 godzin

dziennie w okresie następujących po sobie 15 dni roboczych. Dodatkowo jedna

godzina dziennie była poświęcana na indywidualną kinezyterapię opartą na koncepcjach

PNF i NDT-Bobath. Pacjenci byli zbadani przed i po zakończeniu eksperymentu

za pomocą testów funkcjonalnych dla kończyny górnej i testu de.cytu motorycznego wg

Bobathów. Zbadano 7 pacjentów. Ich średni czas od udaru to 11 miesięcy, średni wiek

46 lat. Wszyscy zakończyli eksperyment bez objawów niepożądanych. Wszyscy pacjenci

uzyskali poprawę funkcjonalną oraz zmniejszenie de.cytu ruchowego kończyny górnej.

Średnia poprawa funkcjonalna wyniosła 27% zadań testowych. Największą poprawę

(ponad 40 %) zaobserwowano u chorych chronicznych (> 6 miesiąca od udaru). Eksperyment

przeprowadzono bez ponoszenia dodatkowych kosztów i bez poważnych zmian

w organizacji pracy oddziału rehabilitacji neurologicznej. Mała liczba zakwali.kowanych

pacjentów sugeruje konieczność rozszerzenia i adaptacji TWK dla większej grupy

pacjentów, także z głębszymi de.cytami neurologicznymi.

Udar mózgu jest najczęstszą przyczyną trwałego inwalidztwa w populacji

ludzi powyżej czterdziestego roku życia w krajach wysoko uprzemysłowionych.

[6, 29]. W Polsce odsetek osób pozostających inwalidami po przebytym udarze

wynosi 70% w porównaniu do 50% w Europy Zachodniej. W grupie tej

utrzymują się utrwalone objawy neurologiczne uniemożliwiające prowadzenie

samodzielnej egzystencji co przekreśla podstawową zasadę szeroko rozumianej

rehabilitacji.

Rehabilitacja ruchowa jest integralną częścią szerszego procesu (obok rehabilitacji

funkcji poznawczych, rehabilitacji zawodowej i in.) i przywraca możliwo-

Sheet Number 42 Page Number 42

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

Nr 1 43

ści samodzielnego ruchowego funkcjonowania pacjentów we własnym środowisku

[18]. W 1995 została podpisana Deklaracja Helsingborska, której założenia

mówią między innymi, abydo 2005 roku 70% pacjentów, którzyprzeży li udar

mózgowy było samodzielnymi w podstawowych czynnościach życiowych [27].

Mimo szalonego postępu nauk neurologicznych na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu

lat, z niezrozumiałych względów jakość rehabilitacji ruchowej chorych

po przebytym udarze mózgu nie została znacznie ulepszona, poza nielicznymi

ośrodkami wysoce wyspecjalizowanych centrów rehabilitacji.

Fizjoterapia (kinezyterapia i .zykoterapia) po udarze mózgu ulega ciągłej

ewolucji. Wciąż jednak w części środowiska panuje przekonanie, iż po 6-12

miesiącach od incydentu pacjent osiąga plateau swoich możliwości motorycznych

[9, 13]. W wielu ośrodkach rehabilitacji .zjoterapia jest ukierunkowana

tylko na kompensację de.cytów, a nie na odtworzenie funkcji.

Wydaje się, że rehabilitacja intensywna, skupiona na odtworzeniu funkcji

[19, 21, 23, 33, 36, 37], prowadzona w oparciu o nowoczesne metodybazujące

na zjawisku plastyczności neuronalnej [m.in. Koncepcja Proprioceptywnego

Ułatwiania Nerwowo-Mięśniowego(PNF), [1] Koncepcja NDT - Bobath [5] jest

dzisiaj najczęściej stosowaną formą terapii w wyspecjalizowanych centrach rehabilitacji

neurologicznej.

Wiele ośrodków rehabilitacyjnych napotyka przeszkody ponieważ rehabilitacja

po udarze jest długotrwała i czasochłonna. Wymaga dużego zaangażowania

.nansowego oraz wytrwałości zarówno ze strony pacjenta i jego rodziny,

a także całego zespołu rehabilitacyjnego (.zjoterapeuta, lekarz, neuropsycholog,

pielęgniarka, terapeuta zajęciowyitd .). Tak więc proces .zjoterapii poudarowej

jest trudnyi stawia duże wymagania dla terapeuty. Często od niego zależyjakość

dalszego życia pacjenta. Szczególnie usprawnianie niedowładnych kończyn

górnych stanowi duży problem terapeutyczny (zarówno w okresie ostrym, podostrym

a szczególnie w chronicznym) i nie rzadko stanowi źródło .ustracji

pacjenta i terapeuty. Istotnym wydaje się, czy pacjent w procesie rehabilitacji

otrzymuje odpowiednią terapię, która odtworzy mu ruch, ale co ważniejsze przywróci

spontaniczne wykorzystanie kończyny w warunkach praktycznych.

Terapia Wymuszona Koniecznością

Do tej porymało jest potwierdzonych danych, że konwencjonalna .zjoterapia

i terapia zajęciowa upośledzonej kończyny górnej po udarze są skuteczne,

zwłaszcza u pacjentów chronicznych [9, 10, 12, 25, 33]. Nie dotyczy to jednak

Terapii Wymuszonej Koniecznością (TWK - termin angielski: Constrained

Induced Movement Therapy), która jako jedyna posiada empiryczne dowody

Sheet Number 43 Page Number 43

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

44 M. Krawczyk, M. Sidaway Nr 1

klinicznej skuteczności [12, 20, 33]. TWK można zde.niować jako strategię

aktywizującą porażone segmenty ciała pacjenta poprzez ograniczenie lub uniemożliwienie

używania zdrowych zdrowych segmentów.

TWK wpływa w większym stopniu na używanie przez pacjenta kończyny

górnej niedowładnej. Tłumaczą to dwa niezależne mechanizmy[3, 18, 21]: Po

pierwsze terapia wymuszona koniecznością zmienia niekorzystne kompensacje

i stwarza możliwości do wznowienia używania uszkodzonej kończyny. Odwraca

konsekwencje nieużywania wytworzone w okresie ostrym i podostrym choroby.

Po drugie ciągłe zwiększanie użycia kończyny gorszej, poprzez długotrwałe i powtarzane

praktyczne funkcje, pobudza rozszerzanie kontralateralnych korowych

ośrodków nadzorujących ruch oraz zaangażowanie ośrodków po stronie ipsilateralnej

[24, 38]. TWK wykorzystuje zmasowane praktykowanie funkcji w warunkach

naturalnych, aby w ten sposób wzbudzić zależne od ruchu funkcjonalne

zmianyw strukturach mózgu. Jest to silne bodźcowanie, które poprzez proces

uczenia wywołuje zmiany plastyczne w o.u.n [24, 33].

Zespół wyuczonego nieużywania (ang. Nonuse Syndrome)

PodstawyT WK pochodzą z badań prowadzonych na populacji małp, u których

czucie somatyczne zostało chirurgicznie zniesione w jednej kończynie górnej

poprzez przecięcie korzeni nerwowych (deaferentacja) [23, 33, 36]. Na początku

małpy próbowały wykorzystywać tę kończynę, ale z czasem zniechęcone

nieudanymi próbami i szeregiem niepowodzeń zaprzestawały jej używania.

Zwierzęta nie odzyskiwały funkcji mimo tego, że pozostawiona kończyna

była potencjalnie użyteczna. Niepowodzenia wpływały hamująco na motywację

i przyczyniły się do powstania „zespołu wyuczonego nieużywania”. Wykorzystanie

kończyny pozbawionej dopływu bodźców pobudzano jednak poprzez

unieruchomienie na pewien okres zdrowej kończyny przez zastosowanie podwieszki

(temblaka). Zwierzęta zaczynały używać wtedy kończyny gorszej i potra

.łyprzełamać zniechęcenie. Jednakże zbyt wczesne zdjęcie podwieszki ze

zdrowej kończynypo wodowało, że małpy ponownie rezygnowałyz używania

deaferentowanej łapy.

Wydłużenie w czasie unieruchomienia kończyny zdrowej na temblaku,

a także wzbogacenie poprzez technikę shaping dawało rezultatytr wałego przywrócenia

funkcji kończyny górnej gorszej. Shaping to powszechnie stosowana

technika, gdzie przedmiot zachowania, w tym przypadku ruch, jest doskonalony

powolnymi krokami o wzrastającej trudności. Pacjent jest nagradzany z entuzjastyczną

akceptacją za każdą poprawę i nigdy nie jest obwiniany, ani tym bardziej

karanyza niepowodzenia. Podstawową zasadą jest to, żebyutrzy mywać wzrost

Sheet Number 44 Page Number 44

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

Nr 1 45

motoryczności w małym zakresie powyżej już osiągniętego [18, 37]. Poprawa

funkcji kończyny uszkodzonej była permanentna i utrzymała się do końca życia

zwierzęcia.

Nieco odmienne badania eksperymentalne przeprowadzono na innej grupie

małp. Zaraz po deaferentacji, jeszcze w znieczuleniu unieruchamiano uszkodzoną

kończynę gorszą za pomocą podwieszki by uniemożliwić wczesne próby

ruchu i ewentualne niepowodzenia. Po uwolnieniu kończyny uszkodzonej po 3

miesiącach, zwierzęta były w stanie ją używać, a „zespół wyuczonego nieużywania”

w tej grupie nie wystąpił. Podobne doświadczenia wykonano na małpach

natyczmiast po urodzeniu i te badania także wykazały, że „zespół wyuczonego

nieużywania” nie jest spowodowany czynnikami somatycznymi [32].

W pierwszych miesiącach po udarze mózgu pacjenci odczuwają niechęć do

intensywnej rehabilitacji (niezrozumienie choroby, szok, zespoły bólowe, duże

wymagania terapeuty, depresja itd.), które powodują, że chorzy zaczynają z czasem

zastępować utraconą funkcję wykorzystywaniem tylko lepszej kończyny górnej.

Bezpośrednią przyczyną tego jest nie tylko niedowład, ale także doznawanie

porażek i niepowodzeń [23, 28, 33]. Pacjent zachęcanyjes t w tym czasie przez

inne osoby do używania kończyny lepszej. Tak najprawdopodobniej wygląda mechanizm

powstania „zespołu wyuczonego nieużywana” po udarze mózgu. [schemat

1, 2].

Badania na małpach dowiodłyże reorganizacja kortykalna jest związana

z efektem TWK. Potwierdzono więc odkrycia Merzenicha i współpracowników

[22], że reprezentacje czuciowe i ruchowe pól korowych mogą być mody.kowane

przez dopływ bodźców w trakcie doświadczeń uczenia się, a także po uszkodzeniu

mózgu [16]. Jeżeli człowiek powtarza pewną trudną wyuczoną czynność

regularnie to powiększysię jego korowa reprezentacja dla części ciała, która

w tym uczestniczy. Zostało to zaobserwowane u muzyków grających na instrumentach

strunowych u których reprezentacja korowa uległa powiększeniu dla

palców lewej dłoni. Podobnie powiększa się korowa reprezentacja palców ludzi

niewidomych (czytanie alfabetu Brailla) i co więcej reprezentacja ta zmienia

się w zależności od stosowania wzorca ruchu [30]. Dzięki postępowi metod

diagnostycznych, a szczególnie sposobów nieinwazyjnego obrazowania mózgu

wykonano do tej pory dość dużo badań na ludziach m.in. po udarach mózgu

przed i po TWK.

Liepert i wsp. [21] opublikowali istotne wyniki badań które dotyczyły reorganizacji

ludzkiej kory ruchowej wywołanej .zjoterapią w stanie chronicznym

(>6 mies. ) po udarze mózgu. 13 pacjentów z niewładną dłonią było poddanych

TWK. Sporządzono mapę reprezentacji ruchowej dłoni w obu półkulach.

Sheet Number 45 Page Number 45

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

46 M. Krawczyk, M. Sidaway Nr 1

Sheet Number 46 Page Number 46

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

Nr 1 47

Po 12 dniach terapii kora generująca ruch dłoni w uszkodzonej półkuli powiększyła

się, niemal dorównując powierzchnią korze ruchowej nieuszkodzonej półkuli.

Przesunięcie się środka mapyk orowej generującej ruch w chorej półkuli

może świadczyć o zmianach plastycznych polegających na kompensacyjnym zaangażowaniu

pól sąsiadujących z ogniskiem uszkodzenia. Po 6 miesiącach od

zakończenia 12 dniowego treningu sprawność ruchowa dłoni nie pogorszyła się.

W badaniach tych po raz pierwszy wykazano utrwaloną na tak długi okres czasu

zmianę funkcji korymózgu powiązaną z poprawą funkcji ruchowych wywołanych

.zjoterapią.

Terapia Wymuszona Koniecznością w swojej wersji pierwotnej ogranicza

używanie kończyny górnej lepszej poprzez jej unieruchomienie i uaktywnienie

w ten sposób kończyny gorszej przez minimum 2 tygodnie, poprzez dawanie dużej

ilości różnorodnych zadań motorycznych. Trening gorszej kończyny zwykle

zawiera behawioralną technikę zwaną z angielskiego shaping. Badania wykazują,

że terapia ta powoduje dużą poprawę funkcji motorycznych już po czasie

2 tygodni. Efekty terapii utrzymują się na wiele miesięcy po jej zakończeniu,

a co więcej są one przenoszone na życie codzienne. Przegląd wielu metod terapii

wskazuje na to, że TWK reprezentuje jedną z niewielu koncepcji rehabilitacji,

eksperymentalnie kontrolowanych, której efekty terapeutyczne można przełożyć

na otaczające nas środowisko. W 1979 r ukazał się artykuł „Usprawnianie po

udarze: On może, ale czyk orzysta” [2]. Zauważono różnicę pomiędzyzdolnościami

pacjenta prezentowanymi w klinice rehabilitacyjnej, a tym co wykorzystuje

z tego w życiu codziennym (w warunkach domowych). Stwierdzono, że

czynności dnia codziennego które obserwowano w klinice nie były wykonywane

w 25-45% poza kliniką. Mimo tych i kilku kolejnych spostrzeżeń nie poczyniono

dalszych wnikliwych obserwacji i badań. Uznawano wręcz, iż prowadzenie

rehabilitacji po okresie podostrym ma bardzo małe szansę na powodzenie. Kilku

autorów [3, 17, 20, 33] przedstawiało dowodyna to, iż takie myślenie jest niezasadne

i rozwój motoryki funkcjonalnej jest możliwy po tym czasie. Kolejne

badania nad TWK dowiodły, iż odtwarzanie ruchu może postępować znacznie

powyżej 12 miesiąca od udaru.

Kryteria uczestniczenia w TWK są zależne od laboratoriów, które się tym

zajmują.Według większości kryteriów pacjenci uczestniczący w tej terapii muszą

mieć odpowiednią ruchomość w stawach: zgięcie czynne w stawach śródręcznopaliczkowych

10 stopni i minimum 20 stopni wyprostu w stawie promieniowonadgarstkowym

k.g. niedowładnej. Pacjenci powinni zachowywać dobrą równowagę

w staniu, bezpiecznie chodzić z temblakiem, samodzielnie wstawać oraz

chodzić po schodach. PróbyT WK byłyró wnież podjęte na grupie pacjentów

Sheet Number 47 Page Number 47

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

48 M. Krawczyk, M. Sidaway Nr 1

z nieprawidłowymi reakcjami równoważnymi, pacjentami na wózkach, pacjentami

o mniejszej ruchomości niż wymagana itp. [33]. Jakiekolwiek działania

terapeutyczne pod nadzorem w klinice mają sens tylko wtedy, gdy pacjent próbuje

wykorzystywać swoją dotkniętą dłoni w środowisku domowym. Przed rozpoczęciem

terapii kilkukrotne wyjaśniano chorym ich rolę, jako warunkującą

powodzenie. Pacjent musi być dobrze uświadomiony co do charakteru terapii

i dobrowolnie zgodzić się na unieruchomienie lepszej kończyny górnej.

Terapia Wymuszona Koniecznością (TWK), została nazwana i poddana badaniu

od 1986 roku przez Wolfa [36]. Pierwszym ośrodkiem zajmującym się

tym zagadnieniem był Uniwersytet Alabama w Birmingham w stanie Alabama

w USA, a zwłaszcza zepól Tauba, któryp rzeprowadził wiodące doświadczenia

na ten temat. Zasadniczym wynikiem badań była poprawa jakości ruchu i przede

wszystkim ilości używania dotkniętej kończyny w warunkach domowych u pacjentów

chronicznych po udarze mózgu [23, 33].

Wolf jako pierwszypróbo wał zastosować TWK do usprawniania osób po

udarze [36]. W badaniach uczestniczyło dwadzieścia pięć osób. Wszyscy doznali

uszkodzeń mózgu przynajmniej 1 rok wcześniej. 16 doznało incydentu

udarowego, a 5 urazów czaszkowo-mózgowych. Stabilizator noszony był przez

całydzień z wyjątkiem 30 min. dziennie przeznaczonych na ćwiczenia skierowane

na kończynę gorszą i czasu snu. Podczas terapii było stosowanych 21

zadań motorycznych. Rezultaty badań (dokonywanych 6-10 h przed rozpoczęciem

terapii po 1 tyg. terapii, po 2 tyg. terapii, i 4 razy w roku od czasu terapii.)

wykazały znacząca poprawę w 19 na 21 zadań motorycznych.

Taub jako pierwszyz aczął, wprowadzać TWK do pacjentów chronicznych.

Pierwsza próba dotyczyła 9 pacjentów po udarze mózgu (od 1 roku do 18 po

incydencie). Kryteria doboru były zbliżone do tych z badań Wolfa. Czterech

pacjentów było w grupie eksperymentalnej a 5 w grupie kontrolnej. Ci, którzy

byli włączeni do grupy eksperymentalnej mieli unieruchomioną lepszą kończyną

górną na okres 12 dni. Poprzez ten czas badanynosił temblak przez całyd zień

oprócz momentów kiedyn p. mogło być to niebezpieczne. Przed rozpoczęciem

badań było uzgodnione z pacjentem, że będzie on miał temblak przez co najmniej

90% czasu kiedypozos taje „na nogach” (bez nocy). Osobyz grupyk ontrolnej

byłyk ierowane, abysw oją uwagę skupiły na gorszej kończynie górnej i byli poddani

byli ćwiczeniom 2 razy dziennie z wykorzystaniem aktywnego ruchu lub

poruszania kończyną upośledzona. Otrzymali też zestaw ćwiczeń zwiększających

zakres ruchu do samodzielnego wykonania z użyciem lepszej kończyny górnej.

Wyniki wskazywały na dużą poprawę funkcji ruchowych pacjentów eksperymentalnych

i brak znamiennej poprawy u pacjentów z grupy kontrolnej [33, 34].

Sheet Number 48 Page Number 48

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

Nr 1 49

Co więcej, badania po 2 latach od czasu zastosowania TWK wykazały utrzymanie

tych wyników.

Kolejne badania robione przez tę samą grupę badających miały już zmody

.kowane protokołyba dawcze. Wyróżniono różne grupyb adawcze po to, aby

lepiej zaobserwować zespół „wyuczonego nieużywania” [33, 37]:

1. Trening obejmował pacjentów z unieruchomioną temblakiem kończynę górną

lepszą i poddanych metodzie shaping.

2. Trening obejmował pacjentów z rękawicą jednopalcową ( typu bokserska)

założoną na lepszą rękę na 90% dnia „chodzonego” (bez nocy) zamiast

temblaka i poddanych metodzie shaping. Rękawica nie ograniczyła całkowicie

użycia kończyny górnej lepszej ale umożliwiała uczestnictwo w badaniu

pacjentów chodzących niepewnie, co w razie upadku dawało możliwość

podparcia, czego nie zapewniał temblak. Wyniki badań wykazały, że terapia

z unieruchomieniem ręki lepszej przez użycie rękawicy sprawiła również

poprawę funkcji.

3. Trening wg zasad shaping przez 6 h dziennie przez 10 kolejnych dni bez unieruchomienia

kończyny górnej lepszej. Pacjenci byli zachęcani do używania

kończynygorszej poza kliniką. Pacjenci nie osiągnęli poprawyw funkcji

przeniesionej na sytuacje dnia codziennego i wyniki były gorsze w porównaniu

do grup poprzednich.

4. Intensywna .zjoterapia przez 10 kolejnych dni. Pacjenci ci przez 6 h dziennie:

1 h terapii w wodzie, 2 razy45 min konwencjonalnej .zjoterapii (PNF,

izokinetyczne ćw. o progresywnym oporze itd.), 2 razy po 45 min ćwiczeń

zadaniowych z przerwana posiłek i małymi przerwami w ćwiczeniach na

odpoczynek.

Poprawa w grupie badanej 2, 3, 4 nie preferowała statystycznie żadnej techniki

i była ekwiwalentna do poprawy w grupie 1. Po dwóch latach od treningu grupy

2, 3, 4 wykazały mały spadek funkcji kończyny górnej, jednakże najmniejsze

pogorszenie spośród nich wykazała grupa 2. Zapewne osiągnięte zadowalające

wyniki w badaniach Tauba i współp. w porównaniu do poprzednich badań, osłabiłynieznacznie

siłę TWK i pozwoliły na ponowne skłonienie się w kierunku

„terapii konwencjonalnej”, która jednak w tym przypadku odróżniała się dużą

intensywnością od stosowanej na co dzień terapii w oddziałach neurologicznych.

Nie należy zapomnieć, że zmiana podwieszki na rękawicę zwiększyła wykorzystanie

kończyny lepszej, co z kolej i zmniejszyło utrzymanie długotrwałej

poprawyfunkcjonalności w przeciwieństwie do grupy 1.

Podobne badania z zastosowaniem temblaka i metodyshaping u pacjentów

chronicznych po udarze, przeprowadziło wiele ośrodków m.in. zespół Miltnera

Sheet Number 49 Page Number 49

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

50 M. Krawczyk, M. Sidaway Nr 1

[33], Flor i kilka innych ośrodków z USA i Europy Zachodniej [31]. Zachęcające

wyniki w dotychczasowych badaniach nad TWK przyczyniły się do tego,

że w 2000 roku w USA rozpoczęto narodowe badania kliniczne dotyczące zastosowania

tej terapii dla kończyn górnych u pacjentów w okresie podostrym po

udarze mózgu [33].

Pacjenci w tych badaniach w większości osiągnęli zdecydowaną poprawę

funkcji [36]. Badania nie zakończyłysię na tym etapie. Naukowcyz Washington

UniversitySc hool of Medicine przeprowadzili pilotażowe badania z zastosowaniem

TWK na grupie pacjentów w fazie ostrej po udarze (po dwóch tygodniach

od udaru) [33]. U chorych tych stosowano terapię w odmiennym dotąd wymiarze

czasowym: przez 5 dni w tygodniu, 2 godziny dziennnie (terapia indywidualna

skoncentrowana na zadaniach funkcjonalnych gorszej ręce), przez okres

2 tygodni. Pacjent przez 6 godzin dziennie dodatkowo nosił na lepszej ręce

miękką rękawicę. Terapia w tym wczesnym okresie po udarze wzbudza wiele

kontrowersji, jednakże TWK wydaje się zasadną metodą poprawiającą wczesną

sensomotorykę gorszej kończyny górnej, kiedy tradycyjne metody często

przyczyniają się do rozwoju strategii kompensacji zamiast odtwarzania funkcji

w niedowładnej kończynie. Grupa pacjentów uczestniczących w grupie eksperymentalnej

wykazała lepsze wyniki w testach i co za tym idzie większą niezależność

w czynnościach życia codziennego w porównaniu z grupą kontrolną. Żaden

z pacjentów nie zrezygnował w trakcie terapii, co może świadczyć, że zwykle

występujące momentyfr ustracji, zniechęcenia zostałyzas tąpione procesem podejmowania

prób motorycznych (rozwiązywania problemów motorycznych pod

okiem terapeuty). Wydaje się, że wczesne zastosowanie „dostosowanej” TWK

może: zminimalizować zespół „wyuczonego nieużywania” a więc nie dopuścić

do zmian behawioralnych zanim one się pojawią [11].

Taub i współ. rozpoczęli w 1999 roku badania nad TWK w niedowładach

kończyny dolnej u chronicznych pacjentów po udarze mózgu [33]. Badani pacjenci

reprezentowali szerokie spektrum niezdolności ruchowej, od chorych z trudem

poruszających się z pomocą drugiej osoby, do mających umiarkowane problemy

z koordynacją. Terapia charakteryzowała się zmasowaniem praktycznych

zadań dla kończyn dolnych trwającym 7 godzin dziennie z godzinną przerwą

przez okres 3 tygodni. Trening zadaniowyb ył stosowanyw g. zasadyshaping.

W przypadku chodu, wyuczone wzorce motoryczne we wczesnym okresie po

uszkodzeniu („wyuczone złe używanie”) jest zwykle trudno pokonać.

Jak widać TWK znajduje zastosowanie w coraz nowszych obszarach między

innymi w terapii nóg po przebytym udarze, po przebytym urazie czaszkowomózgowym,

po złamaniu szyjki kości udowej, w bólach fantomowych itd. Zważywszy

na temat artykułu warto byłoby również wspomnieć o zastosowaniu

Sheet Number 50 Page Number 50

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

Nr 1 51

TWK w terapii afazji u pacjentów po udarze mózgu. Prowadzone badania świadczą,

że taki typ intensywnej terapii wpływa na poprawę funkcji programowania

mowy[14].

W ostatnich latach pojawiłysię badania z zastosowaniem zmody.kowanej

TWK. Przyczyny inspirujące do mody.kacji terapii były dość rozległe m.in.:

braki .nansowe i personalne, problemyadminis tracyjne, uznanie tej terapii za

zbyt obciążającą przez niektórych pacjentów i terapeutów i inne. Przeprowadzone

m.in. przez Page i wsp. pilotażowe badania, stosują zmody.kowaną formę TWK

[26]. Pacjenci zostali poddani usprawnianiu na okres 10 tygodni podczas, którego

3 razy w tygodniu otrzymywali 1/2 h terapii zajęciowej i 1/2 h .zjoterapii

(80% terapii była skoncentrowana na PNF, technikach dostosowanych do czynności

dnia codziennego i 20% na technikach kompensacyjnych z użyciem kończyny

górnej lepszej z asystą kończyny gorszej.). Oprócz tej terapii, kończyna

górna lepsza była unieruchomiona na 5 h dziennie w okresie dużej używalności,

każdego dnia z wyłączeniem weekendów.

