Ten film demonstruje modulację aktywności odruchowej, siły wolicjonalnej i poruszania się poprzez kliniczne i ilościowe oceny u osób z niepełnym motorycznym SCI w wyniku ostrego doustnego podawania inhibitora wychwytu zwrotnego serotoniny (SSRI).
Method Article
Ten film demonstruje modulację aktywności odruchowej, siły wolicjonalnej i poruszania się poprzez kliniczne i ilościowe oceny u osób z niepełnym motorycznym SCI w wyniku ostrego doustnego podawania inhibitora wychwytu zwrotnego serotoniny (SSRI).
Uraz rdzenia kręgowego (SCI) jest wyniszczającym zaburzeniem, które powoduje głębokie deficyty w wolicjonalnej kontroli motorycznej. Po ustabilizowaniu się stanu zdrowia powrót do zdrowia po SCI zazwyczaj obejmuje długotrwałą rehabilitację. Podczas gdy odzyskanie zdolności chodzenia jest głównym celem u wielu pacjentów wcześnie po urazie, ci z niepełnym motorycznym SCI, wskazującym na częściowe zachowanie kontroli wolicjonalnej, mogą mieć wystarczającą ilość szczątkowych ścieżek zstępujących niezbędnych do osiągnięcia tego celu. Jednak pomimo interwencji fizycznych, uważa się, że upośledzenie motoryczne, w tym osłabienie, oraz przejawy nieprawidłowej mimowolnej aktywności odruchowej, zwanej spastycznością lub skurczami, przyczyniają się do skrócenia powrotu do zdrowia. Doktrynerska myśl sugeruje, że zaradzenie tym nieprawidłowym odruchom motorycznym związanym z SCI przyniesie pacjentowi korzyści funkcjonalne. Na przykład lekarze i terapeuci zapewnią konkretne interwencje farmakologiczne lub fizyczne mające na celu zmniejszenie spastyczności lub skurczów, chociaż nadal istnieje niewiele danych empirycznych sugerujących, że strategie te poprawiają zdolność chodzenia.
W ciągu ostatnich kilku dekad, gromadzące się dane sugerowały, że określone czynniki neuromodulujące, w tym czynniki naśladujące lub ułatwiające działanie monoamin, w tym serotonina (5HT) i noradrenalina (NE), mogą inicjować lub wzmacniać zachowania związane z chodzeniem w zwierzęcych modelach SCI. Co ciekawe, wiele z tych czynników, szczególnie agoniści 5HTergicznej, może znacznie zwiększyć pobudliwość kręgosłupa, co z kolei również zwiększa aktywność odruchową u tych zwierząt. Wbrew intuicji tradycyjnym teoriom powrotu do zdrowia po uzgadnianiu rdzenia kręgowego u ludzi, dowody empiryczne z eksperymentów z zakresu nauk podstawowych sugerują, że ta odruchowa nadpobudliwość i generowanie zachowań lokomotorycznych są napędzane równolegle przez sygnały neuromodulacyjne (5HT) i mogą być niezbędne do funkcjonalnego powrotu do zdrowia po SCI.
Zastosowanie tej nowatorskiej koncepcji wywodzącej się z podstawowych badań naukowych w celu promowania powrotu do zdrowia po ludzkim SCI wydaje się być bezproblemowe, chociaż bezpośrednie tłumaczenie wyników może być niezwykle trudne. W szczególności w modelach zwierzęcych wszczepiony cewnik ułatwia dostarczanie bardzo specyficznych związków agonistycznych 5HT bezpośrednio do obwodów rdzeniowych. Przełożenie tej techniki na ludzi jest utrudnione przez brak specyficznych technik chirurgicznych lub dostępnych środków farmakologicznych ukierunkowanych na podtypy receptora 5HT, które są bezpieczne i skuteczne w badaniach klinicznych na ludziach. Jednak doustne podawanie powszechnie dostępnych środków 5HTergicznych, takich jak selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny (SSRI), może być realną opcją zwiększenia centralnych stężeń 5HT w celu ułatwienia powrotu do chodzenia u ludzi. Brakuje systematycznego określenia ilościowego, w jaki sposób te SSRI modulują ludzkie zachowania motoryczne po SCI, ze szczególnym naciskiem na siłę, refleks i odzyskiwanie zdolności chodzenia.
Ta demonstracja wideo jest progresywną próbą systematycznej i ilościowej oceny modulacji aktywności odruchowej, siły wolicjonalnej i poruszania się po ostrym doustnym podaniu SSRI w ludzkim SCI. Środki są stosowane w ciągu pojedynczych dni, aby ocenić natychmiastowy wpływ na funkcje motoryczne w tej populacji pacjentów, z długoterminowymi badaniami obejmującymi wielokrotne podawanie leków w połączeniu z intensywnymi interwencjami fizycznymi.
Aby ocenić wpływ ostrego doustnego podawania SSRI (10 mg szczawianu escitalopramu, Lexapro, Forest Pharmaceuticals, Inc.) na aktywność motoryczną u osób z niepełnym SCI motorycznym, stosuje się podwójnie ślepą, randomizowaną, kontrolowaną placebo konstrukcję krzyżową. W ramach kryteriów włączenia, pacjenci będą musieli przejść 14-dniowy okres wymywania wszystkich leków przeciwdepresyjnych, leków przeciwspastycznych i innych leków o znanych interakcjach z SSRI.
Dwie godziny są wymagane dla każdego z protokołów eksperymentalnych, składających się z klinicznych, ilościowych ocen statycznych i ilościowych ocen dynamicznych. Po podaniu leku (czas do osiągnięcia maksymalnego stężenia w osoczu) stosuje się 4,5-godzinne opóźnienie7. Badani są ponownie badani po podaniu leków przy użyciu identycznej konfiguracji eksperymentalnej i paradygmatu stosowanego podczas testów przedmedykacyjnych. Po wykonaniu testów wstępnych i końcowych pierwszego leku (SSRI lub placebo), co najmniej 7 dni dzieli oba warunki testowania (okres półtrwania środków wynosi około 27 godzin).
Część 1: Oceny kliniczne
Zmodyfikowany ashworth
Spastyczność mięśni czworogłowych i ścięgien podkolanowych jest określana za pomocą zmodyfikowanej skali Ashwortha (mAsh).
Narzędzie do oceny rdzenia kręgowego pod kątem odruchów spatycznych
Wielkość lub czas trwania skurczów zginaczy, prostowników i klonusa jest mierzony za pomocą narzędzia do oceny odruchów spastycznych rdzenia kręgowego (SCATS)
Wynik motoryczny kończyny dolnej
Zdolność jednostki do wolicjonalnego kurczenia mięśni zgodnie z miotomami jest oceniana za pomocą ASIA Lower Exlimbity Motor Score (LEMS).
Część 2: Ilościowe oceny statyczne
Odruch rozciągania zależny od prędkości
Korzystając z dynamometrów izokinetycznych oprócz elektromiografii (EMG), można zastosować precyzyjne rozciąganie i ocenić ilościową odpowiedź.
Siła izometryczna
Precyzyjne określenie siły woli można uzyskać za pomocą dynamometru izokinetycznego.

