優先的な運動神経再支配

優先的運動神経再支配（PMR）とは、末梢神経系（PNS）の再生 軸索が体性感覚経路ではなく運動経路を再支配する傾向を指します。^{[1] [2] [3]} PMRは、外科手術または外傷後に神経がPNS内で再生および再支配する方法に影響します。軸索再生外科技術をさらに開発するには、これを理解することが重要です。優先的運動神経再支配のさらなる研究は、細胞の役割と能力に関する人体の末梢神経系の機能の理解を深めることにつながります。

末梢神経系には切断された神経を再生する能力がある。運動軸索は優先的に運動経路を再支配する。運動軸索が皮膚経路ではなく運動経路を再支配する傾向は、末梢神経系の多くの要因によって影響を受ける。いくつかの要因には、シュワン細胞の特性、神経栄養因子、神経枝のサイズなどがある。これらの要因は、運動ニューロンの経路の優先性に影響を与える。^{[2] [3] [4]} 右側の画像には、さまざまな神経系が図示されている。優先的な運動神経再支配は、末梢神経系に特に見られる傾向であり、示されているシステムの下部の写真に示されています。

末梢軸索が切断されると、切断された軸索の遠位部が変性します。元の神経から残っている唯一の遠位部は、末梢軸索を髄鞘化するシュワン細胞です。シュワン細胞が分泌する基底膜成分は、軸索の再生を導くのに役立ちます。軸索の断端が元の経路に沿って正確に再生できるほど、特に細かい触覚や動きを経験することに関しては、機能の回復が良くなります。軸索の断端が元のターゲットに成長することが再生です。^[5] 一方、再神経支配は、シナプス接続を再構築することによる機能の回復です。元の軸索が変性しても、シュワン細胞とアセチルコリン受容体はそのまま残り、軸索の断端が再生すると、接合部が元のシナプスを再構築できるようにします。^[6] 医学用語では、再生と再神経支配は通常区別されていません。技術的な違いがあるという事実にかかわらず、多くの専門家はこれらの用語を同じ意味で使用します。これは、再生がなければ神経支配する神経がなく、再神経支配がなければ神経は機能しないためです。

優先的な運動神経再支配についての知識は、それが神経の再生にどのように影響するかを知るために必要です。患者が神経機能を失うと、PMR は医師が使用するさまざまな修復方法を妨害 (または促進) する可能性があります。医師が自然な神経修復プロセスを理解することで、修復の取り組みを自然なものとよりうまく連携させることができるため、手術全体の改善が可能になります。軸索の再支配は、再生神経が成長するために選択した経路に大きく影響されます。損傷後に神経が適切に機能する能力は、再支配の成功に大きく依存するため、PMR の効果は非常に重要です。さまざまな移植の試み後の神経の再支配の成功は、現在の研究分野です。移植は、再生軸索の誤った標的化により、再支配が不完全になる問題を解決することを目的としています。PMR の効果は、移植、そして最終的には患者の回復にどのように役立つかを調べるために調査されています。^{[7] [8]}

末梢神経系で切断された軸索には、遠位軸索断端と近位軸索断端の 2 つの部分があります。2 つの断端の間の空間はギャップと呼ばれ、神経が完全に再生して再神経支配するためには、このギャップを通って成長する必要があります。遠位軸索は、主にマクロファージの消費と酵素による分解など、体自身のメカニズムによって変性します。切断された軸索の近位部分は、多くの場合再生可能です。^{[5] [9]}切断された神経の再生と再神経支配は、神経がどの程度再生する必要があるか、どのような環境で成長しているか、利用可能なさまざまなシュワン細胞と経路オプションなど、複数の要因によって影響を受けます。PMR は、再生中の運動ニューロンが再生時に皮膚経路シュワン細胞よりも運動経路シュワン細胞を選択することを示しています。^{[10] [11]}

シュワン細胞は神経を取り囲む髄鞘形成細胞です。複数の神経が切断された場合、それらの神経は再成長し、切断された部分の遠位端を構成するシュワン細胞の1つを通って再び入り込む必要があります。これらのシュワン細胞は、栄養因子の産生と、軸索の成長に影響を与える複数の細胞接着分子の表面発現を通じて、軸索の再成長をサポートします。^{[4] [12]}

神経栄養因子は、体全体の軸索の成長と維持を助けるサポートタンパク質および因子である。異なる細胞は異なるタンパク質を放出するが、末梢神経系に特有のタンパク質は、末梢神経系の切断された神経の再生において主要な役割を果たす。^{[13] [14]} 再神経支配に関連して、神経栄養サポートは軸索の再生をサポートする上で重要である。いくつかの議論から、神経栄養因子は実際に再生に影響を与えるのではなく、軸索の発芽を増やすだけであると研究者らは信じるに至った。神経栄養因子が軸索の発芽に影響を与える能力は、電子顕微鏡画像や、再生における神経栄養因子の役割のレビューで広範囲に詳述されている複数の研究で確認されている。因子が発芽に影響を与える能力に加えて、特にシュワン細胞は軸索切断を受けた後にいくつかの栄養因子の有意な上方制御を示す。^{[12] [14]}運動経路と感覚経路の大きな違いの1つは、それらの経路のシュワン細胞によってアップレギュレーションされる栄養因子の違いです。神経を除去した運動シュワン細胞はBDNFとp75をアップレギュレーションしますが、感覚経路のシュワン細胞は他のさまざまな栄養因子をアップレギュレーションします。この栄養因子サポートの違いは、優先的な運動神経再支配の主な影響因子であると考えられています。^{[12] [14]} これは主要な要因ですが、固有の分子の違いだけでは運動ニューロンの再神経支配経路を決定するわけではありません。^[15]マウスの大腿神経で行われた研究では、経路のサイズが操作され、誤った運動軸索経路の再神経支配につながったことが実証されています。^[16]