Wyniki badań zmody.kowanej TWK w porównaniu do grupy kontrolnej,

u której zastosowano w tym samym okresie czasu (10 tygodni) jedynie terapię

tradycyjną (3 razy w tygodniu w l h .zjoterapii i terapii zajęciowej) wypadły

dużo lepiej na korzyść tej pierwszej. Chorzy, u których dodatkowo została unieruchomiona

kończyna górna uzyskali znaczną poprawę funkcjonalności m.in.

jakości ruchu i ilości jej wykorzystania. Grupa kontrolna nie wykazała poprawy

w tym zakresie.

Badania te wprowadziłyno we spojrzenie na możliwości wykorzystania TWK

w nieco zmienionej formie. Jest to być może dla wielu ośrodków i pacjentów

bardziej realna forma terapii różniąca się od „klasycznego modelu” TWK.

Cel badania

Celem badania w II Klinice Neurologicznej Instytutu Psychiatrii i Neurologii

w Warszawie było zastosowanie TWK w warunkach oddziału rehabilitacji

neurologicznej i poradni rehabilitacji neurologicznej, a także ocena skuteczności

terapii. Celem badania było także zdobycie doświadczenia po to, aby w przyszłości

zastosować terapię w praktyce klinicznej na większej niż dotąd grupie

chorych.

Metoda

Czas badania wyniósł 21 dni w tym 15 dni terapii rozdzielonych dwoma

weekendami. Chorzymieli unieruchomioną lepszą kończynę górną przez 5 godzin

dziennie za pomocą temblaka. Podczas 6 godzin leczenia pacjenci otrzymywali

60 min. .zjoterapii indywidualnej nakierowanej na odtworzenie funkcji

Sheet Number 51 Page Number 51

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

52 M. Krawczyk, M. Sidaway Nr 1

Tabela I : Dane podstawowe o chorych

Table I : Patients - basic data

Lp

No

Płeć

Sex

Wiek

Age

Czas od udaru

Time from stroke

Osoba 1

Patient #1 K 27 18 mies.

Osoba 2

Patient #2 K 68 5 mies.

Osoba 3

Patient #3 K 45 12 mies.

Osoba 4

Patient #4 K 62 1 mies.

Osoba 5

Patient #5 K 50 2 mies.

Osoba 6

Patient #6 M 44 6 mies.

Osoba 7

Patient #7 M 23 36 mies.

w segmentach niedowładnej połowyciała (z wykorzystaniem elementów Koncepcji

PNF i NDT Bobath ), minimum 2 godzinyterapii zajęciowej skoncentrowanej

na rozwiązywaniu zadań praktycznych pod nadzorem terapeuty zajęciowego.

W pozostałym czasie pacjent samodzielnie (pod nadzorem terapeuty)

doskonalił praktycznie umiejętności motoryczne. Chorzy zakwali.kowani do badań,

przed rozpoczęciem terapii i po jej zakończeniu zostali zbadani za pomocą

zmody.kowanego testu WMFT [22, 23, 36] zawierającego 30 zadań motorycznych

związanych z czynnościami życia codziennego (tabela 2) oraz za pomocą

testu de.cytów motorycznych wg. Bobathów. [5] Wszyscy chorzy otrzymywali

przed badaniem regularną .zjoterapię.

Wyniki

Badania pilotażowe zakończyło 7 chorych. Wszyscy pacjenci, którzy zakończyli

terapię wykazali poprawę .inkcjonalną (tabela III, IV, V). Pośród pacjentów,

którzyna początku badania otrzymali poniżej 15 pkt. (czyli 50% punktów

i poniżej) nastąpiła największa poprawa. Pacjenci ci byli ponad 6 mieś, od udaru

i średnia poprawa funkcjonalna w wyniosła średnio ponad 40% zadań testowych,

Fakt iż wszyscybada ni niezależnie od czasu, któryup łynął od choroby

wykazali poprawę dowodzi, że terapia była efektywna. Na pytanie jak trwałe są

Sheet Number 52 Page Number 52

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

Nr 1 53

Tabela II : Test funkcjonalny

Table II : Function test

Higiena osobista

Personal hygiene

1.

Mycie zębów

Brushing teeth

2.

Wytarcie ręcznikiem twarzy

Drying face with a towel

3.

Złożenie w kostkę ręcznika

Folding a towel

4.

Czesanie

Brushing hair

Przygotowanie napoju

Preparing a drink

1.

Nalanie wodydo czajnika

Pouring water into a kettle

2.

Wzięcie .liżanki z półki

Picking up a cup

3.

Nalanie wodydo .liżanki

Pouring water into a cup

4.

Zamieszanie łyżką w .liżance

Stirring a drink

5.

Podniesienie .liżanki do ust

Lifting a cup to the mouth

Przygotowanie posiłku

Preparing a meal

1.

Położenie na stół talerza i sztućców

Putting cutieryon the table

2.

Odkręcenie kurka od wody

Turning on a tap

3.

Napełnie garnka wodą

Filling up a pot with water

4.

Postawienie garnka na kuchenkę

Putting a pot on the stove

5.

Przelanie z garnka wodyn a talerz chochlą

Pouring water from the pot to the plate

Sheet Number 53 Page Number 53

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

54 M. Krawczyk, M. Sidaway Nr 1

Tabela II : C.d

Table II : Cont.

Ubieranie

Dreesing

1.

Założenie bluzyz suwakiem

Putting on a sweater with a zip

2.

Założenie koszuli z guzikami

Putting in a sweater with buttons

3.

Założenie bluzyp rzez głowę

Putting a jumper over your head

4.

Założenie butów

Putting shoes on

5.

Założenie butów i zawiązanie sznurówek

Putting on shoes and tying shoelaces

6.

Prasowanie

Ironing

a)

Samo prasowanie

onlyir oning

b)

chwycenie i puszczenie żelazka

picking up and lay ing down iron

Inne

Other

1.

Wybieranie numeru telefonicznego ręką niedowładną

Dialing telephone numbers

2.

Otworzenie drzwi kluczami Yale

Unlocking a door with a Yale key

3.

Zapalenie światła

Switching a light

4.

Podniesienie książki ze stołu

Picking up a book from a table

5.

Odwrócenie kartki nas stole

Turning over a page on the table

6.

Włożenie kartki do koperty

Putting a page in a envelope

7.

Przekładanie kartek w książce

Turning a page of a book

8.

Podniesienie monety10 gr

Picking up 10 gr (small coin)

9.

Podniesienie monety5 zł

Picking up 5 zł (larger coin)

Sheet Number 54 Page Number 54

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

Nr 1 55

rezultatybędzie można odpowiedzieć po wykonaniu kolejnych testów po 6 miesiącach

i l roku od eksperymentu. Wstępne wyniki sugerują aby poszerzyć grupę

badaną (większą liczbę pacjentów poddać terapii).

Tabela III : Wyniki testu funkcjonalnego

Table III : Results of function test

Procent

%

Różnica

%

Osoba 1

Patient #1 I bad. 40

II bad. 83 43

Osoba 2

Patient #2 I bad. 87

II bad. 97 10

Osoba 3

Patient #3 I bad. 27

II bad. 73 46

Osoba 4

Patient #4 I bad. 93

II bad. 100 7

Osoba 5

Patient #5 I bad. 93

II bad. 97 4

Osoba 6

Patient #6 I bad. 43

II bad. 90 47

Osoba 7

Patient #7 I bad. 13

II bad. 43 30

Dyskusja

Wiele ośrodków, które przeprowadziłybadania nad TWK na większej grupie

chorych wykazują, że terapia ta jest skuteczna i przyczynia się do odzyskiwania

Sheet Number 55 Page Number 55

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

56 M. Krawczyk, M. Sidaway Nr 1

Tabela IV: Wyniki testu de.cytu motorycznego dla dłoni i palców

Table IV : Results of .nger and palm motor de.cit test

Procent

%

Różnica

%

Osoba 1

Patient #1 I bad. 18

II bad. 27 9

Osoba 2

Patient #2 I bad. 41

II bad. 82 41

Osoba 3

Patient #3 I bad. 27

II bad. 59 22

Osoba 4

Patient #4 I bad. 45

II bad. 86 41

Osoba 5

Patient #5 I bad. 32

II bad. 50 18

Osoba 6

Patient #6 I bad. 9

II bad. 27 18

Osoba 7

Patient #7 I bad. 41

II bad. 41 0

utraconych funkcji motorycznych, a jej efekty utrzymują się po zakończeniu terapii

[36]. Niedawno opublikowane badania [15] potwierdzają, iż nieintensywna

terapia prowadzona powyżej 1 roku po udarze nie daje efektów. Opublikowane

badania dotyczyłyterapii kończynydolnej (funkcji chodu) grupy170 pacjentów

chronicznych (85 osób ćwiczyło konwencjonalnie z małą intensywnością,

a 85 nie ćwiczyło wcale i stanowiło grupę kontrolną). Rezultaty wykazały, że

pacjenci z grupybadanej nie osiągnęli znamiennej klinicznie poprawy. Bada-

Sheet Number 56 Page Number 56

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

Nr 1 57

Tabela V : Wyniki testu de.cytu motorycznego dla obręczy kończyny górnej i kończyny górnej (wg Bobathów)

Table V : Results of shoulder-girdle and upper extermitym otoric test

Poz. leżenie tyłem

Lying position

Różnica procentowa

Di.erence in percent

Poz. siad

Sitting pos.

Różnica procentowa

Di.erence in percent

Poz. stanie

Standing position

Różnica procentowa

Di.erence in percent

Procent

%

Procent

%

Procent

%

Procent

%

Procent

%

Procent

%

Osoba 1

Patient #1 I bad. 58 29 33

II bad. 71 13 58 29 54 21

Osoba 2

Patient #2 I bad. 79 92 88

II bad. 96 17 96 4 88 0

Osoba 3

Patient #3 I bad. 29 25 8

II bad. 75 46 50 25 54 46

Osoba 4

Patient #4 I bad. 96 83 79

II bad. 100 4 96 13 96 17

Osoba 5

Patient #5 I bad. 67 42 58

II bad. 71 4 63 21 75 17

Osoba 6

Patient #6 I bad. 42 21 21

II bad. 63 21 29 8 42 21

Osoba 7

Patient #7 I bad. 58 4 4

II bad. 75 17 33 29 25 21

Sheet Number 57 Page Number 57

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

58 M. Krawczyk, M. Sidaway Nr 1

nia poczynione nad TWK [27, 33, 34] wskazują, że osiągnięte efekty mogą być

długoterminowe, o czym świadczą pozytywne wyniki w testach po kolejnych

badaniach nawet 2 lata od terapii [37]. Potwierdzają one, że intensywna terapia

nakierowana na potrzebymotor yczne pacjenta, (odtwarzanie funkcji) oparta

o trwałe zmianyw strukturach korowych daje najlepsze efekty.

Obecne badanie dowiodło możliwości zastosowania Terapii Wymuszonej

Koniecznością w warunkach klinicznych bez ponoszenia dodatkowych kosztów

i środków. Mała liczba zakwali.kowanych do badania pacjentów sugeruje konieczność

poszukiwania innych technik terapii ruchem, które umożliwią korzystanie

z tej formy leczenia (TWK) także chorym z bardziej rozległymi niedowładami.

Wyciągnięte z niewielkiego jeszcze materiału badawczego wnioski

skłaniają do dalszego prowadzenia badań i doskonalenia terapii dla potrzeb

pacjenta.

Piśmiennictwo

[1] Adler S.S, Beckers D., Buck M.: PNF in Practice An Illstrated Guide 1993 pub

Springer-Verlag.

[2] Andrews K, Steward J.: Stroke Recovery: he can but does he? Rheumat. Rehabil.

1979; 18: 43-48

[3] Bach-y-Rita P.: Recovery from brain damage in humans. J. Neuro-Rehab. 1993;

6: 191-199.

[4] Bach-y-Rita P., Wicab Bach-y-Rita E.: Biological and psychosocial factors in recoveryfrom

brain damage in humans Can. J. Psychol. 1990; 44: 148-165.

[5] Bobath B. Adult Hemiplegia: Evaluation And Treatment, 3rd Edition 1990 pub.

Butterworth Heinemann.

[6] Członkowska A., Ryglewicz D., Weissbein T., Barańska-Gieruszczak M., Hier

D.B: A prospective Community-Based Study of Stroke in Warsaw, Poland. Stroke.

1994; 25: 547-551.

[7] Davis P., Taylor T.N., Tomer J.C.: Paper presented at the American Heart Association's

23rd International Joint Conference on Stroke and Cerebal Circulation

Davis, C.A, 1998.

[8] Davies P.M.; Steps to Follow: A Guide To Treatment Of Adult Hemiplegia. Springer

1985.

[9] De Pedro-Cuesta, Widen-Holmquiest L, Bach-y-Rita P. Evaluation of stroke rehabilitation

byrandomized controlled studies: a review. Acta Neurol. Scand. 1992;

86: 433-9.

[10] Dobkin B.H.: The economic impact of stroke. Neuro. 1995; 45(Suppl. 1): S6-S9.

[11] Dromerick A.W., Edwards D.F., Hahn M.: Does the Application of Constraint-

Induced Movement TherapyDur ing Acute Rehabilitation Reduce Arm Impariment

After Ischemic Stroke? Stroke 2000; 31: 2984.

Sheet Number 58 Page Number 58

26 kwietnia 2002 18:07 a4.tex

Nr 1 59

[12] Duncan P.W.: Synthesis of intervention trials to improve motor recovery following

stroke. Top Stroke Rehabilitation 1997: 3: 1-20.

[13] Ernst E.: A Review of stroke rehabilitation and physiotherapy. Stroke Vol 21, No

7, July1990: 1081-1085.

[14] Friedmann P. i wsp.: Constraint-Induced Therapyof Chronic Aphasia After Stroke

Stroke 2001; 31: 1621.

[15] Green J., Forster A., Bogle S., Young J.: Physiotherapy for patients with mobilityproblems

more than 1 year after stroke: a randomized controlled trial Lancet

2002; 359: 199-203.

[16] Jenkins W.M., Merzenich M.M.: Reorganization of neocortical representation after

brain injury: a neurophysiological model of the basis of recovery from stroke. Progr

Brain Res. 1987; 71: 249-266.

[17] Kopp B. i wsp.: Plasticityi n the motor related to therapy-induced improvement

after stroke. Neuroreport 1999; 10: 807-810.

[18] Krawczyk M.: Powrót Wybranych Funkcji Ruchowych u Chorych Po Przebytym

Udarze Mózgu. Rozprawa doktorska, AWF. Warszawa.2000.

[19] Kunkel A.: Constraint-Induced Movement Therapyf or Motor Recoveryin Chronic

Stroke Patients. Arch Phys Med Rehabil June 1999 Vol.80: 624-627.

[20] Lehmann J.F i wsp.: Stroke Does Rehabilitation A.ect Outcome? Arch Phys Med

Rehabil Vol 56, Sept 1975: 375-382.

[21] Liepert J.: Treatment-Induced Cortical Reorganization After Stroke in Humans.

Stroke 2000; 31: 1210-1216.

[22] Merzenich M.M.: Topographic reorganization of somatosensorycor tical areas 3b

and 1 in adult monkeys following restricted deaferentation. Neuroscience. 1983;

8: 33-55.

[23] Morris D.M. i wsp.: Constraint-induced movement therapyf or motor recovery

after stroke. NeuroRehabilititation 1997; 9: 29-43.

[24] Nudo, R.J, Friel K.M.: Cortical plasticityafter stroke: implications for rehabilitation.

Rev Neurol (Paris) 1999; 155: 9 713-717.

[25] Ottenbacher K.J., Jannel S.: The results of clinical trials in stroke rehabilitation

research. Arch Neurol; 1994; 50: 37-44.

[26] Page S.J. Modi.ed constraint-induced therapy: A raqndomized feasibility and ef-

.cacys tudy. Journal of Rehabilitation Research and Development; Washington;

Sep/Oct 2001 Vol38; 5: 583-590.

[27] red. A. Członkowska: Rehabilitacja po udarze. Neurologia i Neurochirurgia Polska

Supl.1 1997 T.31 Nr1 17-19.

[28] Russo S.C.: Hemiplegic upper extremityrehabi litation: a review of the forced-used

paradigm. NeurologyR eport 1995; 19: 17-22.

[29] Stegmayr B.: Stroke in the community. Umea University Medical Dissertations,

Umea 1996.

[30] Sterr A. i wsp.: Changed perceptions in Braille readers. Nature 1998; 391: 134-

135.

Sheet Number 59 Page Number 59

26 kwietnia 2002 18:07 a5.tex

60 M. Krawczyk, M. Sidaway Nr 1

[31] Stineman M.G., Maislin G., Fiedler R.C, Granger C.V: A prediction model for

functional recoveryin stroke. Stroke 1997; 28: 550-556.

[32] Taub E., Perrella P.N., Barre G.: Behavioral development following forelimb dea

.erentation on dayof birth in monkeys with and without binding. Science 1973;

181: 959-60.

[33] Taub E.: Constraint-induced movement therapy: A new family of techniques with

broad application to physical rehabilitation - a clinical review. Journal of Rehabilitation

and Development; Washington; Jul 1999: 237-251.

[34] Taub E.: Constraint-induced movement therapyand massed practices / response.

Stroke 2000 Vol 31; 4: 986-998.

[35] Taub E., Barro G., Heitman R., Grier H.C, Martin D.F.: E.ects of forelimb dea

.erentation during the midle prenatal period on motor development in monkeys.

Biomechanics VI Baltimore: UniversityP ark Press; 1977: 125-129.

[36] Wolf S.L: An Application of Upper-ExtremityCons traint-Induced Movement Therapyin

a Patient With Subacute Stroke. Physical Therapy; 1999 Vol 79; 9: 243-

262.

[37] Wolfgang H.R.: E.ects of Constraint-Induced Movement Therapyon Patients with

Chronic Motor De.cits After Stroke. A Replication Stroke.1999; 30: 586-592.

[38] Xiong J. i wsp.: Interregional Connectivityt o PrimaryMotor Cortex Revealed

Using MRI Resting State Images. Human Brain Mapping 1999; 8: 151-156.

Adres: Instytut Psychiatrii i Neurologii, ul. Sobieskiego 1/9, Warszawa

Sheet Number 60 Page Number 60

26 kwietnia 2002 18:07 a5.tex

NEUROL. NEUROCHIR. POL. 2002, T. 36 (LII), Suplement 1, 61-71 61

Joanna Lewin-Kowalik

Współczesne strategie badawcze w naprawie nerwów

obwodowych

Katedra i Zakład Fizjologii Śląskiej Akademii Medycznej

Kierownik: dr hab.n.med. Joanna Lewin-Kowalik prof. nadzw. ŚLAM

słowa kluczowe: nerw obwodowy, uszkodzenie, naprawa

key words: peripheral nerve, injury, repair

Summary

Modern strategies in peripheral nerves repair - The paper presents main research

trends focused on peripheral nerves regeneration. Modern surgery techniques in humans

require dissection of the nerve bridges, leading to extra mutilation of a patient. The recovery

of motor and sensory functions is also unsatisfactory. Therefore scientists are

looking for new materials and techniques capable of replacing injured nerve trunks as

well as of improving the reinnervation of target tissues. In this kind of experiments chambers

joining proximal and distal stumps of transected peripheral nerve are very useful.

Such chambers may also contain growth-promoting factors or glial cells supporting the

regrowth. Progress in molecular biology and biomaterials engineering will be probably

the most critical step to therapeutic intervention in nerve regeneration.

Streszczenie

Niniejsze opracowanie przedstawia najważniejsze kierunki badań nad regeneracją

nerwów obwodowych. Stosowane współcześnie techniki operacyjne u ludzi wymagają

pobierania mostków nerwowych co powoduje dodatkowe okaleczenie chorego. Odległe

wyniki powrotu funkcji ruchowych i czuciowych również nie są zadowalające. Dlatego

też poszukuje się sposobów pozwalających na zastosowanie materiałów pozwalających

zastąpić mostki nerwowe oraz takich, które są w stanie poprawić reinerwację tkanek docelowych.

W badaniach nad regeneracją nerwów obwodowych często używa się różnego

rodzaju komór łączących proksymalną i dystalną część przeciętego pnia nerwowego.

Sheet Number 61 Page Number 61

26 kwietnia 2002 18:07 a5.tex

62 J. Lewin-Kowalik Nr 1

Służą one także jako zbiorniki komórek bądź substancji stymulujących procesy odrostu.

Postęp w biologii molekularnej i inżynierii materiałowej będzie prawdopodobniej

kluczowy dla interwencji terapeutycznych w regeneracji nerwów obwodowych.

Uszkodzenia nerwów obwodowych oraz ich naprawa są jednym z poważniejszych

wyzwań stojących przed współczesną medycyną. W USA każdego

roku wykonuje się około 200 000 interwencji naprawczych w tym zakresie

[30]. Współczesne środowisko wielkoprzemysłowe jest źródłem urazów wielonarządowych

w tym urazów nerwów obwodowych. Urazy tego typu są również

powszechne na polu walki. Wielu doświadczeń w tej dziedzinie dostarczyły

przypadki uszkodzeń nerwów obwodowych w czasie II wojny światowej oraz

późniejszych kon.iktów zbrojnych takich jak wojna w Korei, Wietnamie czy

Kuwejcie.

W ostatnich dekadach dokonał się ogromnypos tęp w zrozumieniu, na podłożu

komórkowym i molekularnym, zmian zachodzących podczas degeneracji

i regeneracji nerwów obwodowych. Jednakże nasz wiedza o mechanizmach regulacyjnych

i sygnałowych w złożonym procesie regeneracji jest ciągle niepełna.

W ostatnich latach okazało się, że większość nowo opisanych genów aktywnych

w układzie nerwowym dotyczy genów dotąd nieznanych lub też takich, których

ekspresja nie była dotąd tam stwierdzana. Tak więc ogromna liczba uczestników

molekularnych procesów regeneracji nerwów obwodowych ciągle czeka na

identy.kację [41].

Nerwyob wodowe są stosunkowo odporne na wpływy mechaniczne co jest

związane ze szczególną budową tkanek osłonowych, w których umieszczone

jest wrażliwe włókno nerwowe. Reakcja włókien nerwowych na różne czynniki

uszkadzające jest mało zróżnicowana i przyprz erwaniu ciągłości aksonu prowadzi

do ciągu zjawisk zwanych degeneracją walerowską poprzedzoną rozpadem

osłonki mielinowej. Przecięcie nerwu skutkuje powstaniem dwu odcinków o zupełnie

różnych właściwościach i przeznaczeniu.

Odcinek dystalny podlega degeneracji walerowskiej, a odcinek proksymalny

może zainicjować regenerację włókna nerwowego [32]. Szybkość regeneracji aksonów

jest dość duża i waha się od 1 do 5 mm na dobę. Jednakże mimo tak

dużej intensywności odrostu odległe efekty reinerwacji nie zawsze są w pełni

zadawalające. Dotyczy to zwłaszcza ubytków ruchowych bądź czuciowych pozostających

trwale po zakończeniu regeneracji nerwu [32].

Dla ujednolicenia kryteriów postępowania diagnostycznego i terapeutycznego

różni autorzyzapropono wali różne schematy podziałów uszkodzeń nerwów.

Najbardziej znanyto podział Seddona, który dzieli uszkodzenia w zależności

od ich ciężkości na: 1) neuropraksję - polegającą na przejściowym bloku

Sheet Number 62 Page Number 62

26 kwietnia 2002 18:07 a5.tex

Nr 1 63

przewodzenia, 2) aksonotmesis- przerwanie ciągłości aksonu przyzac howaniu

osłonek nerwów, 3) neuronotmesis- uszkodzenie nerwu z całkowitym przecięciem

włókien i osłonek nerwowych. Dla celów chirurgicznych bardziej przydatny

z praktycznego punktu widzenia jest podział zaproponowany przez Sunderlanda,

a zawierający5 stopni uszkodzenia: 1 - odpowiada neuropraksji Seddona, 2

- odpowiada aksonotmesis, 3 - akson i endoneurium są przerwane a epineurium

i perineurium zachowane, 4 - akson, endoneurium i perineurium sa przerwane,

a epineurium, będące bardzo odporne na uszkodzenia jest zachowane,

5 - całkowite przerwanie wszystkich elementów nerwu czyli neurotmesis wg.

Seddona. Uszkodzenia włókien nerwowych nie zawsze są bezpośrednim następstwem

urazu mechanicznego, lecz mogą także być skutkiem mononeuropatii lub

polineuropatii prowadzących czasami do przerwania ciągłości nerwu [32].

Podstawowym zadaniem chirurga zaopatrującego uszkodzony pień nerwowy

jest odtworzenie ciągłości jego struktur [17, 18, 24]. Rzadko udaje się osiągnąć

ten cel poprzez szew pierwotny, tak aby nie wywołać napięcia końców nerwów

[7, 23]. Mają one bowiem tendencję do samoistnego skracania się po urazie

w związku z elementami sprężystymi zawartymi w osłonkach nerwowych. Tak

więc, abys tworzyć korzystne warunki dla odrostu czasami konieczne jest zastosowanie

mostka łączącego oba odcinki nerwu. Takie postępowanie jest regułą

przy wtórnym odroczonym zaopatrywaniu urazów nerwów i wymaga uprzedniego

opracowania chirurgicznego kikutów, a zwłaszcza odcinka bliższego, na

którym na ogół doszło do wytworzenia nerwiaka. Jako mostka używa się zwykle

autologicznego odcinka nerwu pobranego specjalnie w tym celu, co wiąże się

z dodatkowym okaleczeniem pacjenta [17, 32]. Z tego też powodu od pewnego

czasu poszukuje się sposobów pozwalających uniknąć tego dodatkowego urazu,

czyli chodzi tu o materiałymog ące zastąpić naturalnymos tek nerwowy.

W badaniach nad regeneracją nerwów obwodowych stosuje się różnego typu

komoryłączą ce części proksymalną i dystalną przeciętego nerwu. Stosunkowo

często używa się łączników wykonanych z silikonowego drenu wypełnianego

następnie różnego rodzaju substancjami, których wpływ na regenerację nerwów

obwodowych ma być sprawdzony. Oczywiście takie komory mają niewielką przydatność

praktyczną w medycynie [10], lecz pozwoliły na uzyskanie wielu cennych

informacji dotyczących zjawisk zachodzących w nerwie obwodowym po

jego przecięciu oraz podczas regeneracji. Z badań Williamsa i wsp. wynika, że

niezbędnym warunkiem skutecznej regeneracji jest wypełnienie takiej komory

.bryną lub inną substancją stanowiącą właściwe podłoże dla rosnących włókien

nerwowych. Jeżeli takie komory pozostawiano puste to stanowiło to przeszkodę

dla odrostu, chociaż po pewnym czasie komora ulega samowypełnienu płynem

zawierającym .brynę, a pochodzącym z uszkodzonych naczyń i tkanek [49, 51].

Sheet Number 63 Page Number 63

26 kwietnia 2002 18:07 a5.tex

64 J. Lewin-Kowalik Nr 1

Komory silikonowe oraz wykonane z innych materiałów syntetycznych stosowano

również jako zbiorniki substancji egzogennych mających wywierać wpływ

na procesyre generacji takich jak: laminina, gangliozd GN 1, testosteron, czynniki

wzrostu [1] wyciągi tkankowe [47], komórki Schwanna [45]; lub umieszczano

w nich różne tkanki chcąc sprawdzić ich związek z regeneracją [48].

Wiadomo powszechnie, że obecność komórek Schwanna jest niezwykle

istotna w procesie regeneracji nerwów obwodowych. W czasie degeneracji walerowskiej

w dystalnym odcinku nerwu dochodzi do intensywnych podziałów

tych komórek glejowych, które następnie formują tzw. wstęgi Büngnera stanowiące

prowadnice dla odrastających włókien nerwowych. Czynnik mitogenny

dla komórek Schwanna jest wydzielany przez makrofagi pod wpływem sfagocytowanych

przez nie produktów rozpadu mieliny [38, 39] Bardzo ciekawe są

spostrzeżenia Son i wsp. dotyczące roli komórek Schwanna w reinerwacji złącz

nerwowo mięśniowych. Wypustki tych komórek pomagają unerwić z sąsiednich

motoneuronów osierocone włókna mięśniowe [39]. Udział komórek Schwanna

w regeneracji jest bardzo złożonyponie waż są one źródłem wielu różnorodnych

substancji oddziałujących na rosnące włókna na wiele różnych sposobów. Substancjami

tymi są między innymi: 1. składniki macierzy pozakomórkowej takie

jak laminina, .bronektyna, kolagen, .bryna; 2. cząsteczki adhezyjne; 3. cytokinyi

czynniki wzrostu [21, 41]. Ta złożoność funkcji zaowocowała rozwojem

różnych trendów badawczych. Część z nich ogniskowała się na wprowadzaniu

wyhodowanych komórek Schwanna w miejsce przecięcia nerwu [26] lub do materiałów

używanych do pomostowania ubytków nerwowych [15, 16]. Podejmowane

są nawet próbyzasiedlania komórkami Schwanna siatek z tworzyw sztucznych

z mikroelektrodami. Takie biohybrydowe układy mają być w przyszłości

używane do elektrycznego stymulowania odrastających wypustek motoneuronów

rdzeniowych, a komórki Schwanna mają zdolność ukierunkowania tego odrostu

[36]. Mostki nerwowe pozbawione komórek Schwanna, na przykład przez zamrażanie

i odmrażanie, zachowują ciągle znacznypotencjał neurotro.czny, który

ulega znaczącej redukcji po denaturacji białek wysoką temperaturą [34, 37].

Świadczyto o fakcie, że znacząca część wpływu mostka nerwowego jest spowodowana

składnikami macierzy pozakomórkowej będącymi wytworem komórek

Schwanna. Można zatem przypuszczać, że zastąpienie implantu nerwowego tymi

składnikami będzie choć w części skuteczne w zainicjowaniu i podtrzymaniu regeneracji

wypustek nerwowych. Jest to kolejny kierunek badań nad poszukiwaniem

metod pozwalających uniknąć pobierania autologicznego mostka. Kolagen

jest niezwykle ważnym składnikiem tkanki łącznej budującej osłonki nerwowe.

W nerwach obwodowych ssaków kolagen typu I występuje w epineurium, perineurium

i endoneurium, typu III w perineurium i endoneurium a kolageny IV

Sheet Number 64 Page Number 64

26 kwietnia 2002 18:07 a5.tex

Nr 1 65

i V są charakterystyczne dla endoneurium. Z tych powodów podjęto próby użycia

kolagenu do mostkowania ubytków nerwów obwodowych. Okazało się, że

prowadnice kolagenowe są tak samo skuteczne jak mostki nerwowe w pokonywaniu

krótkich odcinków (do 4 mm) i to zarówno u gryzoni jaki i u małp, czyli

naczelnych [4]. Co więcej możliwe jest podtrzymanie regeneracji aksonów tą

metodą na długości do 14 mm [3, 19]. Próbuje się także łączyć kolagen z innymi

substancjami jak np. glokozaminoglikany [9] lub zasiedlać go komórkami

takimi jak .broblastybądź komórki Schwanna [12].

Innymi składnikami macierzy pozakomórkowej wykorzystywanymi do podtrzymywania

regeneracji nerwów są: laminina, .bronektyna i .bryna [42]. Dwa

pierwsze z tych związków są także z powodzeniem wykorzystywane w badaniach

nad wzbudzaniem regeneracji neuronów ośrodkowych. Na obwodzie można

używać lamininy, .bronektyny i .bryny do mostkowania ubytków nerwów [20,

35, 40, 43, 46] Fibryna jest podstawowym składnikiem klejów tkankowych powszechnie

używanych do rekonstrukcji nerwów i to zarówno w eksperymencie

zwierzęcym jak i w praktyce neurochirurgicznej. Poza podstawową w tym przypadku

funkcję spajania obu części nerwu posiada ona dodatkowo dodatni korzystny

wpływ na procesy regeneracji [31, 49]. Czynione są również próby zastosowania

hydrożeli, na przykład agarozowych, których trójwymiarowa struktura

tworzyr usztowanie dla regenerujących włókien nerwowych [6, 11]. Wśród substancji

testowanych pod względem przydatności w mostkowaniu nerwów są także

syntetyczne biodegradowalne polimery. W większości przypadków uzyskują one

pozytywne oceny i wielu badaczy, w tym osoby tak obeznane z zagadnieniem

jak Lundborg, zaleca traktowanie tych substancji jako potencjalnych materiałów

nerwozastępczych [2, 28, 33]. Czasami do rekonstrukcji nerwów używane są bardzo

oryginalne i niecodzienne materiały choćby takie jak żel alginianowy, który

posłużył do wytworzenia tubularnej protezy pomostującej [42].

Istnieją również substancje mające zdolność hamowania odrostu nerwów takie

jak trombina, niektóre białka mieliny, acetylocholinesteraza i in. [13, 25, 44].

W ostatnich latach rozwinął się zupełnie nowykier unek działań naprawczych

układu nerwowego polegającyna zastosowaniu tzw. fusogenów do „zaklejania”

ubytków w uszkodzonych błonach komórkowych komórek nerwowych. Substancją

używaną w tym celu jest glikol polietylenowy stosowany od dawna do zlewania

błon komórkowych dla otrzymania wielokomórkowych hybryd. Borgens

i Shi zastosowali go w uszkodzonym rdzeniu kręgowym uzyskując intrygujące

efekty utrzymania czynności elektrycznej dróg rdzeniowych po jego uprzednim

przecięciu. Jeśli możliwe będzie zastosowanie podobnych związków w terapii

ludzkiej, stworzyto zupełnie nową jakość w leczeniu schorzeń i urazów układu

nerwowego [8].

Sheet Number 65 Page Number 65

26 kwietnia 2002 18:07 a5.tex

66 J. Lewin-Kowalik Nr 1

Wśród komór biologicznych na szczególną uwagę zasługują wytworzone

z fragmentów tętnic i żył (w tym wywrócone błoną zewnętrzną do wnętrza), łącznotkankowe

oraz powięziowe. Zespołem badawczym, który szczególnie zasłużył

się dla rozwoju techniki wytwarzania łącznotkankowych komór biologicznych

jest grupa kierowana przez Lundborga. W 1979 roku opublikowali oni metodę

wytwarzania autologicznych komór łącznotkankowych, do wytwarzania których

używali pręcików silikonowych owiniętych metalową spiralą, które były wszczepiane

szczurom podskórnie i wokół których po trzech tygodniach wytwarzała

się warstwa tkanki łącznej. Metalowa spirala zapewniała utrzymanie światła takiej

tkankowej rurki. Badacze ci wprowadzali następnie odcinek proksymalny

i dystalny nerwu do przeciwległych końców komory [29]. Określili oni wielkość

ubytku nerwu obwodowego u szczura jaki może być odtworzony dzięki tej metodzie

na 10 mm, stwierdzili, że obecność odcinka dystalnego jest konieczne dla

skutecznej regeneracji w obrębie komoryoraz wykazali korzystny wpływ eksperymentalnej

hipertyreozy na dynamikę wzrostu włókien.

Zespół badawczyz Katedryi Zakładu Fizjologii prowadzącybada nia nad

wzbudzaniem regeneracji neurytów w obrębie OUN dorosłych ssaków opracował,

w oparciu o wyniki badań Lundborga i wsp., metodę zastosowania autologicznych

tuneli łącznotkankowych do aplikacji w OUN czynników wzrostu

i wyciągów tkankowych [5]. W ostatnich 2 latach podjęliśmy również badania

z użyciem tego typu zbiorników w obwodowym układzie nerwowym. Można

więc stwierdzić, że nasze koncepcje dotyczące użycia tej metody zatoczyły koło

od obwodowego układu nerwowego przez ośrodkowypono wnie do obwodu. Jaka

była główna idea podjętych przez nas badań na obwodzie? Z przytoczonych już

uprzednio wyników badań badaczy szwedzkich wynikało, że obecność odcinka

dystalnego jest warunkiem koniecznym dla regeneracji w obrębie komór łącznotkankowych.

Postanowiliśmys prawdzić czyre generacja wystąpi w ekstremalnie

trudnych warunkach, gdyodcinek dalszyzos tanie zastąpionyślepo zakończonym

zbiornikiem łącznotkankowym wypełnionym .bryną z ewentualnym dodatkiem

czynników wzrostu bądź wyciągów tkankowych o znanym działaniu neurotro-

.cznym. W tym celu zmody.kowaliśmy metodę Lundborga i nasze tunele były

wytwarzane po wszczepieniu pod skórę szczura drenu silikonowego, co powodowało

wytworzenie łącznotkankowego zbiornika, który mógł być poprzez ten

dren wypełnianydo wolną zawartością [5]. Poza tyopraco waliśmysposób wprowadzania

odcinka proksymalnego do tunelu w taki sposób aby zminimalizować

jego traumatyzację i zapewnić szczelność całego układu. Jako wyciągi tkankowe

zastosowaliśmyfrakc je postmikrosomalne otrzymane z niepredegenerowanych

i predegenerowanych przez 7 dni nerwów kulszowych. Jak wynika z naszych

poprzednich badań nerwyob wodowe predegenerowane przez 7 dni oraz wyciągi

Sheet Number 66 Page Number 66

26 kwietnia 2002 18:07 a5.tex

Nr 1 67

tkankowe z nich uzyskane charakteryzują się największą aktywnością neurotro

.czną wobec uszkodzonych neurytów hipokampa [27] i komórek zwojowych

siatkówki [14]. Postanowiliśmyzatem sprawdzić, czy okażą się równie skuteczne

w obwodowym układzie nerwowym. Ponieważ z doniesień literaturowych wynika,

że neurotro.ną najskuteczniejszą w odniesieniu do motoneuronów rogów

przednich jest BDNF, zastosowaliśmyw jednej z grup ten właśnie czynnik [21].

Tak więc stworzyliśmynas tępujące grupybada wcze, w zależności od wypełnienia

tuneli: I - frakcja postmikrtosomalna z nerwów niepredegenerowanych, II -

frakcja postmikrtosomalna z nerwów predegenerowanych, III-BDNF, IV-.bryna

bez żadnych dodatkowych składników. Po miesiącu dokonaliśmy oceny regeneracji

analizując liczbę motoneuronów, których odrastające wypustki osiągnęły

koniec tunelu, liczbę zmielinizowanych włókien na przekroju poprzecznym oraz

przebieg włókien w obrębie tuneli. We wszystkich analizowanych grupach regeneracja

następowała, lecz jej natężenie było różne, a mianowicie: najsilniejszy

efekt wywierałyBDNF i frakcja 7-dniowa, słabszyfrakcja ze świeżych nerwów,

a najsłabszy sama .bryna. W następnym etapie badań w zastosowanych wyciągach

tkankowych zneutralizowaliśmy wybrane czynniki neurotro.czne przy

pomocyspec y.cznych przeciwciał. Spowodowało to zmianę ich aktywności regeneracyjnej,

która uległa największej redukcji po anty-CNTF, mniejszej po anty-

BDNF, a podanie anty-NGF pozostawało praktycznie bez efektu. Tak więc wyniki

naszych badań wskazują, że skuteczna regeneracja nerwu obwodowego jest

możliwa także przybrak u odcinka dystalnego. Niezbędne jest jednakże stworzenie

środowiska przyjaznego dla rosnących włókien nerwowych.

Marzeniem badacza związanego z naukami medycznymi jest możliwość

praktycznego zastosowania wyników swoich badań. Dzięki współpracy naszego

zespołu z Kolegami Klinicystami taka szansa została nam dana. W latach 1995-

1998 w Klinice Neurochirurgii Śląskiej Akademii Medycznej operowano 21 chorych

z uszkodzeniami nerwów kończyny górnej. U 10 z nich do rekonstrukcji

użyto mostka z nerwu skórnego predegenerowanego in situ przez 7 dni (grupa

P). Pozostali pacjenci byli zaopatrywani w sposób tradycyjny, czyli przy pomocy

odcinka nerwu pobranego ex tempore w trakcie operacji naprawczej (grupa T).

Ze względu na czas reinerwacji oraz okres odbudowymasy mięśniowej wyniki

leczenia w obu grupach zostałyocenione po 2 latach obserwacji. W grupie

traktowanej graftami predegenerowanymi powrót funkcji motorycznych i czuciowych

w testach czynnościowych był wyraźnie lepszy niż w grupie chorych

leczonych w sposób tradycyjny. Badania elektro.zjologiczne potwierdziły lepszypo

wrót funkcji ruchowych w grupie P, w przypadku unerwienia czuciowego

to badanie nie wykazało zbieżności z oceną kliniczną. Badania te są kontynu-

Sheet Number 67 Page Number 67

26 kwietnia 2002 18:07 a5.tex

68 J. Lewin-Kowalik Nr 1

owane i grupa chorych zaopatrywanych predgenerowanym mostkami nerwowymi

systematycznie rośnie.

Przedstawione powyżej koncepcje badawcze oraz działania praktyczne w zakresie

naprawyner wów obwodowych dobitnie świadczą, że jest to dynamicznie

rozwijająca się gałąź neurobiologii. Postęp w zakresie inżynierii materiałowej

oraz biologii molekularnej stwarzają nadzieję na rychłe wprowadzenie do terapii

ludzkiej materiałów nerwozastępczych. Pozwoli to w przyszłości polepszyć

odległe wyniki naprawy nerwów obwodowych oraz ograniczyć konieczność pobierania

autologicznych mostków nerwowych.

Piśmiennictwo

[1] Aebischer P., Salessiotis A.N., Winn S.R.: Basic .broblast growth factor released

from synthetic guidance channels facilitates peripheral nerve regeneration across

long nerve gaps. J Neurosci. Res. 1989; 23: 282

[2] Arai T., Lundborg G., Dahlin L.B.: Bioarti.cial graft for bridging extended nerve

defects in rat sciatic nerve based on resorbable guiding .laments. Scand. J. Plast.

Reconsrt. Surg. Hand. 2000, 34, 101

[3] Archibald S.J., Krarup C., Shefner J., Li S.-T., Madison R.: A collagen-based nerve

guide conduit for peripheral nerve repair: an electrophysiological study of nerve

regeneration in rodents and nonhuman primates. J. Comp. Neuro. 1991, 306, 685

[4] Archibald S.J., Shefner J., Krarup C., Madison R.M.: Monkeym edian nerve repaired

byner ve graft or collagen nerve guide tube. J. Neurosci. 1995, 15, 4109

[5] Barski J.-J., Lewin-Kowalik J., Krause M., Górka D. i wsp : Autologous connective

tissue bar as vehicles for the administration of growth-in.uencing substances

to the brain. Brain Res. Prot. 1997, 1, 27

[6] Bellamkonda R., Ranieri J.P. Bouche N., Aebischer P.: Hydrogel-based threedimensionel

matrix for neural cells. J. Biomed. Mater. Res. 1995, 29, 663

[7] Białoszewski D., Fleming J., Ściński T.: Pierwotne rekonstrukcje nerwów w uszkodzeniach

wielotkankowych ręki. Pol. Hand Surg. 1994, 1, 2/19, 69

[8] Borgens R.B.: Cellular engineering: molecular repair of membranes to rescue cells

of the damaged nervous system. Neurosurgery 2001, 49, 370

[9] Chamberlain L.J., Yannas I.V., Hsu H-P., Strichartz G., Spector M.: Collagen-GAG

substrate enhances the qualityof nerve regeneration through collagen tubes up to

level of autograft. 1998, 154: 315

[10] Dahlin L.B., Anagnostaki L., Lundborg G.: Tissue response to sislicine tubes used

to repair human median and ulnar nerves. Scand. J. Plast. Surg. Hand Surg. 2001.

35 29

[11] Dillon G.P., Shidharan A., Ranieri J.P., Bellamkonda R.V.: The in.uence of physical

structure and charge on neurite extension in a 3D hydrogel sca.old. J. Biomed.

Sci. Polym. Ed. 1998, 9: 1049

Sheet Number 68 Page Number 68

26 kwietnia 2002 18:07 a5.tex

Nr 1 69

[12] Dubuisson A.S., Lapiere C.M., Nusgens B.V.: Development of a reconstituted nerve

in a three-dimensional collagen gel under tension populated with .broblasts

and Schwann cells. Restor. Neurol Neurosci. 1999, 14, 275

[13] Gill J.S., Pitts K., Rusnak F.M., Owen W.G., Windebank A.J.: Thrombin induced

inhibition of neurite outgrowth from dorsal root ganglion neurons. Brain Res.

!998, 797, 321

[14] Gołka B., Lewin-Kowalik J., Święch-Sabuda E. Larysz-Brysz M. I wsp.: Predegenerated

peripheral nerve grafts rescue retinal ganglion cells from axotomy-induced

death. Experim. Neurol. 2001, 167, 118

[15] Gulati A.K.: Immunological fate of Schwann cell-populated acellular basal lamina

nerve allografts Transplantation 1995, 59, 1618

[16] Gulati A.K.: Migration of cultured Schwann cells into acellular basal lamina grafts

for peripheral nerve repair. Neurosci Abst 1993, 19, 865.

[17] Haftek J.: Przeszczepy nerwowe w rekonstrukcji uszkodzonych pni nerwowych.

Neurol. Neurochir. Pol. 1983 17: 253

[18] Haftek J.: Warunki użytkowej regeneracji nerwów obwodowych w uszkodzeniach

urazowych. Neur. Neurochir. Pol. 1983, XVII, 2, 285

[19] Heijke G.C. Klopper P.J., Van Dorn I.B., Baljet B.: Processed porcine collagen

tubulization versus conventional suturing in peripheral nerve reconstruction: an

experimental studyin rabbits. Microsurgery2001, 21, 84

[20] Herbert C.B., Nagaswami C., Bittner G.D., Hubbel J.A. I wsp.: E.ects of .brin

micromorphologyon neurite growth from dorsal root ganglia cultures in threedimensional

.brin gels. J. Biomed. Mater. Res. 1998; 40: 551

[21] Ide C., Peripheral nerve regeneration. Neurosci. Res. 1996, 25, 101

[22] Jacobs J.M., Laing J.H.E., Harrison D.H.: Regeneration through a long nerve graft

used in the correction of facial palsy. A qualitative and quantitative study. Brain,

1996, 119, 271

[23] Jaremczyk C.: Wyniki operacyjnego leczenia urazowych uszkodzeń nerwów obwodowych

kończyny górnej w materiale własnym. 1995, Chir. Narz. Ruchu Ortop.

Pol. LX, 2, 77

[24] Kasprzak H, Haftek J, Radek A.:Technika mikrochirurgiczna przeszczepów nerwów

obwodowych. Neurol. Neurochir. Pol. 1983; 17: 259

[25] Keymer J.E., Gaete J., Kameid G., Alvarez J.: Acetylcholinesterase and inhibitors:

e.ects upon normal and regenerating nerves of the rat. Europ. J. Neurosci. 1999,

11, 1049

[26] Levi A.D.O., Guénard V., Aebischer P., Bunge P.: The functional characteristics

of Schwann cellss cultured from human peripheral nerve after transplantation into

a gap within the rat sciatic nerve. J. Neurosci. 1994, 14, 1309

[27] Lewin-Kowalik J., Barski J.-J., Karuse M., Górka D. I wsp.: Neurotrophic e.ect of

submicrosomal fractions obtained from pre-degenerated peripheral nerves. 1994,

7, 71

Sheet Number 69 Page Number 69

26 kwietnia 2002 18:07 a5.tex

70 J. Lewin-Kowalik Nr 1

[28] Lundborg G., Dahlin L., Dohi D., Kanje M. I wsp.: A new type of „biarti.cial”

nerve graft for bridging extended defects in nerves. J. Hand Surg. 1997, 22, 299

[29] Lundborg G., Hansson H.-A.: Regeneration of peripheral nerve through a performed

tissue space. Preliminaryobser vations on thee reorganization of regenerating

nerve .bres and perineurium. Brain Res. 1979, 178, 573

[30] Madison R.M., Archibald S.J., Krarup C.: Peripheral nerve injuryin Wound healing:

Biochemical and clinical aspects, edited byI. K. Cohen, F.Diegelman, W.J.

Lindblat, w.b. Saunders, 1991, 450

[31] MenovskyT ., Bartels R.H.: Stabilization and accurate trimming of nerve ends:

practical use of .brin glue: technical note. Neurosurgery1999, 44, 224

[32] Mumenthaler M., Schliack H.: Uszkodzenie nerwów obwodowych: rozpoznanie

i leczenie. 1998, PZWL, Warszawa

[33] Nicoli Aldini N., Perego G. Cella G.D., Maltarello M.C. I wsp.: E.ectiveness of

bioabsorbable conduit in the repair of peripheral nerves. Biomaterials 1996, 17,

959

[34] Popović M., BresjanacM., Sketelj J.: Role of axon-deprived Schwann cells in perineurial

regeneration in the rat sciatic nerve. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 2000,

26, 221

[35] Rangappa N., Romero A., Nelson K.D., Eberhart R.C., Smith G.M.: Laminincoated

poly(L-lactide) .laments induce robust neurite growth while providing directional

orientation. J. Biomed. Mater. Res. 2000 511, 625

[36] Schlosshauer B., Brinker T., Müller H.-W., Meyer J.-U.: Towards micro electrode

implants: un vitro guidance of rat spinal cord neurites through polyimide sieves

bySc hwann cells. Brain Res. 2001, 903, 237

[37] Sketelj J., BresjanacM., Popović M.: Rapid growth of regenerating axons across

the segment of sciatic nerve devoid of Schwann cells. J. Neurosci. Res. 1989, 24,

153

[38] Son Y.J., Thompson W.J.: Schwann cell process guide regeneration of peripheral

axons. 1995, Neuron, 14, 125

[39] Son Y.J., Trachtenberg J.T., Thompson W.J.: Schwann cells induce and guide sprouting

and reinnervation of neuromuscular junctions. TINS 1996, 19, 280

[40] Sondell M., Lundborg G., Kanje M:. Regeneration of the rat sciatic nerve into

allografts made acellular through chemical extraction. Brain Res. 1998, 795, 44

[41] Stoll G., Müller H.W.: Nerve injury, axonal degeneration and neural regeneration:

basic insights. Brain Pathol. 1999, 9, 313

[42] Suzuki K., Suzuki Y., Tanihara M., Ohnishi K. I wsp.: Reconstruction of rat peripheral

nerve gap without sutures using freeze-dried alginate gel. J. Biomed Mater.

Res. 2000, 49, 528

[43] Tong X.J., HiraiK., Shimada H., Mizutani Y. i wsp.: Sciatic nerve regeneration

navigated bylamini n-.bronectin double coated biodegradable collagen grafts in

rats. Brain Res. 1994, 663, 155

Sheet Number 70 Page Number 70

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

Nr 1 71

[44] Torigoe K., Lundborg G.: Selective inhibition of earlyax onal regeneration by

myelin-associated glycoprotein. Exp. Neurol.1998, 150, 254

[45] Torigoe K., Tanaka H-T., Takahashi A., Awaya A.i wsp.: Basic behavior of migratorySc

hwann cells in peripheral nerve regeneration. Exp. Neurol. 1996; 137:

301

[46] Underwood S. Afoke A., Brown R. A., MacLeod A.J. I wsp.: Wet extrusion of

.bronectin-.brinogen cables for application in tissue engineering. Biotechnol. Bioeng.

20011, 74, 295

[47] Valmier J., Tafti M., Baldy-Moulinier M.: Skeletal muscle extracts promote the

survival of neuro.lament-positive mammalian sensoryneur ons. Neurosci. Lett.

1990, 114, 39

[48] Weis J., Schröder M.: Di.erential e.ects of nerve, muscle, and fat tissue on regenerating

nerve .bers in vivo. Muscle & Nerve, 1989, 12, 723

[49] Williams L.R., Danielsen N., Muller H., Varon S.: In.uence of the acellular .brin

martix on nerve regeneration success within the silicone chamber model. In: The

current status of peripheral nerve regeneration. Ed. AlanR.Liss, Inc. 1988., 111

[50] Yoshi S., Oka M., Ikeda N., Akagi M. i wsp.: Bridging a peripheral nerve defect

using collagen .laments. J. Hand Surg. 2002, 26, 522

[51] Zhao Q., Dahlin L.B., Kanje M., Lundborg G.: Repair of the transected rat sciatic

nerve: matrix formation within implanted silicon tubes. Rest. Neurol. Neurosci.

1993; 5: 197

Adres: Katedra i Zakład Fizjologii Śląskiej Akademii Medycznej

40-752 Katowice, ul. Medyków 18

tel. [phone], tel/fax [phone]

email: [e-mail]

Sheet Number 71 Page Number 71

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

72

Sheet Number 72 Page Number 72

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

NEUROL. NEUROCHIR. POL. 2002, T. 36 (LII), Suplement 1, 73-94 73

Urszula Sławińska

Transplanty w terapii uszkodzeń rdzenia kręgowego

Z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego PAN

słowa kluczowe: uszkodzenie rdzenia kręgowego, restytucja funkcji, regeneracja, plastyczność,

transplanty

key words: spinal cord injury, restitution of function, regeneration, plasticity, transplants

Summary

Transplants as a therapy after spinal cord injury - This review describes shortly

phenomena that take place in di.erent parts of central nervous system (CNS) after the

spinal cord injury: 1/ due to axotomy many of neurones present outside the cavity of

lesion (even those of supraspinal origin) can atrophy or die as an e.ect of necrosis or

apoptosis; 2/ at the injury site itself, the primary and secondary e.ects lead to increased

cell loss and the scar or cyst formation that are the mechanical barrier for regenerating

axons; 3/ due to abolished conduction across the injury site the spinal cord circuitry

below the lesion is deprived of supraspinal inputs. Then this review presents the new

therapeutic strategies that were developed recently to obtain at least partial recovery of

motor functions after spinal cord injury. The cell body can be rescued by applying various

factors that increase intrinsic neural repair (e.g. neurotrophins or anti-apoptotic

agents). To enhance the axonal regrowth through the lesion cavity, the scar and cyst formation

can be reduced by constructing the bridges using e.g. the Schwann cells, fetal

tissue, stem cells, olfactory ensheating glial cells, or by application of macrophages. To

induce partial restoration of some functions that are controlled by neural circuitry below

the lesion the various methods for enhancing the plasticity in segmental circuitry

were developed (e.g. rehabilitation by locomotor training or intraspinal transplantation

of monoaminergic cells). As a consequence of the great unpredictability of e.ects obtained

after injury at di.erent parts of the spinal cord the various strategies for repair

need to be coordinated for optimal recovery.

Sheet Number 73 Page Number 73

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

74 U. Sławińska Nr 1

Streszczenie

W niniejszej pracy przedstawiono w dużym skrócie zjawiska obserwowane w różnych

częściach ośrodkowego układu nerwowego (OUN) występujące po uszkodzeniach

rdzenia kręgowego: 1/ w wyniku przerwania aksonów wiele neuronów znajdujących się

poza miejscem uszkodzenia (nawet w strukturach ponadrdzeniowych) może zanikać lub

obumierać w wyniku procesów nekrotycznych lub apoptotycznych; 2/ w samym miejscu

uszkodzenia , pierwotne i wtórne skutki urazu są przyczyną wzrostu śmiertelności

komórek, jak również, prowadzą one do formowania się blizny lub cysty, które z kolei

stanowią mechaniczną barierę trudną do przebycia dla regenerujących aksonów; 3/

przerwanie przepływu impulsów wzdłuż uszkodzonych aksonów jest przyczyną odcięcia

sieci neuronów, znajdujących się w rdzeniu kręgowym poniżej miejsca uszkodzenia, od

sterującego i modulującego wpływu struktur ponadrdzeniowych. W pracy tej przedstawiono

również nowe strategie naprawcze, które zostały opracowane w celu uzyskania

poprawy powrotu funkcji ruchowych po uszkodzeniach rdzenia kręgowego. Zastosowanie

czynników neurotro.cznych lub czynników przeciw-apoptotycznych może uchronić

część komórek od nieuchronnej śmierci. Natomiast, aby wspomóc odrost aksonów należy

zapobiegać tworzeniu się blizny lub cysty w miejscu uszkodzenia poprzez wypełnianie

go pomostami zbudowanymi np. z komórek Schwanna, z płodowej tkanki nerwowej,

z komórek macierzystych, komórek glejowych z opuszek węchowych lub też poprzez podanie

makrofagów. Aby wspomóc odzyskiwanie funkcji kontrolowanych przez struktury

rdzeniowe, pozbawionych modulującego wpływu struktur ponadrdzeniowych można zastosować

metody, które pobudzają mechanizmy plastyczności sieci nerwowych rdzenia

kręgowego (np. trening lokomocji lub dordzeniowa transplantacja komórek monoaminergicznych).

Wydaje się, że w celu osiągnięcia optymalnego poziomu restytucji funkcji

utraconych przy tak zróżnicowanych skutkach urazu rdzenia kręgowego umiejscowionych

w różnych częściach OUN, wymagane jest zastosowanie skoordynowanych różnorodnych

strategii naprawczych.

Konsekwencje urazu tkanki rdzenia kręgowego

W pierwszej fazie urazu rdzenia kręgowego dochodzi do mechanicznych

uszkodzeń naczyń krwionośnych i tkanki nerwowej. Pierwotne i wtórne następstwa

urazów tkanki rdzenia kręgowego przedstawiono schematycznie na Rys.

1. Uszkodzenie błon komórkowych neuronów i przerwanie bariery krew-mózg

są głównymi przyczynami wystąpienia pierwotnych zmian w tkance nerwowej.

W wielu przypadkach w wyniku nekrozy dochodzi do śmierci komórek nerwowych

znajdujących się w miejscu urazu i jego bezpośrednim sąsiedztwie.

W ciągu pierwszych 24 godzin po urazie różne czynniki (między innymi: glutaminian,

wolne rodniki, cytokiny) uruchamiają procesy programowanej śmierci

komórek nerwowych (apoptozy). Towarzyszą temu wtórne zmiany w uszkodzonej

tkance nerwowej i miejsce urazu zaczynają wypełniać komórki glejowe.

Sheet Number 74 Page Number 74

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

Nr 1 75

Komórki te, głównie astrocyty, mikroglej/makrofagi i .broblasty formują rozszerzającą

się bliznę lub cystę, które stanowią barierę mechaniczną nie do przebycia

dla ewentualnie regenerujących aksonów. W tym okresie aktywowane są

również procesypro wadzące do degeneracji części aksonów oddzielonych od

ciał komórkowych (degeneracja walerowska). Zjawisku temu towarzyszą wtórne

zmianyzwy rodnieniowe idące w kierunku ciała komórek. Oprócz tego w uszkodzonej

tkance nerwowej dochodzi do aktywacji mikrogleju i astrocytów, które

wydzielając różne czynne substancje mogą się przyczyniać do uruchomienia

kaskady neurodegeneracyjnych, wtórnych następstw urazów tkanki nerwowej.

Wtórne procesydeg eneracyjne powodują, że nawet niewielki obszar uszkodzenia

pierwotnego ulega ciągłemu powiększaniu. Obumierające komórki nerwowe,

jak również przerwane lub pozbawione osłonek mielinowych aksony przyczyniają

się do przerwania połączeń pomiędzys trukturami mózgu i rdzenia kręgowego.

Ryc. 1 : Zmianyw tkance rdzenia kręgowego: od ostrych pierwotnych, przez wczesne

wtórne, aż do późnych wtórnych następstw po uszkodzeniu

Fig. 1 : Consequences of spinal cord injury: from acute primary, through early secondary,

to late secondaryc hanges

Konsekwencją uszkodzenia tkanki nerwowej rdzenia kręgowego jest na ogół

częściowylub całkowity paraliż tych części ciała, które są unerwiane przez

Sheet Number 75 Page Number 75

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

76 U. Sławińska Nr 1

strukturyukład u nerwowego znajdujące się poniżej miejsca urazu. Charakter

skutków uszkodzenia tkanki rdzenia kręgowego zależyod poziomu, na którym

nastąpił uraz i jego rozległości. Zaburzenia neurologiczne obejmują od niewielkich

- nie mających wpływu na możliwości ruchowe pacjenta, do poważnych

- upośledzających czynności większości mięśni, uniemożliwiających wykonanie

jakiegokolwiek ruchu. Jeśli zniszczona została tylko istota szara rdzenia

kręgowego i nie doszło do rozprzestrzenienia się urazu, co jednak zdarza się

rzadko, zaburzenia czuciowe i ruchowe ograniczone są do tych części ciała,

które unerwiane są przez aksonyuszk odzonego obszaru układu nerwowego.

Najczęściej jednak dochodzi do rozległych urazów zarówno białej, jak i szarej

istotyrdzenia. Boczne uszkodzenie połowy rdzenia powoduje porażenie połowicze

i ubytek czucia proprioceptywnego po stronie urazu (uszkodzenie dróg

sznurów tylnych rdzenia kręgowego) z jednoczesnym zaburzeniem czucia bólu

i temperatury (uszkodzenie skrzyżowanych dróg rdzeniowo-wzgórzowych przebiegających

w sznurach brzuszno-bocznych rdzenia kręgowego) po przeciwległej

stronie ciała. W wyniku uszkodzenia istoty białej następuje przerwanie przesyłania

informacji wzdłuż rdzenia. Sygnały wysyłane z nadrdzeniowych struktur

mózgowia nie docierają wtedydo segmentów poniżej poziomu uszkodzenia, a sygnałycz

uciowe z obszaru poniżej miejsca uszkodzenia nie są przekazywane do

mózgu. Następstwem całkowitego uszkodzenia rdzenia kręgowego, gdyd ochodzi

do przerwania ciągłości rdzenia, jest zniesienie możliwości ruchu i wszystkich

rodzajów czucia (dotyku, bólu i temperatury oraz czucia proprioceptywnego)

poniżej poziomu urazu.

Opisane powikłania neurologiczne są zwykle jedynie początkiem problemów,

które obserwuje się w następstwie urazów rdzenia kręgowego. W wyniku pierwotnych

uszkodzeń mechanicznych tkanki nerwowej dochodzi do wielu wtórnych

powikłań związanych z zaburzeniami pracy innych układów w organizmie człowieka

czyz wierzęcia. Po uszkodzeniu rdzenia kręgowego mogą mieć miejsce np.

zaburzenia w pracy układu oddechowego. W przypadku uszkodzenia powyżej

piątego segmentu odcinka szyjnego może dojść do zaburzenia pracy ośrodków

rdzeniowych nerwu przeponowego, a w konsekwencji do niedowładu bądź porażenia

mięśnia przepony. W większości przypadków takie uszkodzenie prowadzi

do natychmiastowej śmierci. Gdy natomiast uszkodzone zostaną głębokie warstwy

tkanki nerwowej rdzenia kręgowego w odcinku szyjnym, wtedy dochodzi

do zaburzenia równowagi pracyu kładu wegetatywnego i funkcjonalnego zablokowania

ośrodków nerwowych znajdujących się poniżej poziomu uszkodzenia

oraz zahamowania funkcjonowania piersiowego pnia współczulnego. Równocześnie

uraz rdzenia kręgowego może uszkodzić mechanizm świadomego oddawania

moczu poprzez eliminację wpływów ze struktur nadrdzeniowych. Dochodzi

Sheet Number 76 Page Number 76

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

Nr 1 77

wtedy do zahamowania czynności rdzeniowych ośrodków nerwowych kontrolujących

możliwość opróżniania pęcherza. Zaleganie moczu w pęcherzu jest bardzo

niepożądane, gdyż może prowadzić do powstania stanów zapalnych, które mogą

rozprzestrzeniać się w drogach moczowych i nerkach. Dlatego warunkiem koniecznym

opieki w okresie ostrym po urazach rdzenia kręgowego jest regularne

mechaniczne opróżnianie pęcherza do czasu powrotu odruchowego oddawania

moczu. U pacjentów z urazem rdzenia kręgowego odruch oddawania moczu z regułypo

wraca po kilku tygodniach. U szczurów ma to miejsce po okresie około

10-14 dni od momentu uszkodzenia.

Wokresie chronicznych porażeń i niedowładów, będących następstwem urazu

kręgosłupa i rdzenia kręgowego, w organizmie zwierzęcia, jak i człowieka, mogą

następować dalsze niekorzystne zmiany, ograniczające jego sprawność ogólną

i ruchową. U pacjentów, zarówno we wczesnym, jak i odległym okresie po urazie

kręgosłupa i rdzenia kręgowego, niezależnie od poziomu uszkodzenia, obserwowane

są zespołybólo we, które mogą mieć różnyc harakter oraz mogą dotyczyć

różnych narządów i tkanek. Bóle fantomowe, zaliczane do wtórnych skutków

urazów układu nerwowego, mogą być wynikiem niekontrolowanego pobudzenia

uszkodzonych aksonów nerwów czuciowych. Zespoły bólowe mogą pojawić się

nawet kilkanaście lat po urazie rdzenia w wyniku rozbudowującej się cysty lub

glejozyw miejscu uszkodzenia.

Wtórnym następstwem uszkodzeń rdzenia kręgowego jest spastyczność.

Z teoretycznego punktu widzenia za spastyczność może być odpowiedzialnych

wiele mechanizmów, międzyinn ymi: nadwrażliwość komórek ruchowych (motoneuronów)

rdzenia kręgowego [29, 37], pobudzeniowa nadwrażliwość interneuronów

Ia, spadek hamowania presynaptycznego lub spadek zwrotnego hamowania

przez komórki Renshawa [15, 21, 26]. Spastyczność przejawia się w postaci

niekontrolowanych, nadmiernych skurczów mięśni szkieletowych i wygórowanych

odpowiedzi na wszelkie formy stymulacji dotykowej, bólowej i proprioceptywnej

w sytuacji, gdy struktury rdzenia kręgowego są pozbawione kontroli ze

struktur nadrdzeniowych. Do zwiększenia pobudliwości motoneuronów dochodzi

właśnie w wyniku przerwania rdzenia kręgowego, gdys trukturynadrdzenio we

tracą możliwość kontroli sieci nerwowych rdzenia kręgowego. Ponadto w sytuacji,

kiedyprzec hodzenie informacji czuciowej do struktur nadrdzeniowych

jest również niemożliwe, dochodzi do niezorganizowanej odpowiedzi na nieuporządkowane

impulsydośrodk owe neuronów pozbawionych kontroli ośrodkowej.

Wzorce odpowiedzi odruchowych są więc zaburzone i obserwuje się wtedy równoczesne,

nieskoordynowane reakcje mięśni agonistycznych i antagonistycznych.

Po uszkodzeniach rdzenia kręgowego zwiększone odpowiedzi mięśni w wyniku

pobudzenia łuków odruchowych nie są związane z torowaniem, lecz głównie

Sheet Number 77 Page Number 77

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

78 U. Sławińska Nr 1

z brakiem kontroli ze struktur nadrdzeniowych, co objawia się właśnie brakiem

uporządkowania tych reakcji [14].

Jak widać z opisanych w wielkim skrócie następstw neurologicznych, skutki

zjawisk uruchamianych w wyniku urazu obserwuje się nie tylko w ściśle ograniczonym

miejscu i czasie. Uszkodzenie tkanki nerwowej uruchamia kaskadę

mechanizmów, których skutki przejawiają się w upośledzonym funkcjonowaniu

zarówno tkanki nerwowej w samym miejscu uszkodzenia jak i na poziomie odległych

ciał komórkowych, których aksony zostały uszkodzone, czyli na poziomie

struktur ponadrdzeniowych, jak również i na poziomie struktur rdzenia kręgowego

poniżej uszkodzenia, które zostałypozba wione wpływów sterujących ze

struktur mózgowia. Badania ostatnich lat pokazały, że skutkom uszkodzeń rdzenia

kręgowego obserwowanym w różnych obszarach (czasami bardzo odległych

od miejsca uszkodzenia) można zapobiegać uruchamiając odpowiednie strategie

naprawcze. Strategie opracowywane są adekwatnie do trzech podstawowych

obszarów oddziaływania: 1/na poziomie ciała komórki - w celu utrzymania wewnętrznej

zdolności dojrzałych neuronów do przeżycia i do zachowywania możliwości

odrastania ich wypustek, 2/ w obszarze samego uszkodzenia - w celu

zmniejszenia zmian prowadzących do powstania cystylub bliznyi równocześnie

stworzenia sprzyjających warunków środowiskowych dla regenerujących aksonów,

3/ w obszarze rdzenia kręgowego poniżej uszkodzenia - w celu zapewnienia

możliwości wzrostu aksonów i tworzenia nowych połączeń w znajdujących

się tam sieciach neuronalnych.

Wspomaganie regeneracji układu nerwowego na poziomie

komórkowym

W miejscu urazu tkanki nerwowej dochodzi do mechanicznych uszkodzeń

ciał komórkowych wielu neuronów. Mechaniczne zniszczenie ciała komórkowego

jest bezpośrednią przyczyną obumierania neuronów w wyniku nekrozy.

Inne neurony, będące w bezpośrednim kontakcie pre- lub postsynaptycznym z obumierającą

komórką są równie zagrożone (degeneracja trans-neuronalna i transsynaptyczna).

W miejscu urazu tkanki nerwowej i obszarach sąsiadujących uruchamiane

są procesypro wadzące do śmierci apoptotycznej [6]. Podczas urazu

występują krwawienia z przerwanych naczyń krwionośnych. W miejscu urazu

obserwuje się obrzęk uszkodzonej tkanki nerwowej. Brak tlenu i substancji odżywczych

jest pierwszą przyczyną obumierania wielu neuronów. Równocześnie

w miejscu urazu z uszkodzonej tkanki uwalniane są substancje, które w nadmiarze

okazują się być toksyczne i atakują sąsiadujące, nieuszkodzone komórki

nerwowe. Taką substancją jest np. jeden z neuroprzekaźników - glutaminian.

Sheet Number 78 Page Number 78

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

Nr 1 79

W zdrowej tkance nerwowej glutaminian, wiążącysię z receptorami NMDA

i AMPA na błonie komórkowej, jest odpowiedzialnyza działanie mechanizmu

pobudzającego komórki nerwowe. Uszkodzenie tkanki nerwowej powoduje masowy

wylew glutaminianu do przestrzeni międzykomórkowej i wywołuje tak

duże pobudzenie neuronów, że te obumierają.

Jedna ze strategii wspomagających procesy naprawcze w uszkodzonej tkance

wykorzystuje fakt, że zakres zniszczeń spowodowanych nadmiarem glutaminianu

można zmniejszyć poprzez zablokowanie receptorów odpowiedzialnych za ekscytotoksyczne

pobudzenie komórek nerwowych [6]. Neuroprotekcyjne efekty

zaobserwowano u szczurów po uszkodzeniu rdzenia kręgowego, u których zastosowano

gacyklidynę - antagonistę receptorów NMDA. Możliwości ruchowe

szczurów po urazie były skorelowane z rozmiarem uszkodzenia tkanki nerwowej.

Szczuryp oddane terapii poruszałysię z mniejszym upośledzeniem ruchowym,

niż szczuryk ontrolne, a wery.kacja histologiczna potwierdziła u nich mniejsze

uszkodzenia rdzenia kręgowego niż u szczurów kontrolnych [18]. Znaczący powrót

funkcji ruchowych tylnych kończyn u dorosłych szczurów z uszkodzonym

rdzeniem kręgowym wykazano również po zastosowaniu antagonisty receptorów

AMPA - NBQX [56, 57]. Stwarza to realne szanse na opracowanie terapii,

które będą pomocne w ograniczeniu następstw wylewu substancji toksycznych

powodujących rozprzestrzenianie się skutków urazu w kierunku ciał komórkowych

tych neuronów, których aksony nie zostały uszkodzone.

Wspomaganie regeneracji układu nerwowego w miejscu

uszkodzenia

Początkowo nawet niewielki obszar uszkodzenia tkanki nerwowej, spowodowanyb

ezpośrednim urazem rdzenia kręgowego, w wyniku wtórnych procesów

degeneracyjnych ulega znacznemu powiększeniu. Przerwane aksony, pozbawione

osłonek mielinowych, przestają przewodzić sygnały. Ich odrost jest utrudniony,

gdyż tworząca się w miejscu uszkodzenia cysta lub blizna stanowią barierę nie do

pokonania. Ponadto proces odrostu aksonów w ośrodkowym układzie nerwowym

jest aktywnie hamowany przez substancje specjalnie w tym celu produkowane

przez inne komórki rdzenia kręgowego (np. oligodendrocyty, astrocyty, mikroglej).

W ten sposób w tkance nerwowej dorosłych osobników blokowany jest

niekontrolowanyrozros t aksonów. Po urazie hamowanie to jest zjawiskiem niekorzystnym.

Dlatego jedną z obiecujących strategii może być podanie odpowiednich

substancji stymulujących odrost aksonów i sprzyjających restytucji utraconych

funkcji. Jak wykazała m. in. Barbara Bregman, czynniki tro.czne podane

same lub w kombinacji z transplantami tkanki nerwowej sprzyjają występowaniu

Sheet Number 79 Page Number 79

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

80 U. Sławińska Nr 1

procesów regeneracji [8, 30]. Wydaje się, że neurotro.ny odpowiedzialne są za

równowagę pomiędzymec hanizmami, które hamują wzrost aksonów w dojrzałym

rozwiniętym układzie nerwowym a innymi, które ten wzrost stymulują. To

właśnie neurotro.nymog ą przesunąć tę równowagę w uszkodzonej tkance nerwowej

w kierunku regeneracji. Wyniki licznych badań potwierdzają, że terapie

wykorzystujące różne czynniki tro.czne (np. NGF, BDNF, CNTF, NT-3) mogą

prowadzić nie tylko do regeneracji aksonów długich dróg zstępujących, ale mogą

być pomocne również w odtwarzaniu uszkodzonych krótkich połączeń pomiędzyneuronami

znajdującymi się w sąsiednich segmentach rdzenia kręgowego

[22, 50, 58].

Inną strategią wspomagającą regenerację uszkodzonych aksonów, opracowaną

przez zespół Martina Schwaba, jest blokowanie działania substancji hamujących

odrost aksonów, np. przeciwciało IN-1 blokujące działanie substancji

NI-35/250 (czynniki hamujące wzrost aksonów - NGI), które produkowane są

przez oligodendrocyty (komórki otoczki mielinowej) [43]. Transplantacja zmody

.kowanych komórek, które zdolne są do sekrecji przeciwciała IN-1 w miejscu

uszkodzenia długich aksonów komórek piramidowych kory mózgowej, wywołała

regenerację uszkodzonych włókien i rozrost włókien dróg nieuszkodzonych.

Wywołane w ten sposób procesy plastyczne przyczyniły się do powrotu funkcji

ruchowych kończyn u dorosłych gryzoni [28, 49]. Tkanka nerwowa człowieka

ma podobne możliwości produkcji czynników hamującyh wzrost aksonów, których

właściwości i działanie są bardzo podobne do tej substancji, której działanie

udało się zneutralizować u gryzoni [48]. Stwarza to realne możliwości zastosowania

podobnych terapii również w klinice człowieka.

Innym sposobem na zablokowanie powstawania bliznylub cystyjes t wypełnienie

miejsca uszkodzenia tkanką transplantu. Okazało się, że odpowiednio

dobrana, biologicznie aktywna tkanka jest w stanie stworzyć pewnego rodzaju

pomost dla regenerujących aksonów. Przykładem tego rodzaju terapii może być

transplantacja całego segmentu rdzenia kręgowego, pobranego z płodu u noworodków

szczurzych [27]. U wielu zwierząt poddanych tej strategii zaobserwowano

przerost długich aksonów (wstępujących i zstępujących) poprzez miejsce

uszkodzenia. Po kilku miesiącach niektóre z tych szczurów potra.ły chodzić,

biegać, wspinać się, praktycznie bez zauważalnych defektów ruchowych. Należy

podkreślić, że badania te prowadzone były na noworodkach szczurzych, gdzie

czynnikiem sprzyjającym wystąpieniu wzmożonej regeneracji był młody wiek

zwierzęcia. Występujące w młodym organizmie naturalne procesy plastyczności

sprzyjają rozrostowi wypustek aksonalnych i tworzeniu nowych połączeń.

U osobników dorosłych, po zakończeniu procesów kształtujących prawidłowe

połączenia w sieciach neuronalnych, mechanizmy plastyczności rozwojowej są

Sheet Number 80 Page Number 80

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

Nr 1 81

blokowane, byu niemożliwić występowanie niepotrzebnych mody.kacji raz już

ukształtowanych i prawidłowo działających sieci komórek nerwowych. Natomiast

wiadomo, że dorosłe szczuryz uszkodzeniem obejmującym nawet około 90%

tkanki nerwowej widocznej na przekroju poprzecznym rdzenia kręgowego nie

przejawiają wyraźnych de.cytów ruchowych [12]. Oznacza to, że spontaniczna

regeneracja około 10% włókien po uszkodzeniu rdzenia kręgowego u noworodków

szczurzych może doprowadzić do znacznej restytucji funkcji ruchowych.

Podobne próbytransplantacji do uszkodzonego rdzenia kręgowego dorosłych

szczurów zawiesiny komórek rdzenia pobranych z płodu ludzkiego wykazały

równie ograniczoną poprawę funkcji ruchowych tylnych kończyn [55].

Jednakże, badania te są istotne z innego punktu widzenia, gdyż wykazały, że zawiesina

komórek rdzenia kręgowego pobranych z płodu ludzkiego, może również

wspomagać procesyreg eneracji przerwanych w miejscu urazu aksonów komórek

nerwowych biorcy innego gatunku, w tym przypadku szczura.

U dorosłych szczurów utworzenie pomostu, który zapewni mechaniczną podporę

dla regenerujących aksonów uszkodzonej tkanki nerwowej, jest zadaniem

bardzo skomplikowanym. Oryginalne podejście zastosowano w miejscu całkowitego

przecięcia rdzenia kręgowego u dorosłych szczurów konstruując skomplikowanypomos

t złożony z wielu nerwów obwodowych [10]. Ponadto w celu

zwiększenia potencjalnych możliwości regeneracji uszkodzonych aksonów podano

w miejsce transplantu kwaśny.broblas towy czynnik wzrostu (ang. aFGF

- acidic .broblast growth factor). Jest to substancja z rodzinyczy nników tro-

.cznych stymulujących rozrost .broblastów [36], co hamuje występowanie glejozy[

19] i sprzyja regeneracji aksonów. Pomost z nerwów obwodowych był tak

skonstruowany, byłączy ć obszaryis totybiałej górnego odcinka z odpowiednio

dobranymi obszarami istoty szarej dolnego odcinka przeciętego rdzenia kręgowego

i odwrotnie. Dwanaście miesięcypóźn iej wykazano, iż zwierzęta poddane

tej terapii odzyskiwały częściowy powrót funkcji podporowych z równoczesną

restytucją ruchów tylnych kończyn we wszystkich trzech stawach, przypominających

lokomocję. Natomiast szczury kontrolne podczas lokomocji w otwartym

polu przemieszczały się używając tylko przednich kończyn, pozostawiając tylne

biernie wyprostowane.

Stworzenie optymalnych warunków dla zapewnienia maksymalnej regeneracji

włókien uszkodzonych wymaga skonstruowania pomostów na całej powierzchni

przekroju poprzecznego rdzenia kręgowego. Zbudowanie licznych pomostów

z nerwów obwodowych wydaje się być w tej sytuacji metodą szalenie

skomplikowaną. Właściwie należałobyzbudo wać rusztowanie wypełniające całkowicie

miejsce uszkodzenia. Według badaczyz grupykiero wanej przez Mary

Bunge, takie zadanie może spełnić pomost zbudowanyz komórek Schwanna,

Sheet Number 81 Page Number 81

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

82 U. Sławińska Nr 1

które stanowią otoczkę mielinową nerwów obwodowych [25]. Transplantowana

tkanka ludzkich komórek Schwanna wrasta w miejsce uszkodzenia. Jednak wzajemne

funkcjonalne połączenia tkanki biorcyi pomostu byłydo ść ograniczone.

Wśród nowych połączeń pomiędzytkanką biorcyi transplantem przeważały takie,

które dochodziłydo transplantowanych komórek Schwanna. Natomiast bardzo

niewiele włókien wychodziło z tkanki transplantowanej. Ponadto tylko 1%

włókien przechodziło przez pomost i tworzyło połączenia z tkanką gospodarza

poniżej miejsca uszkodzenia. W celu dodatkowego wspomagania odrostu uszkodzonych

aksonów, zastosowano dodatkowo substancje czynne, których zadaniem

było pobudzanie aksonów do intensywnej regeneracji (aFGF i przeciwciało IN-1)

[24]. Czynnik aFGF sprzyja regeneracji aksonów, natomiast przeciwciało IN-1

blokuje działanie substancji hamującej odrost aksonów, wydzielanej przez komórki

otoczki mielinowej [9, 28, 43, 49]. Przeprowadzone badania udowodniły,

że połączenie metod tworzenia pomostu ze wspomaganiem farmakologicznym

sprzyja wzmożonej regeneracji uszkodzonej tkanki nerwowej rdzenia kręgowego.

Autorom pomysłu udało się wykazać istnienie połączeń anatomicznych

(np. korowo-rdzeniowych), przechodzących przez miejsce uszkodzenia [24].

Jednakże stosowanie wspomaganych farmakologicznie transplantów z komórek

Schwanna nie doprowadziło do pełnego sukcesu. Za pomocą tej strategii

pobudza się aksonybiorcydo regeneracji. Penetrują one tkankę transplantu, jednakże

niewiele z tych aksonów jest w stanie przejść na drugą stronę zbudowanego

pomostu. Być może zastosowanie komórek glejowych formujących otoczki

komórek nerwowych w układzie węchowym okaże się bardziej obiecującą strategią.

Geo.reyRais man ze współpracownikami wykazał, że w celu wspomagania

regeneracji uszkodzonych aksonów w układzie ośrodkowym należałoby wykorzystać

właściwości komórek czuciowych układu węchowego, które są w sposób

ciągływy mieniane u dorosłych osobników, a ich aksonyposiada ją ciągłą zdolność

do tworzenia połączeń z oddalonymi opuszkami węchowymi [31]. Aksony

komórek węchowych posiadają tę właściwość dzięki otaczającym je wyspecjalizowanym

komórkom glejowym, które łączą właściwości komórek Schwanna

i astrocytów. Możliwości komórek formujących otoczki aksonów w układzie

węchowym sprawdzono u dorosłych szczurów transplantując je w miejsce jednostronnie

uszkodzonych kolumn grzbietowych na poziomie segmentów szyjnych

(C1-C2). Wyniki tych badań są bardzo obiecujące. Już 6 do 10 dni po zastosowaniu

tej terapii, wykazano, że wiele wyznakowanych włókien korowo-rdzeniowych

przechodzi przez transplant. Badania behawioralne z zastosowaniem testu wyciągania

peletek potwierdziłyznaczącypo wrót funkcji ruchowych u 4 z 7 szczurów

poddanych terapii.

Sheet Number 82 Page Number 82

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

Nr 1 83

Inną, bardzo obiecującą strategię opracowano z wykorzystaniem makrofagów.

Makrofagi to komórki tkanki łącznej, należące do układu fagocytów jednojądrzastych.

Powstają one przez przekształcenie monocytów krwi lub ich komórek

prekursorowych w szpiku krwiotwórczym. Pełnią ważną rolę zarówno w odporności

wrodzonej nieswoistej (fagocyty charakterystyczne dla późnego okresu

odczynu zapalnego) jak i odporności swoistej (jako komórki prezentujące antygen

lub niszczące sfagocytowany antygen). Pod wpływem stymulacji ich formy

osiadłe przekształcają się w makrofagi wędrujące, które są zdolne do szybkiego

przemieszczania się, np. w kierunku ogniska zapalnego, gdzie zamieniają się

w formyakty wowane. Dzięki swoim właściwościom stanowią jeden z najwcześniej

mobilizowanych czynników odpowiedzialnych za obronę immunologiczną

i gojenie się uszkodzonej tkanki. Inaczej jest w ośrodkowym układzie nerwowym.

Wprawdzie i tu monocyty bardzo gwałtownie in.ltrują miejsce uszkodzenia,

lecz bardzo niewiele z nich pochodzi z układu krwionośnego a odpowiedź

rezydujących w OUN komórek mikrogleju (odpowiednik makrofagów) jest stosunkowo

wolna. To spowolnienie odpowiedzi mikrogleju i makrofagów w OUN

nie sprzyja oczyszczeniu miejsca urazu z uszkodzonej tkanki. Ponadto w badaniach

in vitro wykazano, że makrofagi są zdolne do sekrecji wielu substancji,

z których niektóre, jak np.: nowotworowy czynnik wzrostu [42], prostaglandyny

[47], wolne rodniki [38] są przyczyną nekrozy. A przecież te same makrofagi

w wyniku odpowiedniej stymulacji sprzyjają gojeniu się ran. Tak jest w przypadku

uszkodzenia nerwu obwodowego, gdzie monocyty pochodzące z krwi

gwałtownie różnicują się w aktywne makrofagi, które usuwają resztki uszkodzonych

aksonów i osłonek mielinowych [11, 41]. Ponadto makrofagi produkują

specy.czne substancje, które kształtują środowisko korzystnie dla odrastających

aksonów. Te właściwości makrofagów udało się wykorzystać w celu zwiększenia

możliwości regeneracyjnych uszkodzonej tkanki rdzenia kręgowego. Badania

prowadzone pod kierunkiem Michal Schwartz wykazały, że transplantacja

odpowiednio stymulowanych makrofagów do uszkodzonego rdzenia kręgowego

może przyczynić się do wzmożonej regeneracji uszkodzonej tkanki dzięki właściwościom

neuroprotekcyjnym makrofagów. Makrofagi, wcześniej wystawione na

oddziaływania z uszkodzoną tkanką w obwodowym układzie nerwowym, wspomagają

procesyreg eneracyjne tkanki nerwowej ośrodkowego układu nerwowego.

Znajduje to odbicie w znacznej restytucji funkcji ruchowych tylnych kończyn.

Szczurypoddane tej terapii po uszkodzeniach rdzenia kręgowego chodziłyz wysoko

uniesionym ciałem na poprawnie wyprostowanych kończynach [41, 44,

45]. Pierwsze próbyzas tosowania tej strategii naprawczej u pacjentów z uszkodzeniami

rdzenia kręgowego podjęto w zeszłym roku w Instytucie Weizmanna

w Izraelu.

Sheet Number 83 Page Number 83

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

84 U. Sławińska Nr 1

Niedawno okazało się, że jeszcze jeden typ komórek glejowych jest bardzo

obiecującym materiałem do tworzenia transplantów, wspomagającym regenerację

uszkodzonych komórek nerwowych. Chodzi o tanycyty, występujące w podwzgórzu,

które obok astrocytów i oligodendrocytów wchodzą w skład gleju. Tanycyty

transplantowane w miejsce przecięcia rdzenia kręgowego sprzyjały regeneracji

uszkodzonych włókien [39]. Jednym z czynników, który produkowany jest przez

tanycytyi któryspr zyja regeneracji jest GFAP (ang. glial .brillaryaci d protein).

Z drugiej strony, wiadomo, że tanycyty mają zdolność do produkowania komórek

wyściółkowych, które z kolei mogą dać początek komórkom macierzystym

[5]. W dziedzinie transplantacji ogromnyp otencjał tkwi w komórkach macierzystych.

Nieograniczonypotencjał proliferacyjnyk omórek macierzystch, i ich

zdolności do przekształcania się zarówno w komórki nerwowe, jak i w każdy

innyty p komórek może wspomagać procesy regeneracji w uszkodzonej tkance

nerwowej. McDonald ze współpracownikami [35] wykorzystał komórki macierzyste

pobrane z mysich płodów by transplantować je do rdzenia szczurów 9 dni

po uszkodzeniu. Przeprowadzona kilka tygodni później wery.kacja histologiczna

wykazała, że transpalntowane komórki przeżyłyi występowaływ rdzeniu szczura

jako astrocyty, oligodendrocyty i neurony. Ponadto transplantowane komórki migrowałyz

miejsca transplantacji na odległość 8 mm od granicyuszk odzenia.

Wspomaganie plastyczności układu nerwowego poniżej miejsca

uszkodzenia

Poziom przywróconych funkcji utraconych w wyniku uszkodzenia tkanki

rdzenia kręgowego zależynie tylko od zmian mających miejsce na poziomie pojedynczych

neuronów, ale też od możliwości zmian plastycznych dotyczących

całych sieci neuronalnych. Przy utracie pewnej liczby komórek nerwowych inne,

które ocalały, są zdolne przejąć część „obowiązków”. W ten sposób w wyniku

powstawania nowych połączeń międzykomórkowych, czyli po zmody.kowaniu

sieci neuronalnych, możliwe jest uzyskanie częściowej kompensacji w pracy

układu nerwowego. Taką strategią, która u osobników dorosłych wspomaga występowanie

procesów plastyczności w sieci komórek nerwowych, przyczyniając

się równocześnie do odtwarzania funkcji utraconych wyniku urazu tkanki nerwowej

jest trening ruchowy. Szczególnie interesujące wyniki w przywracaniu

ruchów kroczących zaobserwowano po uszkodzeniu rdzenia kręgowego u dorosłych

kotów, gdyzas tosowano trening lokomocyjnyna ruchomym bieżniku [2,

33]. Po uszkodzeniu rdzenia kręgowego kotyz przednimi kończynami umieszczonymi

na nieruchomej podpórce podtrzymywano tak, by tylne kończyny dotykałyr

uchomej taśmybieżnik a. Wiadomo, że odpowiednio dobrane uciskanie

Sheet Number 84 Page Number 84

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

Nr 1 85

nasadyog ona wywołuje naprzemienne ruchyk ończyn tylnych u kota. Zastosowanie

równocześnie ruchomej taśmyb ieżnika sprawiło, że ruchy te przypominałyr

uchy kroczące. W miarę treningu ruchyty lnych kończyn stawałys ię coraz

bardziej poprawne, całkowicie przypominając lokomocję spontaniczną zwierząt

normalnych. Obiecujące efekty treningu nie miałynies tetyc harakteru zmian

trwałych i zaprzestanie go na dłuższyok res (np. 6 - 12 miesięcyu kotów) powodowało

regres ruchów lokomocyjnych wcześniej wyuczonych na ruchomym

bieżniku [13].

Takie badania przyczyniły się do powstania koncepcji, że i u człowieka,

po poddaniu go odpowiedniej rehabilitacji, można doprowadzić do pełniejszego

odtworzenia funkcji ruchowych kończyn dolnych. Pierwsze próby zastosowania

treningu na bieżniku, u pacjentów z porażeniem kończyn dolnych, przeprowadzono

w roku 1989 w Montrealu [51]. Intensywny trening doprowadził

do zwiększenia prędkości poruszania się pacjenta, wydłużył czas trwania pojedynczego

kroku, jak również sprawił, że pacjenci byli w stanie pokonywać

samodzielnie pewne odległości. Od tego czasu metoda ta została wprowadzona

w innych ośrodkach rehabilitacji ruchowej (np. w Bonn przez Werniga i w Zurichu

przez Dietza) i kontynuowana jest z bardzo obiecującymi wynikami [15, 52].

Wszystkie te badania potwierdzają, że trening lokomocyjny pacjentów po urazach

rdzenia kręgowego na ruchomym bieżniku jest bardziej efektywny w porównaniu

z dotychczas stosowanymi tradycyjnymi metodami. Ponadto, w odróżnieniu

od badań na zwierzętach, pacjenci, których poddano treningowi na ruchomym

bieżniku w warunkach szpitalnych, utrzymywali wysoki poziom sprawności ruchowej

również w warunkach domowych nawet po upływie 6 lat od zakończenia

treningu [53]. Ta różnica w wynikach badań przeprowadzonych na kotach i pacjentach

może wynikać z różnic w rozległości uszkodzenia tkanki nerwowej.

U zwierząt badania prowadzono po całkowitym przecięciu rdzenia kręgowego.

W tej sytuacji regeneracja spontaniczna długich aksonów, łączących struktury

rdzenia kręgowego ze strukturami nadrdzeniowymi mózgu, jest bardzo ograniczona,

a w większości przypadków wręcz niemożliwa, gdyż celowo zapobiega się

jej usuwając całkowicie znacznyod cinek tkanki nerwowej. U pacjentów właściwie

tylko w nielicznych przypadkach dochodzi do zupełnego przerwania rdzenia

kręgowego, a w sytuacji, gdy obie jego części stykają się, bardzo prawdopodobne

jest wystąpienie spontanicznej regeneracji części uszkodzonych aksonów.

Nawet niewielki procent odtworzonych połączeń stwarza nadzieję pełniejszego

i trwałego odzyskania funkcji ruchowych. Przedstawione wyniki badań są bardzo

obiecujące, należyjednak pamiętać, że są one głównie rezultatem prac prowadzonych

dopiero od 10 lat. Wprowadzenie na ich podstawie nowych terapii do

Sheet Number 85 Page Number 85

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

86 U. Sławińska Nr 1

kliniki człowieka wymaga zachowania wyjątkowej ostrożności i wielu dodatkowych

eksperymentów.

Zaburzenia ruchów kroczących tylnych kończyn po uszkodzeniach rdzenia

kręgowego u zwierząt, jak również kończyn dolnych u ludzi, są wynikiem odcięcia

dolnej części rdzenia od wpływów ze struktur nadrdzeniowych. Większość

tych oddziaływań przekazywana jest za pomocą neurotransmiterów monoaminergicznych

(noradrenaliny, dopaminy, serotoniny), wydzielanych przez komórki

zlokalizowane w tych strukturach, a rozprowadzanych przez ich aksony do odpowiednich

miejsc w rdzeniu kręgowym. Do bardzo ciekawych spostrzeżeń, wynikających

z badań przeprowadzonych na zwierzętach, należy fakt, że pewne ruchy

kroczące tylnych kończyn można zaobserwować u zwierząt dorosłych w ostrym

okresie pouszkodzeniowym jako wynik oddziaływania substancji pobudzających

wymienione wyżej układy monoaminergiczne [23, 54].

Przykładem substancji pobudzającej receptory układu noradrenergicznego

jest klonidyna. W okresie pierwszych dwóch tygodni po całkowitym uszkodzeniu

rdzenia kręgowego uciskanie nasadyogona wywołuje tylko ubogie ruchy

kończyn tylnych. Podanie klonidyny wywołuje poprawne, naprzemienne ruchy

kończyn tylnych, a zastosowanie równocześnie treningu lokomocyjnego na bieżniku

pozwala uzyskać poprawny wzorzec ruchów kroczących kończyn tylnych

już po 9 dniach od uszkodzenia rdzenia kręgowego [1, 4].

Równoczesne badania prowadzone w klinice człowieka pokazały, że również

pacjenci z częściowym uszkodzeniem rdzenia kręgowego, po podaniu klonidyny

nie tylko wykonują jakościowo bardziej poprawnie ruchy kroczące kończyn

na poruszającym się bieżniku, ale także przyjmują bardziej poprawną postawę

w czasie stania [17]. Pacjenci po podaniu klonidyny dordzeniowo potra.li

chodzić z prędkością maksymalną dwukrotnie większą niż przed zastosowaniem

farmakoterapii, a amplituda odruchów zginaczyi poziom spastyczności byłyznacząco

zredukowane.

W odróżnieniu od układu noradrenergicznego, układ serotoninergicznypełni

rolę modulatora aktywności neuronalnej. Podanie agonistów receptorów serotoninergicznych

(kwipazyna i 5-methoksy-dimethlo-tryptamina) u kotów, w ostrym

okresie po przecięciu rdzenia kręgowego, nie wywołuje naprzemiennych ruchów

kroczących, tak jak to obserwuje się po podaniu klonidyny [4]. Podanie agonistów

receptorów serotoninergicznych nie wywołuje lokomocji, jednak znacząco

wpływa na wydłużenie czasu trwania fazy podporu w lokomocji na bieżniku

wywołanej uciskiem nasady ogona w porównaniu z lokomocją wywołaną pobudzeniem

receptorów układu noradrenergicznego. Ponadto podanie agonistów

receptorów układu serotoninergicznego zwiększa amplitudę elektrycznej aktywności

różnych mięśni (EMG) rejestrowanej w trakcie lokomocji na bieżniku [3],

Sheet Number 86 Page Number 86

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

Nr 1 87

a zastosowanie antagonistów receptorów tego układu częściowo odwraca ten

efekt. Wyniki opisane powyżej pokazują, że odpowiednio dobrane substancje

mogą znacząco wspomagać procesysprzy jające odtwarzaniu funkcji ruchowych

utraconych w wyniku urazów. Wyniki podobnego zastosowania takiej farmakoterapii

u ludzi są również bardzo obiecujące. Jednak, oprócz znaczącej poprawy

możliwości ruchowych, pacjenci zgłaszali również niepożądane skutki, gdyż substancje

te podawane obwodowo oddziaływały nie tylko na układ nerwowy, ale na

całyor ganizm. Wpływały międzyinn ymi na pracę serca, układu krwionośnego,

układu trawiennego. Pacjenci skarżyli się na brak apetytu, senność, zawroty

głowy. Z tego powodu szereg badań prowadzonych jest w kierunku opracowania

metod, które umożliwiłyby podawanie środków farmakologicznych lokalnie,

tzn. tylko w miejscu, gdzie ich oddziaływanie jest pożądane (np. w rdzeniu kręgowym

poniżej uszkodzenia).

Wydaje się, że idealnym sposobem dostarczenia bezpośrednio do tkanki rdzenia

kręgowego wybranych substancji może być transplantacja komórek, które

potra.ą te substancje produkować. Podwyższenie poziomu monoamin można

uzyskać wszczepiając do odizolowanego odcinka rdzenia kręgowego wycinek

z płodowej tkanki nerwowej zawierającyk omórki produkujące serotoninę lub/i

noradrenalinę [7, 16]. Przeszczepione komórki wrastają w układ nerwowygospodarza

i są stałym źródłem tych neuroprzekaźników, jednak nie pełnią jedynie

funkcji ”pompybiologicznej”. Wszczepione komórki migrują na znacznym obszarze

rdzenia kręgowego gospodarza, tworząc połączenia synaptyczne z jego

neuronami w miejscach, do których dochodziły naturalne zakończenia nerwowe

zstępujących dróg monoaminergicznych [40]. Przeszczepione komórki są również

pobudzane przez aksonyk omórek rdzenia kręgowego gospodarza [34]. Oddziaływania

przeszczepionej tkanki nerwowej mogą więc w pewnym stopniu

zastępować, uszkodzone w wyniku przecięcia, wpływy zstępujących dróg monoaminergicznych,

a poziom wydzielanych monoamin może być pod stałą kontrolą

układu nerwowego gospodarza.

W badaniach, w których szczurom z całkowicie przeciętym rdzeniem kręgowym

transplantowano poniżej miejsca uszkodzenia tkankę płodową, zawierającą

komórki serotoninergiczne i/lub noradrenergiczne, wykazano znaczącą poprawę

jakości wykonywanych naprzemiennych ruchów kroczących tylnych kończyn

(Rys. 2) [20, 46]. W naszych badaniach, u szczurów tych obserwowano

również skoordynowane reakcje na pobudzenie receptorów skórnych lub proprioceptywnych,

co jedynie sporadycznie obserwowano u zwierząt z przeciętym

rdzeniem, ale bez transplantu (kontrolne). Ponadto wykazaliśmy, że u szczurów

z przeciętym rdzeniem kręgowym i zaopatrzonych w transplant, dotykając częścią

proksymalną tylnych kończyn bądź pośladkami do krawędzi stopnia, wywo-

Sheet Number 87 Page Number 87

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

88 U. Sławińska Nr 1

Ryc. 2 : Ruchy lokomocyjne tylnych kończyn u szczurów 3 miesiące po przecięciu rdzenia

kręgowego podtrzymywanych na ruchomym wózku: - szczur paraplegiczny kontrolny

(nie poddanyterapii ), - szczur paraplegicznypo ddanyterapi i transplantacji

płodowych komórek monoaminergicznych (zmody.kowane [46])

Fig. 2 : Locomotor like hind limb movements in paraplegic rats 3 months after spinal

cord injury: the spinal control rat and the spinal rat which has received the graft of

embryonic raphe nuclei one months after spinal cord injury

łuje się szybką reakcję przestawienia tych kończyn na stopień do tyłu [46]. Natomiast

u szczurów kontrolnych reakcja taka występowała dopiero na dotknięcie

kończyny na poziomie pięty. Również w wyniku dotknięcia strony grzbietowej

stopy i sprowokowania nieznacznego wyprostu w stawie skokowym, u szczurów

z transplantem obserwowaliśmyreakcję składającą się z pełnej fazywy cofania

i postawienia stopyna przeszkodzie, gdyu szczurów kontrolnych taka reakcja nie

występowała. Występowanie tego typu uporządkowanych odruchów u szczurów

z uszkodzonym rdzeniem kręgowym i zaopatrzonych w transplant komórek produkujących

monoaminy potwierdza istnienie funkcjonalnych oddziaływań transplantu

na komórki nerwowe rdzenia kręgowego biorcy.

Znacząca poprawa jakości ruchów lokomocyjnych tylnych kończyn, jak i uporządkowanie

wywoływanych reakcji, związane są z obecnością komórek transplantu.

Oznacza to, że oddziaływania przeszczepionej tkanki nerwowej mogą

w pewnym stopniu zastępować, uszkodzone w wyniku przecięcia, wpływy zstępujących

dróg monoaminergicznych, a także, że wydzielanie neuroprzekaźników

z tych neuronów może być mody.kowane przez układ nerwowy gospodarza.

Można więc sądzić, że transplantacja tkanki płodowej, zawierającej komórki

monoaminergiczne (serotoninergiczne lub noradrenergiczne), doprowadza

Sheet Number 88 Page Number 88

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

Nr 1 89

do zwiększenia poziomu tych neuroprzekaźników w odizolowanej części rdzenia

kręgowego i pozwala uzyskać znaczącą kompensację utraconych funkcji ruchowych.

Komórki transplantu, tworząc sieć połączeń z układem nerwowym biorcy

nie tylko produkują neurotransmitery, ale również dostarczają je w odpowiednie

miejsce w rdzeniu kręgowym.

Podsumowanie

Badania ostatniego dwudziestolecia pokazują, że różnego rodzaju strategie

naprawcze z zastosowaniem transplantów tkanki nerwowej (i nie tylko) mogą

sprzyjać restytucji funkcji ruchowych, utraconych w wyniku uszkodzenia ośrodkowego

układu nerwowego. Wyniki prac prowadzonych na wielu płaszczyznach

prowadzą do wniosku, że w celu podwyższania poziomu restytucji funkcji utraconych

w wyniku uszkodzenia należy zastosować skoordynowane w czasie różnorodne

strategie naprawcze, które mogą wspomagać procesyreg eneracji w różnych

obszarach ośrodkowego układu nerwowego (Rys. 3).

Ryc. 3 : Restytucja funkcji w wyniku koordynacji różnorodnych strategii naprawczych

Fig. 3 : Functional recoveryas a result of coordination of various strategies for repair

Dordzeniowe transplantymog ą oddziaływać bezpośrednio na tkankę nerwową

biorcy, wydzielając na przykład czynniki tro.czne, hormony lub neuroprzekaźniki.

Oddziaływanie przeciw apoptotyczne może zmniejszyć zakres

zmian na poziomie ciał komórkowych, których aksony zostały uszkodzone,

lub które zostały poddane oddziaływaniu substancji toksycznych wydzielanych

w miejscu urazu, jak np. glutaminian. W miejscu uszkodzenia można stworzyć

równocześnie najkorzystniejsze warunki dla wystąpienia regeneracji uszkodzonych

aksonów np. wzdłuż utworzonego przez transplant „pomostu”. W celu

Sheet Number 89 Page Number 89

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

90 U. Sławińska Nr 1

wspomagania procesów regeneracji włókien uszkodzonych w miejscu urazu

można zastosować transplantacje odpowiednio stymulowanych makrofagów, tanycytów,

czy też komórek macierzystych. Warunkiem koniecznym skuteczności

większości opisywanych w tym przeglądzie strategii naprawczych jest stosowanie

ich bezpośrednio po zaistniałym urazie. W sytuacji, gdy w miejscu uszkodzenia

powstała już blizna i naturalne procesyn aprawcze zakończyłys woje działanie,

można zastosować strategie, które stymulują potencjalne możliwości tkanki

nerwowej biorcy, ocalałej poniżej miejsca całkowitego przecięcia rdzenia kręgowego.

W tym celu można transplantować np. płodowe komórki nerwowe zdolne

do produkcji odpowiednich neurotransmiterów, byc hociaż częściowo odtworzyć

wpływ ze struktur nadrdzeniowych i utworzyć aktywną sieć połączeń dodatkowo

stymulującą procesy kompensacyjne prowadzące do restytucji funkcji. Wszystkie

te strategie powinnyb yć uzupełnione stymulacją układu nerwowego poprzez prowadzenie

odpowiedniej rehabilitacji ruchowej. Należyjednak pamiętać, że określenie,

która z tych strategii jest najbardziej skuteczna pozostaje ciągle w rękach

badaczy.

Podziękowanie

Praca wykonana w ramach działalności statutowej, .nansowanej przez Instytut

Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego.

Piśmiennictwo

[1] Barbeau H., Chau C., Rossignol S.: Noradrenergic agonists and locomotor training

a.ect locomotor recoveryaft er cord transection in adult cats. Brain Res.

Bull., 1993, 30, 387-393.

[2] Barbeau H., Rossignol S.: Recoveryof locomotion after chronic spinalization in

the adult cat. Brain Res., 1987, 412, 84-95.

[3] Barbeau H., Rossignol S.: The e.ects of serotonergic drugs on the locomotor pattern

and on cutaneous re.exes of adult chronic spinal cat. Brain Res., 1990, 514,

55-67.

[4] Barbeau H., Rossignol S.: Initiation and modulation of the locomotor pattern in

the adult chronic cat bynoradrener gic, serotonergic and dopaminergic drugs. Brain

Res., 1991, 54, 250-260.

[5] Barres B.A.: A new role of glia: generation of neurons! Cell, 1999, 97, 667-670.

[6] Beattie M.S., Shuman S.L., Bresnahan J.C.: Apoptosis and spinal cord injury.

Neuroscientist, 1998, 4, 163-171.

[7] Björklund A., Nornes H., Gage F.H., Foster G., Schultzberg M., Stenevi U.: Reinnervation

of the denervated spinal cord byg rafted noradrenetgic and serotonergic

brainstem neurons. W: M. E. Goldberger, A. Gorion i M. Murray(red.) Development

and Plasticityof the Mammalian Spinal Cord. Section V. Regenerative

Sheet Number 90 Page Number 90

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

Nr 1 91

Capacityof the Spinal Cord. Fidia Research Serias, vol. III, Padova: Liviana Press,

1986.

[8] Bregman B.S.: Regeneration in the spinal cord. Curr. Opin. Neurobiol., 1998, 8,

800- 807.

[9] Bregman B.S., Kunkel-Bagden E., Schnell L., Hai Ning Dai, Da Gao, Schwab

M.E.: Recovery from spinal cord injurymediated byantibodies to neurite growth

inhibitors. Nature, 1995, 378, 498-501.

[10] Cheng H., Cao Y., Olson L.: Spinal cord repair in adult paraplegic rats: Partial

restoration of hind limb function. Science, 1996, 273, 510-513.

[11] Constantinescu C.S., Goodman D.B.P., Hilliard B., Wysocka M., Cohen J.A.: Murine

macrophages stimulated with central and peripheral nervous system myelin

or puri.ed myelin proteins release in.ammatory products. Neurosci. Lett. 2000,

287, 171-174.

[12] Das G.D.: Perspectives in anatomyand pathology of paraplegia in experimental

animals. Brain Res. Bull., 1989, 22, 7-3237.

[13] de Leon R.D., Hodgson J.A., RoyR.R., Edgerton V.R.: Retention of hindlimb

stepping abilityin adult spinal cats after the cessation of step training. Journal

Neurophysiol., 1999, 81, 85-94.

[14] Delwaide P.J.: Pathophysiological mechanisms of spasticity at spinal cord level.

W: A.F. Thilmann, D.J. Burke, W.Z. Rymer (red.) Spasticity: Mechanisms and

Management (s. 296-308). Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 1993.

[15] Dietz V., Wirz M., Curt A., Colombo G.: Locomotor pattern in paraplegic patients:

training e.ects and recoveryof spinal cord function. Spinal Cord, 1998,

36, 380-90.

[16] Foster G.A., Roberts M.H.T., Wilkinson L.S., Bj¨o

rklund A., Gage F.H., H¨okfelt

T., Schultzberg M., Sharp T.: Structural and functional analysis of raphe neurone

implants into denervated rat spinal cord. Brain Res. Bull., 1989, 22, 131-137.

[17] Fung J., Stewart J.E., Barbeau H.: The combined e.ects of clonidine and cyproheptadine

with interactive training on the modulation of locomotion in spinal

injured subjects. J. Neurol. Sci., 1990, 100, 85-93.

[18] Gaviria M., Privat A., d'ArbignyP ., Kamenka J-M., Haton H., Ohanna F.: Neuroprotective

e.ects of a novel NMDA, Gacyclidine, after experimental contusive

spinal cord injuryin adult rats. Brain Res., 2000, 874, 200-209.

[19] Giacobini M., Ho.er B., Zerbe G., Olson L.: Acidic and basic .broblast growth

factors augment growth of fet tissue grafts. Exp. Brain Res., 1991, 86, 73-81.

[20] Gimenez yRibotta M., Provencher J., Feraboli-Lohnherr D., Rossignol; S., Privat

A., Orsal D.: Activation of locomotion in adult chronic spinal rats is achieved

bytr ansplanatation of embryonic raphe cells reinnervating precise lumbar level. J.

Neurosci., 2000, 20, 5144-5152.

[21] Goldfarb I.: Excitation of Renshaw cells via motor neuron collaterals in acute and

chronic cats. Brain Res., 1976, 106, 176-183.

Sheet Number 91 Page Number 91

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

92 U. Sławińska Nr 1

[22] Grill R. J., Blesh A., Tuszynski M.H.: Robust growth of chronically injured spinal

cord axons induced byg rafts of geneticallymodi.ed NGF-secreting cells. Exp.

Neurol., 1997, 148, 444-452.

[23] Grillner S., Zanger P.: On the central generation of locomotion in the low spinal

cat. Exp. Brain Res., 1979, 34, 241-261.

[24] Guest J.D., Hesse D., Schnell L., Schwab M.E., Burtlett-Bunge B.M., Bunge R.P.:

In.uence of IN-1 antibodyand acidic FGF-.brin glue on the response of injured

corticospinal tract axons to human Scwann cell grafts. J. Neurosci. Res., 1997, 50,

888-905.

[25] Guest J.D., Rao A., Olson L., Bunge M.B., Bunge R.P.: The abilityof human

Schwann cell grafts to promote regeneration in the transected nude rat spinal

cord. Exp. Neurol., 1997, 148, 502-22.

[26] Hultborn H., Malmsten J.: Changes in segmental re.es following chronic spinal

cord hemisection in the cat. II. Conditioned monosynaptic test re.exes. Acta Physiol.

Scand., 1983, 119, 423-433.

[27] Iwashita Y., Kawaguchi S., Murata M.: Restoration of function byreplacem ent of

spinal cord segments in the rat. Nature, 1994, 637, 167-170.

[28] Keirstead H.S., Steeves J.D.: CNS myelin: Does a stabilizing role in neurodevelopment

result in inhibition of neural repair after adult injury? Neuroscientist, 1998,

4, 273-284.

[29] Kernel D.: Functional properties of the neuromuscular system and force gradation.

W: A.F. Thilmann, D.J. Burke, W.Z. Rymer (red.) Spasticity: mechanisms

and management (s. 193-203). Berlin - Heidelberg: Springer-Verlag, 1993.

[30] Kwon B.K., Tetzla. W.: Spinal cord regeneration. From gene to transplants. Spine

2001, 245, 513-522.

[31] Li Y., Field P.M., Raisman G.: Repair of adult rat corticospinal tract bytransplants

of olfactoryensheet hing cells. Science 1997, 227, 2000-2002.

[32] Liu D., McAdoo D.J.: Methylprednisolone reduces excitatory amino acid release

following experimental spinal cord injury. Brain Res., 1993, 609, 293-297.

[33] LovelyR.G., Gregor R.J., Roy R.R., Edgerton V.R.: E.ects of training on the recoveryof

full-weight-bearing stepping in the adult spinal cat. Exp. Neurol., 1986,

92, 421-435.

[34] Maxwell D.J., Foster G.A.: Immunoelectron microscopic analysis of the synaptic

connectivity of serotoninergic neurones grafted to the 5,7-dihydroxytryptaminelesioned

rat spinal cord. Neuroscience, 1991, 45, 307-321.

[35] McDonald J.W., Liu X-Z., Qu Y., Liu S., MickeyS.K., TuretskyD., Gottlieb D.I.,

Choi D.W.: Transplanted embryonic stem cells survive, di.erentaite and promote

recoveryin injured rat spinal cord. Nat. Med., 1999, 5, 1410-1412.

[36] McNeil P.L., Muthukrishnan L., Warder E., D'Amore P.A.: Growth factors are

released bym echanicallyw ounded endthelial cells. J.Cell. Biol., 1989, 109, 811-

822.

Sheet Number 92 Page Number 92

26 kwietnia 2002 18:07 a7.tex

Nr 1 93

[37] Nielsen J., Hultborn H.: Regulated properties of motoneurones and primaryafferents:

new on possible spinal mechanisms underlying spasticity. W: A. F. Thilmann,

D. J. Burke, W. Z. Rymer (red.) Spasticity: mechanisms and management

(s. 177-192). Berlin - Heidelberg: Springer-Verlag, 1993.

[38] Pabst M.J., Cummings N.P., Hedegaard H.B., Johnston R.B.Jr. Human macrophages

maynor mallyb y„pr imed: for a strong oxygen radical response. Adv. Exp.

Med. Biol., 1983. 166, 215-221.

[39] Prieto M., Chauvet N., Alonso G.: Tanycytes transplanted into the adult rat spinal

cord support the regeneration of lesioned axons. Exp. Neurol., 2000, 161, 27-37.

[40] Rajaofetra N., Köning N., Poulat P., Marlier L., Sandillon F., Drian M.J., Ge.ard

M., Privat A.: Fate of B1-B2 and B3 rhombencephalic cells transplanted into the

transected spinal cord of adults rats: light and electron microscopic studies. Exp.

Neurol., 1992, 117, 59-70.

[41] Rapalino O., Lazarov-Spiegler O., Agranov I., Velan G., Yoles E., Fraidakis M.,

Solomon A., Gepstein R., Katz A., Belkin M., Hadani M., Schwartz M.: Implantation

of stimulated homologous macrophages results in partial recoveryof

paraplegic rats. Nat. Med., 1998, 4, 814-821.

[42] Satoh M., Oshima H., Abe S., Yamazaki M., Mizuno D.: Role of in vivo scavenger

function of macrophages in priming for endogenous production of tumor necrosis

factor. J. Biol. Response Mod., 1987, 6, 499-511.

[43] Schwab M. E., Caroni P.: Oligodendrocytes CNS myelin are nonpermissive substrates

for neutrine growth and .broblastspreading in vitro. J. Neurosci., 1988, 8,

2381-2393.

[44] Schwartz M., Lazarov-Spiegler O., Rapalino O., Agranov I., Velan G., Hadani M.:

Potential repair of rat spinal cord injuries using stimulated homologous macrophages.

Neurosurgery, 1999, 44, 1041-1046.

[45] Schwartz M., Moalem G.: Bene.cial immune activityafter CNS injury: prospects

for vaccination. J. Neuroimmunol., 2001, 113, 185-192.

[46] Sławińska U., Majczyński H., Djavadian R.: The recovery of hindlimb motor function

after spinal cord transection is enhanced byg rafts of embryonic raphe nucleus.

Exp. Brain Res., 2000, 132, 27-38.

[47] Snider M.E., Fertel R.H., Zwilling B.S.: Production of arachidonic acid and metabolities

byoperation ally de.ned macrophages subsets. Prostaglandins 1983, 25,

491-501.

[48] Spillmann A.A., Amberger V.R., Schwab M.E.: High molecular weight protein of

human central nervous system myelin inhibits neurite outgrowth: an e.ect which

can be neutralized bythe monoclonal antibodyIN-1. Eur. J. Neurosci., 1997, 9,

549-555.

[49] Thallmair M., Metz G.A.S., Z'Graggen W.J., Raineteau O., Krtje G.L., Schwab

M.E.: Neurite growth inhibitors restrict plasticityand functional recoveryf ollowing

corticospinal tract lesions. Nat. Neurosci., 1998, 1, 124-131.

Sheet Number 93 Page Number 93

26 kwietnia 2002 18:07 a8.tex

94 U. Sławińska Nr 1

[50] Tuszynski M.H., Gabriel K., Gage F.H., Suhr S., Meyer S., Rosetti A.: Nerve

growth factor deliveryb y gene transfer induces di.erential outgrowth of sensory,

motor and noradrenergic neurites after adult spinal cord injury. Exp. Neurol., 1996,

137, 157-173.

[51] Visintin M., Barbeau H.: The e.ects of bodyw eight support on the locomotor

pattern of spastic paretic patients. Can. J. Neurol Sci., 1989, 16, 315-325.

[52] Wernig A., Muller S.: Laufband locomotion with bodyw eight support improved

walking in persons with severe spinal cord injuries Paraplegia, 1992, 30, 229-238.

[53] Wernig A., NanassyA., Muller S.: Maitenance of locomotor abilities following

Laufband (treadmill) therapyin para- and tetraplegic persons: follow-up studies.

Spinal Cord, 1998, 36, 744-749.

[54] Wetzel M.C., Stuart D.G.: Ensamble characteristics of cat locomotion and its neural

control. Prog. Neurobiol., 1976, 7, 1-98.

[55] Wictorin K., Bj¨orklund A.: Axon outgrowth from grafts of human embryonic spinal

cord in the lesioned adult rat spinal cord. NeuroReport, 1992, 3, 1045-1048.

[56] Wrathall J.R., Teng Y.D., Choiniere D.: Amelioration of function de.cits from

spinal cord trauma with systematically administered NBQX, an antagonist of non-

N-methyl-D-aspartate receptors. Exp. Neurol., 1996, 137, 119-126.

[57] Wrathall J.R., Teng Y.D., Marriott R.: Delayed antagonism of AMPA/Kainate receptors

reduces long-term functional de.cits resulting from spinal cord trauma.

Exp. Neurol., 1997, 145, 565-573.

[58] Ye J.-H., Houle D.: Treatment of the chronicallyi njured spinal cord with neurotrophic

factors can promote axonal regeneration from supraspinal neurones. Exp.

Neurol., 1997, 143, 70-81.

Adres: Urszula Sławińska

Pracownia Plastyczności Układu Nerwowo-Mięśniowego Instytut Biologii Doświadczalnej

im. Marcelego Nenckiego PAN

02-093 Warszawa, ul. Pasteura 3

e-mail: [e-mail]

Sheet Number 94 Page Number 94

26 kwietnia 2002 18:07 a8.tex

NEUROL. NEUROCHIR. POL. 2002, T. 36 (LII), Suplement 1, 95-106 95

Julita Czarkowska-Bauch

Czy neurotro.ny mogą pomóc w naprawie

uszkodzonego rdzenia kręgowego? 1

Z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M.Nenckiego PAN w Warszawie

słowa kluczowe: rdzeń, neurotro.ny, aktywacja neurotro.n

key words: spinal cord, neurotrophins, neurotrophin activation

Summary

Can neurotrophins help to repair an injured spinal cord?- Basic information

about neurotrophins, their receptors and distribution of these proteins in the central nervous

system as well as their role in the development and maturity of the nervous system

will be brie.y reviewed in this chapter. Special emphasis will be given to the role of

neurotrophins and their receptors after the damage of the nervous system. Finally, our

recent data showing a possibility of increasing of endogenous pool of BDNF and NT-4

as well as their TrkB receptor in the spinal cord due to long-lasting, moderate locomotor

training will be presented and discussed in terms of its clinical applicability.

Streszczenie

Artykułza wiera informacje o podstawowych neurotro.nach i ich receptorach, o miejscach

ich syntezy oraz występowaniu w różnych strukturach układu nerwowego, a zwłaszcza

w rdzeniu kręgowym. Omówiono rolę jaką pełnią neurotro.ny w rozwoju oraz w dojrzałym

układzie nerwowym, a także w reakcji na uszkodzenie rdzenia kręgowego. Przedstawione

zostały też wyniki badań własnych wskazujące na możliwość zwiększania puli

neurotro.ny pochodzenia mózgowego (BDNF) oraz neurotro.ny 4 (NT-4) a także ich receptora

TrkB w rdzeniu kręgowym pod wpływem umiarkowanego, długotrwałego treningu

lokomotorycznego.

1Praca powstała dzięki wsparciu .nansowemu KBN w ramach realizacji projektu badawczego

4P05A12714.

Sheet Number 95 Page Number 95

26 kwietnia 2002 18:07 a8.tex

96 J. Czarkowska-Bauch Nr 1

Szacuje się, że w 2000 r. żyło na świecie ok. 2 mln pacjentów cierpiących

z powodu chronicznego upośledzenia funkcji ruchowych powstałych na skutek

urazów rdzenia kręgowego. Pomimo ogromnego postępu prac badawczych nad

stymulowaniem procesów naprawczych po uszkodzeniach ośrodkowego układu

nerwowego do dziś nie potra.myty m pacjentom zasadniczo pomóc. Celem mojego

artykułu jest pokazanie najważniejszych osiągnięć badawczych prowadzących

do zrozumienia roli neurotro.n w procesach naprawczych i perspektyw wykorzystania

tych cząsteczek do poprawy strukturalnej i funkcjonalnej po uszkodzeniach

rdzenia kręgowego.

Neurotro.nys ą cząsteczkami sygnałowymi występującymi nie tylko w układzie

nerwowym, ale także humoralnym i odpornościowym. Peptydy te stanowią

podgrupę zaliczaną do rodzinyczy nników tro.cznych, do ktorej należą, między

innymi, cytokinowe, .broblastowe lub insulino- podobne czynniki wzrostowe.

Do podgrupyneurotro.n zalicza się u ssaków: nerwowyczy nnik wzrostowy

(ang. nerve growth factor -NGF), czynnik wzrostowy pochodzenia mózgowego

(ang. brain-derived neurotrophic factor - BDNF), neurotro.nę 3 i 4/5 (ang.

NT3, NT4/5).

Na trop tych cząsteczek naprowadziła badaczy obserwacja, że po uszkodzeniu

obwodowego układu nerwowego włókna obwodowe regenerują, podczas

gdyw łókna ośrodkowego układu nerwowego nie wykazują takiej reakcji. Już

w 1920 r., słynny neuroanatom Ramon y Cajal przedstawił tezę, iż włókna ośrodkowe

również mają potencjalną zdolność do regeneracji, ale hamuje ją nieprzychylne

temu procesowi środowisko ośrodkowego układu nerwowego [21]. Przyjęto

więc założenie, że włókna obwodowe mogą zawierać substancje umożliwiające

regenerację. Nagrodzone nagrodą Nobla odkrycie przez R. Levi-Montalcini

i współpracowników [10] substancji NGF było właśnie potwierdzeniem takiej

hipotezy. Okazało się, że podobnych do NGF cząsteczek jest znacznie więcej.

Pewnym zaskoczeniem było odkrycie, że występują one licznie w ośrodkowym

układzie nerwowym. Dziś wiemy, że wiele subpopulacji komórek nerwowych

i glejowych ma zdolność syntetyzowania neurotro.n [17, 21]. Źródłem NGF są

przede wszystkim neuronyk orymózgo wej i hipokampa (w miejscach docelowych

projekcji cholinergicznej) oraz astrocyty i komórki Schwanna. Najbardziej

rozpowszechnioną w ośrodkowym układzie nerwowym neurotro.ną jest BDNF.

Jest ona syntetyzowana w wielu obszarach mózgu, wiąże się ją także z projekcją

cholinergiczną. Wysoki poziom BDNF wykrywa się w śródmózgowiu, rdzeniu

przedłużonym i rdzeniu kręgowym. Ponadto stwierdzono jej obecność w komórkach

Schwanna, a także w mięśniach. Szczególnie jej dużo w móżdżku, hipokampie

i korze mózgowej. NT-3 występuje również w wielu strukturach mózgu,

także w móżdżku, w hipokampie i w korze mózgowej. Wykryto również jej

Sheet Number 96 Page Number 96

26 kwietnia 2002 18:07 a8.tex

Nr 1 97

obecność w mięśniach. Ekspresja NT-4/5 w ośrodkowym układzie nerwowym

jest słabsza niż BDNF, ale jest jej sporo w mięśniach. Warto pamiętać, że neurotro

.nymog ą być transportowane zarówno transportem wstecznym (retrogradnym),

jak i odosiowym (anterogradnym) [6, 22, 1]. Dlatego np. wszechobecność

BDNFu w ośrodkowym układzie nerwowym jest wynikiem zarówno istnienia

wielu miejsc jej syntezy, jak i zdolności do transportowania jej do miejsc docelowych

[24].

Ryc. 1 : Schemat budowyr eceptorów wybranych neurotro.n. Od lewej: receptor o niskim

powinowactwie, kolejne trzyrecept oryo wysokim powinowactwie oraz przykład obciętej

formyre ceptora TrkBTK- . Pełne strzałki wskazują dominujące, a przerwane

słabe wiązanie neurotro.nyz danym receptorem. (Na podstawie rycinyz książki

Kandel, E. R, Schwartz, J. H. i Jessel, T. M. 2000. Principles in neural science,

McGraw-Hill, wydanie 4).

Fig. 1 : The schematic structure of neurotrophin receptors interacting with their ligands.

From the left: low a.nityrece ptor, three high a.nitytrk receptors and truncated

form of TrkB TK- receptor in the cellular membrane. Strong and weak interactions

of neurotrophins with a receptor are indicated with solid and broken arrows, respectively

. (Adapted from Kandel, E. R, Schwartz, J. H. i Jessel, T. M. 2000. Principles

in neural science, McGraw-Hill, 4th ed.)

Neurotro.nydziała ją na komórkę poprzez interakcje ze swoistymi receptorami

rozmieszczonymi w błonie komórkowej [17]. Receptory te są glikoproteinami

błonowymi o podobnym schemacie budowy, ale zróżnicowanej strukturze

(Ryc. 1). Istnieją receptory o wysokim i niskim powinowactwie do danego

liganda (tj neurotro.ny). Te o wysokim powinowactwie składają się z trzech

podjednostek: 1. zewnątrzbłonowej, która jest miejscem wiążącym daną neurotro

.nę; 2. transbłonowej, która umożliwia zakotwiczenie receptora w błonie i 3.

Sheet Number 97 Page Number 97

26 kwietnia 2002 18:07 a8.tex

98 J. Czarkowska-Bauch Nr 1

wewnątrzbłonowej, która poprzez aktywację kinazy tyrozynowej, stanowiącej integralną

część receptora, zapoczątkowuje proces internalizacji kompleksu receptora

z ligandem. Proces ten może spowodować przekazanie sygnału do syntezy

DNA i wpływać na aktywność neuronalną. Receptor TrkA wiąże przede wszystkim

NGF. TrkB wiąże głównie BDNF i NT-4/5. Natomiast TrkC wiąże przede

wszystkim NT- 3. Receptory o niskim powinowactwie (p75) mają odmienną

drogę przekazu sygnału wewnątrzkomórkowego. Mają one zdolność wiązania

wszystkich, wymienionych neurotro.n. Warto wspomnieć, że receptory Trk występują

w dwóch formach: pełnej i obciętej (ang. full and truncated). Postać

obcięta różni się tym od pełnej, że nie posiada podjednostki o aktywności kinazyty

rozynowej i nie jest zdolna do internalizowania kompleksu Trk z ligandem

[17, 20].

Nasze myślenie o roli neurotro.n ewoluowało w ciągu ostatnich lat. Nie

wiąże się ich tylko z funkcjami czysto tro.cznymi, ale przypisuje się tak złożone

funkcje jak np. modulacja aktywności neuronalnej. Jest coraz więcej danych wiążących

działanie neurotro.n z procesami plastyczności neuronalnej. Najogólniej

mówiąc rola neurotro.n w układzie nerwowym jest zróżnicowana w zależności

od: (i) stopnia dojrzałości organizmu, (ii) od lokalizacji w układzie nerwowym

oraz (iii) od tego czyukład nerwowyjes t uszkodzonyczynie.

Wykazano, że we wczesnych etapach rozwoju neurotro.ny warunkują różnicowanie

i przeżywalność neuronów. Wpływ NGF na różnicowanie się i przeżywalność

komórek cholinergicznych lub zwojowych jest tego dobrym przykładem.

Z kolei BDNF odgrywa bardzo ważną rolę w tworzeniu się kolumn dominacji

ocznej [8]. Ani NT-4/5 ani NT-3 nie mają wpływu na ten proces [11]. Innym,

dobrym przykładem udziału BDNF w plastyczności neuronalnej jest zdolność

tej neurotro.nyd o zachowania normalnej organizacji kolumn dominacji ocznej

u deprywowanych jednoocznie zwierząt. Podanie BDNFu zwierzętom deprywowanym

jednoocznie ocala normalną organizację kolumn dominacji ocznej.

W dojrzałym, nieuszkodzonym układzie nerwowym neurotro.ny wpływają

na rozmiar rozgałęzień neuronów oraz stabilizują ich lokalizację. Endogenny

BDNF jest niezbędny do utrzymania odpowiedniej arboryzacji drzewka dendrytycznego

neuronów warstwyIV korymózgo wej. Natomiast NT-3 odgrywa

podobną rolę w stosunku do komórek warstwyVI. Podanie NT-3 do warstwyIV

hamuje rozrost dendrytów stymulowany przez BDNF i vice versa - BDNF podanydo

warstwyVI hamuje rozrost stymulowanyprzez NT-3 [11]. Tak więc neurotro

.ny, które uważa się generalnie za czynniki promujące rozrost zakończeń,

mogą też ten proces hamować. Z kolei obecność NGFu zapewnia prawidłową

morfologię neuronów cholinergicznych. Jednym z ciekawszych odkryć dotyczą-

Sheet Number 98 Page Number 98

26 kwietnia 2002 18:07 a8.tex

Nr 1 99

cych neurotro.n było stwierdzenie, że neurotro.ny wpływają na ilość enzymów

syntetyzujących neuroprzekaźniki [16].

Rozmieszczenie neurotro.n i ich receptorów w układzie nerwowym jest zróżnicowane

i na obecnym etapie badań nie da się go w prosty sposób powiązać

funkcjonalnie lub anatomicznie w spójną całość. Warto pamiętać, że neuron

może mieć receptoryd la różnych neurotro.n, co świadczyo znacznym skomplikowaniu

układu modulującego zarówno rozrost dendrytyczny jak i aktywność

komórkową.

Nadzieje na możliwość wykorzystania neurotro.n w procesach naprawczych

zrodziłysię w związku z reakcją komórek uszkodzonego ośrodkowego układu

nerwowego na neurotro.ny. Okazało się, że podawanie neurotro.n zwiększa

przeżywalność aksotomizowanych neuronów, zwiększa gęstość rozgałęzień neuronalnych

ocalałych włókien oraz ogranicza zakres blizny pouszkodzeniowej.

Co więcej, zwiększa ilość neuroprzekaźnika, a więc wpływa na aktywność sieci

neuronalnej [16, 25].

Dziś mamy już do czynienia z wieloma modelami badań, w których wykorzystuje

się dobroczynne własności neurotro.n w procesach naprawczych, tak

po uszkodzeniach układu nerwowego, jak i w chorobach neurodegeneracyjnych

[21]. Ostatnie lata cechuje również bardzo szybki rozwój badań nad próbami

wykorzystania neurotro.n w procesach naprawczych po uszkodzeniach rdzenia

kręgowego [21]. Zaowocowałyone opracowaniem różnorodnych technik podawania

neurotro.n od tworzenia bogatych w nie mostków z nerwów obwodowych

łączących przerwany rdzeń kręgowy poprzez wszczepianie embrionalnych tkanek

nerwowych będących, między innymi, źródłem neurotro.n, po tworzenie modeli

myszy mody.kowanych genetycznie, np. pozbawionych genów odpowiedzialnych

za syntezę danej neurotro.ny [21]. Część z nich została omówiona w rozdziale

U. Sławińskiej w tym tomie. Na szczególną uwagę zasługują próby stworzenia

„przyjaznego środowiska” w uszkodzonym rdzeniu kręgowym, umożliwiającego

ewentualną regenerację włókien długich dróg wstępujących i zstępujących poprzez

neutralizowanie aktywności białka inhibitorowego mieliny lub wzbogacanie

neurotro.nami wszczepianej w miejsce uszkodzenia embrionalnej tkanki

nerwowej [2, 3, 15]. Wyniki tych badań sugerują, że łączne działanie wielu czynników

promujących procesy naprawcze, w tym neurotro.n, może przyczynić się

do pobudzenia procesów regeneracyjnych w uszkodzonym rdzeniu kręgowym.

Inną, obiecującą drogą wydaje się poszukiwanie możliwości podwyższania poziomu

endogennych neurotro.n w rdzeniu kręgowym. Stwarzałyby to szansę na

uzupełnianie lokalnych niedoborów neurotro.n powstałych np. w części rdzenia

poniżej uszkodzenia, poprzez zwiększenie syntezy i transportu neurotro.n

produkowanych w mięśniach. Przytoczone poniżej wyniki badań dokumentują

Sheet Number 99 Page Number 99

26 kwietnia 2002 18:07 a8.tex

100 J. Czarkowska-Bauch Nr 1

możliwości syntezy neurotro.n i ich receptorów w rdzeniu kręgowym, opisują

zmianyic h ekspresji w odpowiedzi na uszkodzenie rdzenia kręgowego, a także

wskazują na możliwości modulowania poziomu niektórych neurotro.n i ich receptorów

pod wpływem treningu ruchowego.

Ryc. 2 : Ekspresja receptora TrkB w rogach brzusznych rdzenia kręgowego nietrenowanego

(górne zdjęcie) i trenowanego szczura (dolne zdjęcie). Na górnym rysunku

zaznaczono strzałkami niewielkie, immunoreaktywne komórki, których liczba rośnie

znacząco po treningu. Grotami strzałek zaznaczono duże komórki blaszki IX. Skala

odpowiada 20µm.

Fig. 2 : TrkB immunoreactivityi n the ventral horn of the spinal cord in non-trained (upper)

and trained (lower) rat. On the upper .gure arrow indicate small,TrkB positive

cell . The number of these cells doubled in trained animals (see lower .gure). Arrowheads

point to large TrkB positive neurons of lamina IX. The scale bar corresponds

to 20µm.

Sheet Number 100 Page Number 100

26 kwietnia 2002 18:07 a8.tex

Nr 1 101

Ryc. 3 : Ekspresja BDNF w rogach brzusznych nietrenowanego (górne zdjęcie) i trenowanego

szczura (dolne zdjęcie). Skala odpowiada 20 µm.

Fig. 3 : BDNF immunoreactivityin the ventral horn of the spinal cord in non-trained

(upper) and trained (lower) rat. The scale bar corresponds to 20 µm.

W 1999 r. Dreyfus i współautorzy [7] stwierdzili obecność BDNF w małych

komórkach białej substancji rdzenia, z których część była astrocytami. Ponadto

wykryli obecność BDNF i NT-3 w dużych komórkach rdzenia kręgowego. Te

obserwacje zostałypogłębione w rok później przez Bucka i współautorów [4],

którzywy kryli obecność mRNA dla BDNF, NT-3 i NT-4 w motoneuronach młodych

i dorosłych szczurów. Wykazali oni, że u osobników dojrzałych najwięcej,

bo ok. 73% motoneuronów w lędźwiowych segmentach rdzenia wykazało ekspresję

BDNF mRNA. Nieco mniej, bo ok. 63% motoneuronów wykazało ekspresję

NT-4 mRNA. Znacznie mniej motoneuronów wykazywało zdolność do

syntezy NT-3. Przypuszcza się, że NT-3 wykrywane w motoneuronach pochodzi

Sheet Number 101 Page Number 101

26 kwietnia 2002 18:07 a8.tex

102 J. Czarkowska-Bauch Nr 1

z innych źródeł, na przykład z komórek zwojowych. Ostatnio przedstawiono dokładną

lokalizację mRNA dla receptora TrkA w istocie szarej rdzenia kręgowego

szczurów [9]. W obrębie puli motoneuronów unerwiających dany mięsień stwierdzono

obecność mRNA BDNFu, NT-4 i NT-3 oraz ich receptorów [5]. Próby

powiązania poziomu mRNA konkretnych neurotro.n i ich receptorów z charakterystyką

funkcjonalną motoneuronów nie powiodły się. Nie stwierdzono, by

np. motoneurony unerwiające „szybkie” włókna mięśniowe wykazywały więcej

mRNA dla wybranej neurotro.ny i jej receptorów niż te, unerwiające „wolne”

włókna mięśniowe [5].

Wyrwanie korzonków brzusznych rdzenia kręgowego powoduje, że motoneuronyu

nerwiane uprzednio przez włókna korzonka są zagrożone wsteczną

degeneracją. Podpajęczynówkowe dostarczanie BDNFu przez okres ok. 4 tyg.

po uszkodzeniu jest w stanie ocalić znaczną liczbę motoneuronów [13]. Wykazano,

że 16 tyg. po zabiegu ok. 50% motoneuronów przyśrodkowej głowy

mięśnia brzuchatego łydki przeżyło, a ich aksonyreg enerowałykier ując się do

źródła BDNFu. Co więcej, podawanie BDNFu ograniczało tworzenie się blizn,

a także cyst pouszkodzeniowych w rdzeniu kręgowym.

Z kolei, podawanie NT-3 i NGF powodowało regenerację włókien aferentnych

uszkodzonych na skutek zmiażdżenia korzonka grzbietowego pomiędzy zwojami

grzbietowymi a wejściem do rdzenia [14]. Podpajęczynówkowe podawanie NT-

3 do rdzenia (nad wejściem korzonków grzbietowych) stymulowało regeneracje

grubych, zmielinizowanych włókien aferentnych. Natomiast podawanie NGFu

stymulowało regenerację cienkich, niezmielinizowanych włókien peptydergicznych

(np. zawierających substancję P).

Wyniki najnowszych badań wskazują na niebagatelne znaczenie miejsca podawania

neurotro.n po urazach rdzenia. Stwierdzono bowiem, że po eksperymentalnej

kontuzji rdzenia kręgowego, już następnego dnia po urazie stwierdza

się znacznys padek mRNA dla receptorów TrkA, Trk B i Trk C w obszarze

urazu, tj. do ok. 0.75 cm do przodu i tyłu od epicentrum uszkodzenia [9].

W dalszej odległości od epicentrum uszkodzenia poziom mRNA tych receptorów

był podobny jak u zwierząt kontrolnych. W 6 tyg. po uszkodzeniu ekspresja

mRNA dla tych receptorów całkowicie zanikła w pourazowym zagłębieniu natomiast

stwierdzono wyraźnywzr ost ekspresji mRNA dla obciętej formyre ceptora

TrkB w komórkach wyściółkowych i w astrocytach otaczających miejsce uszkodzenia.

Autorzyuw ażają, że spadek ekspresji mRNA receptorów Trk (pełnej

formy) może być jedną z przyczyn postępującej utraty komórek po uszkodzeniu

rdzenia kręgowego. Spadek ekspresji receptorów może bowiem oznaczać

ograniczenie możliwości działania neurotro.n w obszarze uszkodzenia. Co więcej,

postępującywzros t ekspresji formyobciętej TrkB w tym obszarze może,

Sheet Number 102 Page Number 102

26 kwietnia 2002 18:07 a8.tex

Nr 1 103

w coraz większym stopniu, ograniczać dostępność BDNF i NT-4 dla receptora

formypełnej. Powyższe obserwacje mogą, zdaniem autorów, stawiać pod znakiem

zapytania skuteczność metod terapeutycznych polegających na dostarczaniu

neurotro.n w obszar uszkodzenia rdzenia kręgowego. Zwracają natomiast uwagę

na to, że miejsce podawania neurotro.n powinno być oddalone od epicentrum

uszkodzenia tak, byzape wnić oddziaływanie neurotro.n z ich receptorem.

Alternatywą dla metod terapeutycznych polegających na dostarczaniu neurotro

.n po uszkodzeniach układu nerwowego jest zmuszanie układu nerwowego

do zwiększonej, lokalnej produkcji endogennych neurotro.n. Przesłanką do podjęcia

takich prób byłyobser wacje, że endogennypoziom niektórych neurotro.n,

np. BDNF i NT-4, jest zależnyod aktywności neuronalnej [12, 16]. Prowadzone

przez naszą grupę doświadczenia dotyczą właśnie tego ostatniego zagadnienia.

Nasze badania miałyodpo wiedzieć na pytanie czyi na ile umiarkowanie intensywny

trening lokomocyjny wpłynie na ekspresję receptora TrkB i jego ligandów

w rdzeniu kręgowym [18, 19].

Zwierzęta przebiegałyok. 1 km dziennie. Dziennytrening składał się z trzech

sesji, pomiędzy którymi zwierzęta odpoczywały w domowej klatce. Trening prowadzono

przez 4 tyg., pięć dni w tygodniu. Przeprowadziliśmy immunocytochemiczne

oznaczenia poziomu ekspresji Trk B (formypełnej i obciętej) oraz jego

ligandów, BDNF i NT-4 w rdzeniu kręgowym biegających i nie biegających

(kontrolnych) zwierząt. Do oznaczeń użyto poliklonalnymch przeciwciał na Trk

B, BDNF i NT-4, a reakcję uwidaczniano za pomocą zestawu ABC Vectastain.

Skrawki analizowano pod mikroskopem Nikon sprzężonym z komputerem wyposażonym

w programy do analizy obrazów Image Pro-Plus i Scion.

Stwierdziliśmy, że trening spowodował wzrost TrkB immunoreaktywności

(IR) w komórkach istotys zarej (Ryc. 2). Najsilniejszyef ekt zaobserwowano

w populacji małych komórek, których pole wynosi ok. 50 µm2, a także w wielkich

komórkach blaszki IX. Liczba małych, TrkB IR komórek była dwukrotnie

wyższa u trenowanych niż u nietrenowanych zwierząt. W badaniach nad fenotypem

tych TrkB IR komórek stwierdziliśmy, że nie są one pochodzenia neuronalnego.

Dalsze doświadczenia pozwoliłyn a ustalenie, że są to oligodendrocyty.

Komórki te tworzyły często charakterystyczne skupiska wokół silnie TrkB IR

dużych neuronów blaszki IX (Ryc. 2). Warto podkreślić, że trening nie wpłynął

istotnie na wzrost ekspresji formyob ciętej receptora TrkB.

Trening spowodował również wzrost immunoreaktywności BDNFu i NT-4

w rdzeniu kręgowym. Jednak lokalizacja tych zmian była inna niż receptora

TrkB, a także była różna dla obu neurotro.n. BDNF IR uległa silnemu wzmożeniu

w neuropilu (Ryc. 3). W porównaniu ze zwierzętami nietrenowanymi,

Sheet Number 103 Page Number 103

26 kwietnia 2002 18:07 a8.tex

104 J. Czarkowska-Bauch Nr 1

bardzo wyraźnie wzrosło wyznakowanie włókien z silnie zaznaczonymi skupiskami

ziarnistego produktu reakcji w pobliżu dużych neuronów blaszki IX. NT-4

IR wzrosła przede wszystkim we włóknach istoty białej i w niewielkim stopniu

w neuronach blaszki IX.

Wnioski wynikające z naszych badań można streścić następująco:

1. Długotrwały, umiarkowanytrening lokomotorycznypo woduje wzrost poziomu

białka BDNF i NT-4 w rdzeniu kręgowym;

2. Powoduje on przypuszczalnie wzrost receptywności komórek rdzenia kręgowego

na neurotro.nyBDNF i NT-4/5, na co wskazuje znaczący wzrost ekspresji

receptora TrkB w neuronach i oligodendrocytach istoty szarej, zwłaszcza

w blaszce IX.

3. Trening nie wpływa w istotny sposób na poziom ekspresji obciętej formy

receptora TrkB.

Tak więc trening lokomotoryczny jest potencjalnym narzędziem za pomocą

którego można podwyższyć poziom receptora TrkB (pełnej formy) oraz jego

ligandów w rdzeniu kręgowym, nie wpływając na poziom obciętej formy tego

receptora. Nasze dalsze badania zmierzają do zwery.kowania czy powyższy mechanizm

aktywacji systemu TrkB/BDNF i NT-4 można wykorzystać po uszkodzeniach

rdzenia. Jeśli tak, to odpowiedni trening ruchowymóg łby przyczynić

się do poprawyfunkcjonalnej po uszkodzeniach rdzenia kręgowego poprzez aktywację

neurotro.n BDNF i NT-4 oraz ich receptora TrkB nie tylko w samym

rdzeniu kręgowym, ale np. w mięśniach i komórkach zwojów grzbietowych. Trening

ruchowymógłb ywięc wpływać na poprawę stanu rdzenia poniżej miejsca

uszkodzenia i tworzenie korzystnych warunków dla jego reinerwacji.

Piśmiennictwo

[1] Altar C.A., Cai N., Bliven T., Juhasz M., Conner J.M., Acheson A.L., Lindsay

R.M., Wiegand S.J.: Anterograde transport of brain-derived neurotrophic factor

and its role in the brain. Nature 389: 856-60.

[2] Bregman B.S., Kunkel-Bagden E., Schnell L., Dai H.N., Schwab M.E.: Recovery

from spinal cord injuryb yantibodies to neurite growth inhibitors. Nature, 378:

498-501.

[3] Bregman B. S. Transplants and neurotrophic factors prevent atrophyof mature

CNS neurons after spinal cord injury. 1998. Exp. Neurol. 149: 13-27.

[4] Buck C.R., Seburn K.L., Cope T.C.: Neurotrophin expression byspinal motoneurons

in adult and developing rats. J Comp Neurol. 416: 309-18.

[5] CoprayS., Kernell D.: Neurotrophins and trk-receptors in adult spinal motoneurons:

di.erences related to cell size but not to „slow/fast” specialization. Neurosci.

Lett. 2000, 289, 217-220.

Sheet Number 104 Page Number 104

26 kwietnia 2002 18:07 a8.tex

Nr 1 105

[6] DiStefano P.S., Friedman B., Radziejewski C., Alexander C., Boland P., Schick

C.M., LindsayR.M., Wiegand S.J.: The neurotrophins BDNF, NT-3, and NGF

displaydis tinct patterns of retrograde axonal transport in peripheral and central

neurons. Neuron 8: 983-93.

[7] Dreyfus C.F., Dai X., Lercher L.D., Racey B.R., FriedmanW.J., Black I.B.: Expression

of neurotrophins in the adult spinal cord in vivo. J Neurosci Res. 56: 1-7.

[8] Lein E.S., Hohn A. Shatz C.J.: Dynamic regulation of BDNF and NT-3 expression

during visual system development. J Comp Neurol. 24; 420 (1): 1-18.

[9] Liebl D.J., Huang W., Young W., Parada L.F.: Regulation of Trk receptors following

contusion of the rat spinal cord. Exp. Neurol. 2001, 167, 15-26.

[10] Levi-Montalcini, R. 1987. The nerve growth factor 35 years later. Science, 237:

1154-1162.

[11] Mc Allister A.K., Katz L.C., Lo D.C.: Opposing roles for endogenous BDNF and

NT-3 in regulating cortical dendritic growth. Neuron. 18 (5): 767-78.

[12] Neeper S.A., Gomez-Pinilla F., Choi J., Cotman C.W.: Physical activity increases

mRNA for brain-derived neurotrophic factor and nerve growth factor in rat brain.

Brain Res., 726: 49-56.

[13] Novikov, L., Novikova, L., Kellerth, J. O.: Brain-derived neurotrophic factor promotes

axonal regeneration and long-term survival of adult rat spinal motoneurons

in vivo. Neuroscience. 79(3): 765-74.

[14] Ramer M.S., PriestleyJ.V , McMahon S.B.: Functional regeneration of sensory

axons into the adult spinal cord. Nature. 2000 Jan 20; 403 6767: 312-6.

[15] Schnell l., Schwab M.E.: Sprouting and regeneration of lesioned corticospinal tract

in the adult spinal cord. Eur. J. Neurosci. 5: 1156 - 1171.

[16] Sherwood N.T., Lo D.C.: Long-term enhancement of central synaptic transmission

byc hronic brain-derived neurotrophic factor treatment. J Neurosci 19: 7025-36.

[17] Skup M.: Przetwarzanie sygnałów generowanych przez neurotro.ny: receptory błonowe

Trk i p75. Neur. Neurochir. Pol. 1997, Suppl. 1, 29- 46.

[18] Skup M., Czarkowska-Bauch J., Dwornik A., Macias M., Sulejczak D., Wiater,

M.: Locomotion induces changes in Trk B receptors in small diameter cells of the

spinal cord. Acta Neurobiol Exp 60: 371.

[19] Skup M., Dwornik A., Macias M., Sulejczak D., Wiater M., Czarkowska-Bauch

J.: Long-term locomotor training up-regulates TrkBFL receptor-like proteins and

BDNF, NT-4 neurotrophins with di.erent topographyof their expression in oligodendroglia

and neurons in the spinal cord. Exp. Neurol. w druku.

[20] Skup M.: Receptoryneurotro.n. W: „Receptoryi mechanizmy przekazywania sygnału”

2002, (red. J.Z. Nowak i J. B. Zawilska) PWN, Warszawa.

[21] Tuszynski, M. H. i Kordower, J. CNS regeneration; basic science and clinical

advances. Academic Press.

[22] von Bartheld C.S., Byers M.R., Williams,R., Bothwell M.: Anterograde transport

of neurotrophins and axodendritic transfer in the developing visual system. 379:

830-3.

Sheet Number 105 Page Number 105

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

106 J. Czarkowska-Bauch Nr 1

[23] Widenfalk J., Olson L., Thoren P.: Deprived of habitual running, rats downregulate

BDNF and TrkB messages in the brain. Neurosci Res 34: 125-32.

[24] Yan Q., Rosenfeld R.D., Matheson C.R., Hawkins N., Lopez O.T., Bennett L., Welcher

A.A.: Expression of brain-derived neurotrophic factor protein in the adult rat

central nervous system. Neuroscience 78: 431-48.

[25] Xu B., Gottschalk W., Chow A., Wilson R.I., Schnell E., Zang K., Wang D., Nicoll

R.A., Lu B., Reichardt L.F.: The role of brain-derived neurotrophic factor receptors

in the mature hippocampus: modulation of long-term potentiation through

a presynaptic mechanism involving TrkB. J Neurosci. 20: 6888-97

Adres: Pasteura 3, 02-093 Warszawa

Sheet Number 106 Page Number 106

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

NEUROL. NEUROCHIR. POL. 2002, T. 36 (LII), Suplement 1, 107-119 107

Krystyna Domańska-Janik

Komórki macierzyste w terapii schorzeń OUN

Pracownia Neuropatologii Molekularnej, Zespołu Neurochemii, Centrum

Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej PAN

słowa kluczowe: komórki macierzyste, embrionalne vs. dojrzałe, różnicowanie, linia neuralna,

terapia OUN

key words: stem cells, embrionic vs. adult, di.erentiation, neural lineage, CNS therapy

Summary

Stem cells - potential therapeutic use in neurological diseases - There is a growing

interest in medical potential of stem cells which may be used someday to create new

tissue. Suggested applications involve a board spectrum ranging from the replacement

for cells destroyed by diseases to even organ transplants.

As ethical and legal controversy makes uncertain the future of embryonic stem cells

research, attention has been recently turned to adult stem cells to discover whether

they also can serve to transplantation. In this article we present data indicating that

adult stem cells found in areas of the body like blood, skin, lymph and nervous systems,

may be more versatile than previously assumed and in certain conditions can

broke tissue barriers for di.erentiation. Thus, in this respect they can behave like their

own pluripotent ancestors, although underlying mechanisms for this phenomena are still

not clear.

Furthermore, the following issues are shortly discussed:

- What are the characteristics of the di.erent stem cells and where they can be found.

- What are experimental evidences that stem cells can be used for brain repair.

- What are the main problems must be solved before their clinical application and the

risk- bene.t assessment.

- The possible strategies and targets for stem cell therapies of neurological diseases.

Sheet Number 107 Page Number 107

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

108 K. Domańska-Janik Nr 1

Streszczenie

Istnieje rosnące zainteresowanie komórkami macierzystymi jako potencjalnymi „narzędziami”

w przyszłej terapii wielu chorób, w tym również neurologicznych, w których

mogłyby one zastąpić uszkodzone nieodwracalnie komórki, a nawet narządy.

Ze względu na nierozwiązane problemy etyczno/ prawne wiążące się z użyciem płodów,

a nawet wytwarzaniem zarodków ludzkich, zainteresowanie badaczy zwróciło się

w kierunku tzw. „dojrzałych”, tkankowo- specy.cznych komórek macierzystych znajdywanych

w dojrzałych narządach. Badania ostatnich lat wykazały, że komórki zwierzęce

(a w ostatnim roku potwierdzono to również u ludzi) posiadają niezwykłe cechy plastyczności,

znacznie przekraczające ramy klasycznej embriologii i z powodzeniem mogą

być stosowane jako źródła samo-odtwarzających się, ukierunkowanych komórek prekursorowych

typowych nie tylko dla wyjściowej, ale i innych tkanek.

W artykule krótko omówiono następujące zagadnienia:

- Jakie są cechy charakterystyczne różnych rodzajów komórek macierzystych i gdzie

można je znaleźć.

- Jakie dowody przemawiają za skutecznością użycia komórek macierzystych w terapii

OUN.

- Jakie są najważniejsze problemy do rozwiązania przed zastosowaniem komórek macierzystych

w klinice. Ocena korzyści i ryzyka.

- Proponowane strategie i cele terapeutyczne w leczeniu schorzeń OUN.

Rys historyczny

Od co najmniej od 10-ciu lat prowadzone są zaawansowane badania kliniczne,

głównie w USA i Szwecji, nad skutecznością przeszczepów domózgowych

tkanek zawierających komórki (lub ich progenitory) zdolne do produkcji

katecholamin i innych neurotransmiterów w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych

Parkinsona i Huntingtona. Podejmowane są również próby leczenia niedokrwiennych

uszkodzeń mózgu za pomocą przeszczepów tkanki nerwowej lub też

z wykorzystaniem tzw. unieśmiertelnionych lub nowotworowych linii komórek

o cechach neuralnych komórek macierzystych (nSC). Ocena skuteczności tych

badań wskazuje na możliwość znacznej i trwałej poprawyfunkcji mózgu w wyniku

tej terapii. Wykazano zdolność przeszczepionych tkanek i komórek do anatomicznej

integracji z układem nerwowym chorego i podjęcia przez nie funkcji

oraz ustąpienie lub złagodzenie objawów klinicznych [1, 2, 3]. Mankamentami

stosowania przeszczepów tkankowych na szerszą skalę są z jednej strony opory

etyczne, a z drugiej limitowana dostępność materiału, jako że do jednego przeszczepu

używa się ok. 5-6 mózgów płodowych. Natomiast w przypadku użycia

komórek transformowanych czy unieśmiertelnionych, to rodzą się uzasadnione

obawyco do możliwości kontrolowania ich wzrostu po przeszczepie.

Sheet Number 108 Page Number 108

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

Nr 1 109

Porównując przeszczepytkank owe z komórkowymi o cechach nSC, to poza

teoretycznie nieograniczoną możliwością tych ostatnich do mnożenia się in vitro

(co rozwiązywałobyproblem dostępności), również inne cechyprzema wiają

zdecydowanie na ich korzyść. Wśród nich znajduje się wspomniana już zdolność

tych komórek do ekspansywnego wzrostu i ukierunkowanego różnicowania

zarówno in vitro jak i in situ (taktyka pozostawałaby do wyboru w zależności

od wskazań jednostkowych), ich lepsza i szybsza penetracja oraz integracja

z tkankami gospodarza [4]. Do plusów należyró wnież zaliczyć możliwość

(na razie teoretyczna) otrzymywania komórek autologicznych. Dlatego też badania

eksperymentalne nad przeszczepianiem komórek macierzystych do CUN

są intensywnie prowadzone na modelach zwierzęcych chorób neurologicznych.

Natomiast pierwsze kliniczne próbylec zenia transformowanymi i nietransformowanymi

neuralnymi komórkami progenitorowymi podjęto, jak na razie jedynie

w kilku wyspecjalizowanych ośrodkach i to w ostatnich latach.