Równanie #1
Część 3: Ilościowe oceny dynamiczne
Maksymalna prędkość bieżni
Funkcjonalne poruszanie się jest oceniane za pomocą stopniowanego testu na bieżni w celu uzyskania prędkości bieżni.
Kinematyka chodu
Podczas chodzenia na bieżni wiele pomiarów kinematycznych, w tym maksymalny zakres ruchu, prędkość szczytowa i zmienność, są oceniane za pomocą systemu przechwytywania ruchu (Motion Analysis, Santa Rosa, CA). Spójność koordynacji wewnątrzkończynowej między stawem biodrowym i kolanowym określa się ilościowo, obliczając średni współczynnik zgodności (ACC; 10). ACC wykorzystuje technikę kodowania wektorowego do analizy kątów bioder i kolan w płaszczyźnie strzałkowej na wykresie kąt-kąt.

Równanie #2

Równanie #3

Równanie #4

Równanie #5
Aktywność mięśni podczas poruszania się
Aktywność mięśni podczas chodu jest określana ilościowo za pomocą sygnałów EMG.

Równanie #6
Zapisy metaboliczne podczas poruszania
sięWydolność krążeniowo-oddechowa/metaboliczna jest oceniana za pomocą miar szczytowego poboru tlenu (szczyt VO2; mL/kg/min) podczas stopniowanych testów na bieżni przy użyciu przenośnego systemu metabolicznego K4b2 (Cosmed USA Inc., Chicago IL).

Rysunek 1. Po doustnym podaniu SSRI osobie z niepełnym motorycznym zalaczem rdzenia kręgowego występują znaczące zmiany w klinicznych pomiarach aktywności motorycznej. Obie miary mimowolnej aktywności odruchowej, mAsh (A) i SCATS (B) wzrosły w różnym stopniu, co sugeruje, że dwie skale kliniczne mogą uchwycić inny aspekt zwiększonej aktywności mimowolnej. (C) Dodatkowo, po podaniu SSRI obserwuje się klinicznie wykrywalne zmiany siły wolicjonalnej.

Rysunek 2. Po doustnym podaniu SSRI osobie z niepełnym zatorem rdzenia kręgowego występuje zauważalna zmiana w ilościowych statycznych pomiarach aktywności motorycznej. (A) Zwiększony i wydłużony moment zgięcia podeszwowego kostki i EMG obserwuje się w odpowiedzi na powtarzające się rozciąganie zginaczy podeszwowych po podaniu SSRI. Po podaniu SSRI obserwuje się zwiększony izometryczny moment obrotowy. Co ciekawe, po podaniu SSRI występuje mniejszy deficyt aktywacji (większy CAR), co wskazuje, że dana osoba jest w stanie w pełni aktywować mięśnie podczas maksymalnego skurczu wolicjonalnego po podaniu SSRI.