末端器官との接触も軸索の再神経支配の精度に大きな影響を与える可能性がある。損傷後の最初の2週間は、終板の再神経支配が始まったばかりなので、統計的には重要ではない。しかし、その期間を過ぎると、末端器官との接触は軸索の再神経支配能力に影響を与える役割を果たす。経路の末端が筋肉接触領域である場合、再神経支配する運動ニューロンの数に大きな違いがある。^{[2] [15]}

これらは、上記のセクションで詳細に説明した栄養因子です。これらの因子は、主にさまざまなタンパク質が成長する軸索の方向性に及ぼす走化性効果により、軸索が成長する方向に影響を与えます。栄養因子は運動経路と感覚経路で異なり、これが優先的な運動神経再支配の主な影響要因です。^{[12] [14] [17]}

末端神経枝のサイズは軸索の再神経支配経路に多大な影響を及ぼします。皮膚神経と運動神経の 2 つの経路のサイズがほぼ同程度の場合、運動神経軸索は運動神経経路に沿った優先的な再神経支配パターンに従います。しかし、同じ実験で感覚神経経路を拡大すると、運動神経軸索がそれらの経路を再神経支配することになり、栄養因子だけでは運動ニューロンの再神経支配は引き起こされないことが示されました。これは、運動ニューロンが感覚神経経路を誤って再神経支配するためであり、末端神経枝経路のサイズが軸索の再神経支配パターンに影響を及ぼす可能性があることを実証しています。^[16]

軸索が正確なシュワン細胞と最終的に神経支配部位を「選択」する能力は、優先的な運動神経再支配と相互に関連しています。優先的に運動経路を選択する運動軸索の特異性は、優先的な運動神経再支配の本質そのものです。さらに、これは神経が実際に完全な神経再支配と損傷前の機能回復を経験できるかどうかに影響します。したがって、この精度は、運動軸索が優先的に神経再支配するかどうかに影響します。さまざまな研究で、軸索経路の特異性をどのように操作できるかを調査し、ニューロン修復に関してどのような外科的進歩を遂げることができるかを調べています。^{[1] [15]}

損傷した軸索が再生して元の標的末端に到達する精度がまちまちであることが、損傷した神経の機能回復が末梢神経系において非常に変動しやすい主な理由です。^[10]シュワン細胞管の軸索が何を再神経支配する傾向があるかを理解することは、神経が損傷後に再び機能できるかどうかに影響します。軸索が皮下軸索で運動シュワン細胞管に行き着くと、それが接続する筋肉を神経支配できなくなります。したがって、軸索がどのように再神経支配するのか、また運動軸索をどのようにして正しい再生部位に押し込むことができるのかを理解することは、末梢神経系における神経修復を進める上で非常に有益な研究分野です。

2004 年、ルイスラットの感覚神経移植と運動神経移植が、切断された混合神経系 (運動神経と感覚神経の両方) の再生にどのような影響を与えるかが調査された。3 週間後、混合神経欠損は、運動神経移植または混合神経移植と組み合わせた場合、大幅に再生したことがわかった。これに対し、感覚神経移植は、異なる移植片間の主な 3 つの比較として神経線維数、神経の割合、神経密度を特に調べたところ、統計的に再生への影響が低かった。これは、PMR に関する神経再生の最良の外科的処置は、運動神経移植または混合神経移植のいずれかの神経移植を使用することであることを意味する。^[18]

2009 年に発表された研究では、末端神経枝のサイズが神経再生にどのような影響を与えるかが調査されました。同様のサイズの枝は、最初は皮膚経路と筋肉経路の間でほぼ均等に再生しましたが、しばらくすると筋肉枝経路が優先されることがわかりました。研究の最終結果では、損傷部位での軸索側枝形成が増加すると再生の精度が向上する可能性があると予測されました。PMR の影響を理解することは、ニューロン修復に影響を与える力について全体的に理解を深めるのに役立ちます。これは、神経の機能的修復を助けるために必要なことの全体的な結論でした。この理解の向上は、末梢神経修復の外科的および修復プロセスに全体的に影響します。軸索側枝形成の操作は役立つかもしれませんが、PMR をさらに理解することで、神経修復における外科的実践と医学的進歩がさらに発展できるようになります。^{[15] [16]}