Komórki ESC jako źródło pluripotencjalnychk omórek

macierzystych

Wielką sensacją naukową roku 1998 było wyprowadzenie przez Thompsona

pierwszych 5 linii embrionalnych komórek macierzystych (ESC) z zarodków

ludzkich powstałych i niewykorzystanych w trakcie wspomaganego zapłodnienia

(IVF) [13]. Z innych, teoretycznie dostępnych źródeł ludzkich ESC należałoby

wymienić ostatnio szeroko dyskutowane klonowanie „terapeutyczne” poprzez

SCNT jak i ostatnio nagłośnioną możliwość wykorzystania zjawiska wywoływanej

partenogenezyniezapłodnionego jaja. Jak wiadomo akceptacja tworzenia

zarodków ludzkich jedynie w celu ich utylitarnego wykorzystania, nawet

przyspra wdzeniu się oczekiwanego scenariusza sukcesów leczniczych, natra-

.a na zdecydowany opór większości społeczeństw i prawodawców. Szczegółowa

dyskusja tego zagadnienia wykracza poza ramy tego przeglądu. Jednakże

warto sobie uzmysłowić, że jak na razie dysponujemy jedynie teoretycznymi

przesłankami o możliwym wykorzystaniu klonowanych zarodków ludzkich do

„produkcji” wartościowych, możliwych do zastosowania medycznego, komórek

ESC. Poza trudnością uzyskania podziałów ludzkiej komórki jajowej w procedurze

SCNT, to prowadzone doświadczenia na zwierzętach pokazują wyraźnie,

że tak otrzymane komórki macierzyste stwarzają wiele problemów o których

jeszcze będzie mowa, a których ewentualne rozwiązanie wymaga postępu wiedzyo

podstawowych mechanizmach rozwoju i różnicowania organizmów. Tym

samym na razie nie mamy prawa wypowiadania się na temat przyszłej użyteczności

ludzkich komórek ESC, a szczególnie tych, które udałoby się otrzymać

Sheet Number 109 Page Number 109

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

110 K. Domańska-Janik Nr 1

drogą „terapeutycznego” klonowania. Jedynym krajem, który po długiej debacie

parlamentarnej takie postępowanie zaakceptował, jest Wielka Brytania. W lutym

br. parlament USA zezwolił jedynie na wykorzystywanie już istniejących

zarodków (do granicy14 dni ich rozwoju), powstałych w trakcie IVF do uzyskiwania

ludzkich ESC. Jednocześnie zabronił stosowania SCNT i klonowania

zarodków ludzkich. W wielu wysoko rozwiniętych krajach trwa obecnie debata

parlamentarna nad ustawami regulującymi zarówno procedury IVF jak i SCNT

(Loli.-Botrel i Matthiessen 2001). W Polsce jak na razie temat ten nie wzbudził

zainteresowania prawodawców ale wydaje się, że w niedalekiej przyszłości

trzeba go będzie również podjąć.

Alternatywne źródła komórek ASC w terapii schorzeń

neurologicznych

Prawie jednocześnie z odkryciem przez Thomsona warunków hodowli pluripotencjalnych

komórek ESC opracowano metodę intensywnego namnażania

in vitro ludzkich neuralnych komórek progenitorowych, otrzymywanych z OUN

płodów (Vescovi i wsp. 1999). Jednocześnie, również w roku 1999, pojawiły

się doniesienia o niespodziewanie dużej plastyczności zwierzęcych tkankowospecy

.cznych, multipotencjalnych komórek (ASC). Pierwsze doświadczenia

wskazywały na możliwość przeróżnicowywania neuralnych ACS istniejących

w mózgu do rozwojowo niezwiązanych z nim tkanek in vivo. I vice versa,

wykazano, że ASC zrębu szpiku mogą różnicować się nie tylko do neuronów

i gleju zarówno in vitro jak i in vivo, ale również współtworzyć prawie wszystkie

narządyrozwi jającej się myszy[10]. Pod koniec 2001 roku potwierdzono

te niezwykle właściwości plastyczne ASC in vitro na materiale ludzkim, wykorzystując

do tego celu takie, zasadniczo łatwo dostępne tkanki jak szpik kostny,

krew pępowinowa i skóra jako materiał wyjściowy do selekcji i hodowli nSC

(Bużańska i wsp. 2002, Toma i wsp. 2001). Wydaje się, że wśród komórek

progenitorowych dojrzałego organizmu znajdują się i takie, w których pamięć

molekularna jest jak gdyby mało utrwalona i stosunkowo łatwa do „korekty”

pod wpływem warunków środowiskowych hodowli. Możliwość takiego przeprogramowywania

była niejednokrotnie wykazywana w bardziej zaawansowanych

doświadczeniach na liniach ssaczych [6]. Pomimo, że mechanizmy molekularne

tych, jak gdyby wstecznych w stosunku do rozwoju, przemian komórkowych

ciągle nie są w pełni poznane, a samo zjawisko i jego konsekwencje trudne do

zaakceptowania w ramach klasycznej embriologii [12], wydaje się, że mogą one

odsłonić jeszcze nieznane źródła i nowe właściwości ASC użyteczne w terapii

schorzeń zarówno mózgu jak i innych organów. Co ciekawe, pierwsze doświadczenia,

w tym również nasze, wskazują, że otrzymane z tych altermatywnych

Sheet Number 110 Page Number 110

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

Nr 1 111

źródeł, ukierunkowane neuralnie SC mogą tworzyć stabilne linie o dużym potencjale

wzrostu oraz niezmienionym kariotypie. W pierwszych doświadczeniach

nad przeszczepianiem ich do mózgów zwierząt wydaje się, że cechuje je również

o wiele niższa w porównaniu z ESC, immunogenność.

Oczekiwania terapeutyczne związane z komórkami macierzystymi

Od czasu otrzymania hodowli ESC in vitro rozkwitłynadzieje na szybki

postęp ich wykorzystania do celów medycznych. Niewątpliwie najbardziej obiecującą

i nagłośnioną jest możliwość użycia tkankowo specy.cznych, multipotencjalnych

linii komórkowych do repopulacji uszkodzonych narządów. Biorąc pod

uwagę ich teoretycznie nieograniczoną zdolność do podziałów in vitro, można

zapewnić w ten sposób nielimitowaną ilość komórek potrzebną do terapii wielu

organów. Wydaje się powstawać nowa gałąź medycyny, związana z możliwą regeneracją

narządów in situ nazwana wstępnie medycyną regeneracyjną.

Jednakże, jeśli chodzi o istniejące, możliwe do użycia terapeutycznego ludzkie

linie komórkowe ESC, to sprawiają one wiele jak na razie nierozwiązanych

trudności. Należydo nich mała stabilność ich ukierunkowywania i różnicowania

do określonej linii tkankowej, spowodowane najprawdopodobniej „chwiejnością”

tak genetyczną (mutagenność) jak i epigenetyczną (niestabilność somatycznego

dziedziczenia cech komórek prekursorowych), oraz zaburzeniami w sekwencyjnej

ekspresji genów, szczególnie imprintowanych [7]. Wydaje się, że immanentną

cechą pluripotentnych komórek macierzystych takich jak ES (embrionic stem)

jak i linii wyprowadzonych z komórek rozrodczych (GS-germ stem) czy z raków

wywodzących się z tych komórek (CS-carcinoma stem), jest wysoce „permisywny”

stan regulacji transkrypcji, a tym samym możliwość wielokierunkowej

i nieskoordynowanej ekspresji genów. W miarę dojrzewania i różnicowania nabywane

są coraz bardziej restrykcyjne ograniczenia stopni swobody tych procesów,

co pozwala na powstawanie stabilnych linii somatycznych komórek potomnych.

W komórkach jajowych i pluripotencjalnych SC istnieją również specy.czne

i dominujące, a ciągle mało poznane mechanizmyodróżnico wywania i reprogramowania

epigenetycznego. Można je obserwować np. w czasie klonowania

metodą SCNT (wymazanie programu ekspresji genów komórki somatycznej i powrót

do stanu totipotencjalności) oraz po fuzji dojrzałych komórek somatycznych

z komórkami ES. W wyniku tych zabiegów komórki somatyczne tracą swój aktualnyprog

ram i nabierają cech komórek embrionalnych wykazując pierwotny,

odpowiednio przemodelowanywzór ekspresji zarodkowych genów markerowych

(np. Sox2 i Oct4) [11]. W praktyce może to prowadzić do częstych transformacji

nowotworowych w samoodnawiających się komórkach macierzystych oraz do obserwowanej

„ucieczki” nawet uprzednio zróżnicowanych in vitro komórek ESC,

Sheet Number 111 Page Number 111

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

112 K. Domańska-Janik Nr 1

Ryc. 1 : Schemat otrzymywania nSC i dalszego różnicowania in vitro

Fig. 1 : Generation of nSC and their di.erentiation it in vitro

Sheet Number 112 Page Number 112

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

Nr 1 113

w różne nieprzewidywalne kierunki. Po ich przeszczepach in vivo opisano sporadyczne

powstawanie guzów mieszanych typu potworniaków czy nowotworów

Wilmsa. Z drugiej strony wydaje się, że komórki ES łamią w pewnym zakresie

bezwzględną zasadę, że każda niezróżnicowana komórka musi wykazywać tumorogenność,

nawet bez wystąpienia mutacji. Niemniej badania doświadczalne

porównujące możliwości klonowania różnych komórek somatycznych u zwierząt

jak i efektyw szczepienia ESC do rozwijającej się blastocysty, wykazałyo wiele

niższą ich wydajność i większy stopień rozwojowych zaburzeń ekspresji genów

(szczególnie imprintowanych) w porównaniu ze zróżnicowanymi komórkami somatycznymi

[7]. Cechą niekorzystną ESC jest również wysoka immunogenność,

co stwarza wymóg autologiczności przeszczepianych komórek (klonowanie terapeutyczne

SCNT) lub też głębokiej immunosupresji biorcy.

Natomiast pierwsze próby otrzymywania ludzkich ukierunkowanych komórek

macierzystych, nie poprzez różnicowanie z ESC ale drogą bezpośredniej ich

izolacji z odpowiednich tkanek dojrzałych czy też przez wykorzystanie zjawiska

plastyczności ASC pochodzących z innych, rozwojowo niezwiązanych tkanek,

uzyskują stopniowo coraz więcej zwolenników. W ostatnim roku otrzymano neuralne

komórki prekursorowe zdolne do wzrostu in vitro i dalszego różnicowania

po przeszczepie bezpośrednio z mózgów poronionych płodów i zmarłych dorosłych.

Dzięki opisanemu już zjawisku plastyczności udało się przeprogramować

komórki progenitorowe szpiku kostnego, krwi pępowinowej i skórydo neuralnych

komórek macierzystych. Wyprowadzono pierwsze, stabilnie ukierunkowane

neuralne linie komórkowe wywodzące się z krwi pępowinowej i skóry (Toma J.

G. i wsp. 2001, Domańska-Janik i wsp. - badania niepublikowane). Poza ominięciem

kon.iktów etyczno/prawnych, związanych z ludzkimi ESC, komórki takie

wykazują nieporównywalnie większą stabilność genomu oraz, co jest również

bardzo istotne, mniejszą immunogenność. Np. wykazano możliwość przeszczepów,

nawet różnogatunkowych ASC i długotrwałe utrzymywanie się takich linii

in vitro bez cech ich starzenia się, transformacji nowotworowej czyzaburzeń ich

końcowego różnicowania.

Mechanizmymolek ularne leżące u podstaw plastyczności komórek AS nie są

jeszcze poznane, aczkolwiek nie wydają się tak zaskakujące ewolucyjnie jakby

się wydawało. Od lat znane są przykłady dużej gatunkowej zmienności charakteru

i potencjału regeneracyjnego dojrzałych tkanek. Również u ssaków znane

są przypadki ewolucyjnej zmiany wyboru podstawowej linii różnicowania końcowego

w obrębie gatunków lub narządów. Np. z neuroektodermalnej struny

nerwowej (neural crest) wykształcane są niektóre tkanki głowy (chrząstki, mięśnie),

nieodróżnialne od tych powstających z klasycznej linii wywodzącej się

Sheet Number 113 Page Number 113

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

114 K. Domańska-Janik Nr 1

z mezodermalnego listka zarodkowego. Liczne przykłady podobnych tzw. transdiferencjacji,

występujących w naturalnym rozwoju można znaleźć w organogenezie

wielu narządów m.in. np. w oku [6]. Tak więc opisane w ostatnim roku,

szokujące pierwotnie cechy plastyczności somatycznych komórek macierzystych,

takie jak przełamywanie barier tkankowych zdeterminowanych 3 listkami zarodkowymi,

czy trans- różnicowanie dojrzałych ASC (np. „z krwi mózg”, „z mózgu

narządytrze wne” itp.), czyteż odwrócenie klasycznego, rozwojowo zdeterminowanego

kierunku różnicowania (np. re-programowanie pierwotnych komórek

rozrodczych PGC in vitro do multipotencjalnych GS jak również glioblastów

typu O2A do neuralnych SC) [9], wydają się egzystować sporadycznie w naturalnym

rozwoju organizmów. Nie wykluczone, że znajdujące się w narządach ASC

występują na różnych szczeblach determinacji rozwojowej. Możliwe, że wśród

ogólnej ich puli znajduje się niewielka frakcja komórek o jeszcze mniejszych

restrykcjach rozwojowych, których cechy nie ujawniają się w warunkach naturalnych

z powodu silnej, jednokierunkowej presji środowiska. Natomiast dzięki

doświadczalnym manipulacjom czynnikami wzrostowymi i warunkami hodowli

udaje się taką frakcję wyselekcjonować, namnożyć, a następnie skłonić do odmiennego

różnicowania w warunkach in vitro.

Niewątpliwie, aby móc w pełni sterować tymi w sumie mało poznanymi procesami

plastyczności komórek macierzystych musimy uzyskać więcej danych na

temat ich molekularnej charakterystyki. Trzeba określić mechanizmy aktywacji

i represji specy.cznych genów odpowiedzialnych za cechy komórek macierzystych

i prekursorowych na wszystkich szczeblach ich determinacji rozwojowej,

wyjaśnić rolę towarzyszących im zmian epigenetycznych chromatyny jądrowej,

mody.kacji histonów czy metylacji DNA. Być może wtedy stanie się możliwe

odwracanie naturalnego przebiegu tych procesów i uzyskiwanie komórek macierzystych

praktycznie z każdej zróżnicowanej komórki dorosłego organizmu.

Pomimo, że w tej chwili brzmi to jak scenariusz science .ction to dystans poznawczydzielą

cytę „somatyczną” drogę pozyskiwania autologicznych komórek

macierzystych do terapii nie wydaje się większy od aktualnie szeroko rozpropagowywanej

idei „terapeutycznego klonowania”.

Sugerowane strategie wykorzystania SC w terapii narządów

Użycie komórek macierzystych w terapii chorób można rozpatrywać na 4

poziomach:

- Bezpośrednia repopulacja uszkodzonych tkanek przez hodowane in vitro

ukierunkowane komórki progenitorowe. Abytakie terapie stały się możliwe,

konieczne jest określenie warunków uzyskiwania stabilnych linii komórek

Sheet Number 114 Page Number 114

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

Nr 1 115

prekursorowych in vitro. Należy również sprecyzować optymalne warunki

środowiskowe in situ, prawdopodobnie różne w zależności od tkanek i jednostek

chorobowych, które zapewniłyby utrzymanie i integrację przeszczepionych

komórek z tkankami biorcy.

- W terapii genowej możliwe jest wszczepianie zmody.kowanych genetycznie

SC, które mogłyby się stać dobrze tolerowanymi i stabilnymi nośnikami brakujących

czynników tro.cznych i sekrecyjnych (np. dopaminy, insuliny itp.),

przydatnych w terapii określonych schorzeń.

- W miarę poznawania natury endogennie występujących, tkankowych ASC,

uzyskanie większych możliwości sterowania ich rozwojem i ekspansją in

situ, w celu zapewnienia endogennej repopulacji uszkodzonych przez czynniki

chorobowe komórek i tkanek.

- Istnieją też początki tzw. inżynierii tkankowej, testującej możliwości produkcji

zróżnicowanych tkanek oraz całych organów lub ich funkcjonalnych

części (organoidów) in vitro do wykorzystania w transplantacji. Odnotowano

pierwsze spektakularne sukcesyn p. w hodowli skóry czytkank i chrzęstnej.

Przykłady możliwości użycia SC w terapii chorób

neurologicznych

- Choroba Parkinsona.

Istnieją zaawansowane badania na modelach zwierzęcych, wykazujące możliwość

stosowania zarówno ukierunkowanych dopaminergicznie neuralnych

komórek prekursorowych jak i niezróżnicowanych ESC, z których część może

podlegać funkcjonalnemu różnicowaniu in vivo. Niestety, te ostatnie przebiegają

z dużym prawdopodobieństwem formowania potworniaków i z silnym

odczynem immunologicznym (Bjorklund i wsp. 2002).

- Choroba Huntingtona i Alzheimera.

Jeśli uzyskamy pełną kontrolę nad różnicowaniem się neuronów do pożądanych

fenotypów in vitro lub in vivo (np. poza dopaminergicznymi, również

do GABA-ergicznych i cholinergicznych) i ich integracją z mózgiem biorcy

to możliwa będzie suplementacja komórkowa różnych zespołów neurodegeneracyjnych.

- Stwardnienie rozsiane i inne chorobydemielinizacy jne.

Przeprowadzono pomyślne testy na zwierzęcych modelach demielinizacji

CUN, w których wykazano, że wprowadzone domózgowo prekursory oligodendrocytów

aktywnie remielinizowały aksony. Podstawowym problemem

pozostaje jednak, w jaki sposób kierować migrujące komórki prekursorowe

do rozsianych ognisk demielinizacyjnych występujących w tej chorobie oraz

jak chronić je przed działaniem szkodliwych warunków środowiskowych.

Sheet Number 115 Page Number 115

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

116 K. Domańska-Janik Nr 1

- Udar mózgu

Komórki o cechach nSC użyto do repopulacji ognisk udarowych nie tylko

w doświadczalnych modelach zwierzęcych ale również w ograniczonych próbach

klinicznych będących obecnie w toku.

- Urazyrdzenia kręgowego

Przedkliniczne badania doświadczalne wykazały, że podane miejscowo komórki

SC lub bardziej zróżnicowane prekursoryneuralne mogą wytwarzać

pożądane środowisko od odrostu axonów po poprzecznym przecięciu rdzenia

jak również zapobiegać formowaniu się blizny. Innym podejściem są próby

modelowania in vitro przestrzennej sieci neuronalnej na „chipach” szklanych

do prób protezowania przerwanego rdzenia. Badania te znajdują się w fazie

wstępnej.

Na zakończenie należałobypod kreślić, że pomimo fascynacji świata medycznego

możliwościami terapeutycznymi wiązanymi z komórkami macierzystymi

i pomimo intensywnych, wysoko subsydiowanych badań prowadzonych na

całym świecie, praktyczne ich zastosowanie w leczeniu schorzeń OUN należy

prognozować (zgodnie z opracowaniami Komisji Europejskiej) najwcześniej na

następne dziesięciolecie.

Piśmiennictwo

[1] Bachoud-Levi A-C. i wsp.: Safetyand tolerabilityassessment of intrastriatal neural

allografts in .ve patients with Huntington's disease. Exp. Neurol., 2000, 161,

194-202.

[2] Bjorklund A. i wsp.: Embryonic stem cells develop into functional dopaminergic

neurons after transplantation in a Parkinson rat model. PNAS 2002 (EarlyEdition:

www.pnas.org/cgi/doi/10.1073).

[3] Bjorklund A., Lindwall O.: Cell replacement therapies for central nervous system

disorders., Nature Neurosci., 2000, 3, 537-544.

[4] Borlongan C.V. i wsp.: Transplantation of criopreserved human embryonal

carcinoma-derived neurons (NT2N cells) promotes functional recoveryin ischemic

rats. Exp. Neurol. 1998, 149, 310-321.

[5] Burzańska L. i wsp.: Human cord blood-derived cells attain neuronal and glial

features in vitro. J. Cell Sci. 2002, 115 (in press)

[6] Eguchi G., Kodama R.: Transdi.erentiation, Curr. Opin. Cell Biol., 1993, 5, 1023-

1028.

[7] Humpherys D. i wsp.: Epigenetic instability in ES cells and cloned mice, Science,

2001, 293, 95-97.

[8] Joli.-Botrel G., Matthiessen L.: Stem Cell Research at European Level; Meeting

Report 13-14 Sept. 2001, Brussels.

Sheet Number 116 Page Number 116

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

Nr 1 117

[9] Kondo T., Ra. M.: Oligodendrocyte precursor cells reprogrammed to become

multipotent CNS stem cells. Science 2000, 289, 1754-1757.

[10] Krause D.S. i wsp.: Multi-organ, multi-lineage engraftment bya single bone

marrow-derived stem cell. Cell 2001, 105, 369-377.

[11] Tada M.: Nuclear reprogramming of somatic cells by in vitro hybridisation with

ES cells. Curr. Biol., 2002, (in press)

[12] Temple S.: The development of neural stem cells, Nature, 2001, 414, 112-117.

[13] Thomson J.A. i wsp.: Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts.

Science 1998, 282, 1145-1147.

[14] Toma J.G. i wsp.: Isolation of multipotent adult stem cells from the dermis of

mammalian skin. Nature Cell Biology, 2001, 3, 778-784.

[15] Vescovi A.L. i wsp.: Isolation and cloning of multipotent stem cells from embryonic

human CNS and establishment of transplantable human neural stem cell lines

byepig enetic stimulation. Exp. Neurology, 1999, 156, 71-83.

Adres: Centrum Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej

ul. Pawińskiego 5, Warszawa

Sheet Number 117 Page Number 117

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

118 K. Domańska-Janik Nr 1

De.nicje użytych w tekście terminów

KOMÓRKA MACIERZYSTA (SC-STEM CELL) - klonogenna komórka, zdolna do samoodtwarzania

i jednocześnie do różnicowania w określone linie i typy komórek potomnych.

KOMÓRKI TOTIPOTENCJALNE - SC różnicujące się do wszystkich komórek występujących

w organizmie. U ssaków jedynie zapłodniona komórka jajowa do wczesnych stadiów

blastomeru wykazuje tą cechę.

KOMÓRKI PLURIPOTENCJALNE - SC zdolne do zapoczątkowywania różnych, tkankowospecy

.cznych linii komórkowych. W przypadku embrionalnych komórek macierzystych

(ESC)- do wszystkich komórek, poza rozrodczymi (germ line).

KOMÓRKI MULTIPOTENCJALNE - SC zdolne do różnicowania się w więcej niż jeden typ

komórek potomnych należących do tej samej linii komórkowej np. neuralnej, krwiotwórczej.

KOMÓRKA PROGENITOROWA - termin używany zarówno do SC jak i do wszystkich, okresowo

namnażających się, niedojrzałych komórek, dających określone potomstwo, np. prekursoryol

igodendrocytów czyneurob lasty.

EMBRIONALNE KOMÓRKI MACIERZYSTE (EMBRIONIC STEM CELLS-ESC) - Pluripotencjalne

SC otrzymywane z komórek węzła zarodkowego blastocysty (7-8 dni po zapłodnieniu)

in vitro.

DOROSŁE KOMÓRKI MACIERZYSTE (ADULT STEM CELLS-ASC) -Multipotencjalne,

tkankowo specy.czne SC izolowane z tkanek osobników dojrzałych i, w obecności mitogenów,

dające się hodować w stanie niezróżnicowanym in vitro.

UKIERUNKOWANIE (ang. commitment) - określa nabycie cechy determinującej dalszy los

komórki zgodnie z klasyczną ścieżką różnicowania.

PLASTYCZNOŚĆ - zdolność komórek do przekraczania klasycznych barier tkankowych i ukierunkowań

rozwojowych.Wiąże się to z możliwościami tzw. reprogramowania epigenetycznego,

a tym samym odwracania kierunku różnicowania.

EPIGENEZA - formowanie nowych struktur (komórek, tkanek) w czasie rozwoju embrionalnego.

Molekularnym podłożem tego zjawiska są w zasadzie odwracalne, ale dziedziczone somatycznie

ZMIANY EPIGENETYCZNE DNA, uzyskiwane drogą mody.kacji chemicznych

(metylacja/demetylacja) lub oddziaływań z białkami chromatyny i specy.cznymi czynnikami

transkrypcyjnymi. Wynikiem tych zmian jest zjawisko określane mianem PAMIĘCI MOLEKULARNEJ.

IMPRINTING - dodatkowyp oziom informacji epigenetycznej, dziedziczonej po rodzicach

(płciowo) i mogący ulegać przeprogramowywaniu jedynie w czasie gametogenezy. Geny regulowane

w tym mechanizmie, tzw. geny imprintowane, determinują wczesny rozwój zarodka.

Zaburzenia imprintingu uważa się za jedną z głównych przyczyn niepowodzeń w klonowaniu.

KLONOWANIE - przeniesienie jądra komórki somatycznej do pozbawionej jądra komórki -

8 jajowej (SCNT - somatic cell nuclear transfer) i pobudzenie jej do podziałów.

KLONOWANIE TERAPEUTYCZNE - ma na celu otrzymywanie zarodków ludzkich do szeroko

pojętych medycznych celów utylitarnych. Zarodek w stadium blastocysty (20-30 komórek

węzła powstałych ok. 7-8 dni po zapłodnieniu) może być źródłem autologicznych (w

stosunku do dawcyk omórki somatycznej) ESC. Po implantacji do macicyzarod ek taki potencjalnie

może rozwinąć się w dojrzałyor ganizm (np. owca Dolly). U człowieka w wyniku

SCNT osiągnięto jedynie stadium rozwojowe wczesnego blastomeru (ok. 6-8 komórek potomnych),

nie pozwalajace na otrzymanie ESC. specy.cznymi czynnikami transkrypcyjnymi.

Wynikiem tych zmian jest zjawisko określane mianem PAMIĘCI MOLEKULARNEJ.

Sheet Number 118 Page Number 118

26 kwietnia 2002 18:07 a9.tex

Nr 1 119

IMPRINTING - dodatkowypozio m informacji epigenetycznej, dziedziczonej po rodzicach

(płciowo) i mogący ulegać przeprogramowywaniu jedynie w czasie gametogenezy. Geny regulowane

w tym mechanizmie, tzw. genyimpr intowane, determinują wczesnyrozw ój zarodka.

Zaburzenia imprintingu uważa się za jedną z głównych przyczyn niepowodzeń w klonowaniu.

KLONOWANIE - przeniesienie jądra komórki somatycznej do pozbawionej jądra komórki -

8 komórek potomnych, nie pozwalające na otrzymanie ESC.

KLONOWANIE TERAPEUTYCZNE - ma na celu otrzymywanie zarodków ludzkich do szeroko

pojętych medycznych celów utylitarnych. Zarodek w stadium blastocysty (20-30 komórek

węzła powstałych ok. 7-8 dni po zapłodnieniu) może być źródłem autologicznych (w stosunku

do dawcyk omórki somatycznej) ESC. Po implantacji do macicyz arodek taki potencjalnie

może rozwinąć się w dojrzałyor ganizm (np. owca Dolly). U człowieka w wyniku SCNT osiągnięto

jedynie stadium rozwojowe wczesnego blastomeru (ok. 6-8 komórek potomnych), nie

pozwalające na otrzymanie ESC.

Sheet Number 119 Page Number 119

---