Rysunek 3. Po doustnym podaniu SSRI osobie z niepełnym motorycznym SCI występują zmiany w ilościowych dynamicznych pomiarach aktywności motorycznej. Analizy zmienności kinematyki stawu biodrowego i kolanowego (A) podczas poruszania się z użyciem ACC (B) ujawniają, że po zastosowaniu leków z grupy SSRI obserwuje się zwiększoną spójność, zarówno przed, jak i po pomiarach wynosi 0,7 m/s. (C) Analiza aktywności EMG kończyn dolnych podczas poruszania się ujawnia wzrost niewłaściwego czasu aktywności mięśni po lekach z grupy SSRI, zarówno przed, jak i po pomiarach wynosi 0,7 m/s. (D) Analiza parametrów metabolicznych podczas chodzenia ujawnia niewielki wzrost spożycia O2 podczas stopniowanego testu na bieżni po podaniu SSRI.
Tabela 1: Punktacja mAsh, zmodyfikowana z 12
Stopień Kryteria Zginaczy Prostowników Klonus 0 Brak reakcji Brak reakcji Brak reakcji 1 mniej niż 10° przesunięcia zgięcia w kolanie i biodrze lub wyprostu dużego palca u nogi aktywność jest utrzymywana krócej niż 3 sekundy Klonus utrzymuje się krócej niż 3 sekundy cyfra arabska 10° do 30° zgięcia w kolanie i biodrze Aktywność utrzymuje się od 3 do 10 sekund Klonus utrzymuje się od 3 do 10 sekund 3 30° lub więcej zgięcia kolana i biodra Aktywność utrzymuje się dłużej niż 10 sekund Clonus utrzymuje się dłużej niż 10 sekundTabela 2: Punktacja SCATS, zmodyfikowana z 13
ocena Kryteria 0 Nie stwierdzono widocznego ani wyczuwalnego skurczu mięśni 1 Odnotowuje się każdy widoczny lub wyczuwalny mięsień cyfra arabska Mięsień jest w stanie poruszyć się, przynajmniej raz, częścią kończyny, do której jest wprowadzany w pełnym zakresie ruchu w pozycji, w której grawitacja jest eliminowana 3 Mięsień jest w stanie poruszyć się, przynajmniej raz, tą częścią kończyny, do której jest wprowadzany, w pełnym zakresie ruchu w pozycji, w której grawitacja musi zostać pokonana 4 Mięsień jest w stanie pełnić funkcję opisaną dla stopnia 3 i jest w stanie stawić pewien opór przed wysiłkami egzaminatora 5 Mięsień jest w stanie wywrzeć, w ocenie egzaminatora, normalny opór wobec wysiłków egzaminatoraTabela 3: Punktacja LEMS
Mięsień Procent cyklu chodu na od Rf 0-30 oraz 55-75 30-55 oraz 75-100 Vl 0-30 oraz 55-75 oraz 95-100 30-55 oraz 75-95 Mh 0-25 oraz 65-100 25-65 LAT Mg 5-55 Rozdział 0-5 oraz 55-100 sol 5-55 Rozdział 0-5 oraz 55-100 dziękuję 0-15 15-100Tabela 4: Normatywne czasy włączania i wyłączania mięśni LE podczas chodu
Ta demonstracja wideo przedstawia metody oceny zmian w aktywności odruchowej, sile woli i poruszaniu się po ostrym doustnym podaniu SSRI w ludzkim SCI. Ta bateria ocen pokazuje, że pomimo wzrostu tak zwanej nieprawidłowej aktywności odruchowej po ostrym doustnym podaniu SSRI, osoba z SCI wykazała poprawę siły wolicjonalnej, z niewielkimi zmianami w zdolnościach lokomotorycznych. U tych osób efekty zwiększonej spastyczności nie wydają się szkodliwe dla funkcji ambulatoryjnych. Ponadto poprawa zdolności chodzenia może być bardziej wyraźna u osób z ostrymi zmianami chorobowymi. Kontynuowane badania wykorzystują te podobne oceny ilościowe i kliniczne w celu określenia skuteczności połączonych SSRI i intensywnych interwencji fizycznych, jakie zastosowano w zwierzęcych modelach SCI. Dzięki solidnym ramom teoretycznym opartym na długotrwałych i stosunkowo nowych badaniach z zakresu nauk podstawowych, metody te mogą pomóc w przetłumaczeniu takich informacji na populację kliniczną i mogą stanowić wyzwanie dla niektórych tradycyjnych protokołów stosowanych w praktyce klinicznej w celu przyspieszenia powrotu do sprawności u osób z SCI.
Nie stwierdzono konfliktu interesów.
NIH R21NS42516 do TGH
Craig H Nielsen Foundation Grant 83860 dla TGH
NIDRR-RRTC.
Stypendium doktoranckie APTA dla CKT
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Dynamometr izokinetyczny | Biodex | System 3 z zestawem | |
| System EMG | Delysis | Bagnoli 2.1 | |
| System EMG | Noraxon | Mayosystem 1400a | |
| Metabolic | ConMed | K4B2 | |
| Czujnik obciążeniowy | ATI | Theta | |
| Force Bieżnia | Bertek Pharmaceuticals | FIT | |
| Przechwytywanie ruchu | Motion Analysis Corp. | Orzeł 3 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission