外周神經(jīng)電刺激治療膀胱過度活動(dòng)癥的神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制.pdf

1、前言：
　　膀胱過度活動(dòng)癥是一種以尿急癥狀為主的癥候群，常伴有尿頻和夜尿，可伴有或不伴有急迫性尿失禁。其病因和發(fā)病機(jī)制尚不明確，首選治療方案包括行為訓(xùn)練和藥物治療，其中藥物治療以抗膽堿能制劑為主。雖然大量研究證實(shí)抗膽堿能藥物的有效性，但常見的副作用如口干、便秘、視覺模糊和認(rèn)知損害以及病人耐受性差等因素影響其臨床應(yīng)用。當(dāng)保守治療效果不佳或藥物治療有明顯副作用時(shí)，可以考慮選擇神經(jīng)電刺激進(jìn)行治療。
　　神經(jīng)電刺激主要是利用特定參數(shù)

2、的電流，對(duì)骶髓的2-4節(jié)段(S2-4)神經(jīng)根及其分支進(jìn)行刺激，干預(yù)排尿反射的神經(jīng)通路從而達(dá)到調(diào)節(jié)膀胱和（或）尿道括約肌的作用。臨床最先應(yīng)用的刺激部位是骶神經(jīng)，電極植入手術(shù)創(chuàng)傷大，存在電極移位、疼痛、感染和電池失效等術(shù)后并發(fā)癥。因此，臨床開始應(yīng)用脛神經(jīng)和陰部神經(jīng)等外周神經(jīng)作為電刺激的部位，手術(shù)創(chuàng)傷小，安全有效。神經(jīng)電刺激的作用機(jī)理仍不明確，其研究可從以下兩方面入手:一是尋找電刺激發(fā)揮作用的解剖部位，二是明確神經(jīng)調(diào)節(jié)過程中的神經(jīng)遞質(zhì)及其藥理

3、作用。
　　膀胱反射的神經(jīng)調(diào)節(jié)極為復(fù)雜，包括脊髓和外周神經(jīng)，脊髓以上的大腦、腦橋和小腦等。生理狀態(tài)下，膀胱逼尿肌的張力感受器通過有髓鞘的Aδ傳入纖維傳遞膀胱內(nèi)壓力，經(jīng)脊髓傳遞到腦橋排尿中樞。通過脊髓下行傳導(dǎo)通路，介導(dǎo)非傷害性的脊髓腦脊髓膀胱反射。病理狀態(tài)下，感染、化學(xué)性刺激或冷刺激等激活無(wú)髓鞘的C傳入纖維，介導(dǎo)傷害性的脊髓膀胱反射。
　　研究發(fā)現(xiàn)，外周神經(jīng)電刺激可通過中樞或外周神經(jīng)通路起作用，包括腦、脊髓和C傳入神經(jīng)纖維等。

4、完全性脊髓損傷患者早期行骶神經(jīng)刺激可預(yù)防尿失禁發(fā)生，說明骶神經(jīng)刺激可在脊髓水平起作用。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，乙酸灌注膀胱后通過激活C傳入神經(jīng)纖維誘發(fā)傷害性脊髓膀胱反射。脛神經(jīng)電刺激(Tibialnervestimulation，TNS)和陰部神經(jīng)電刺激(Pudendalnervestimulation，PNS)后激活脊髓內(nèi)的抑制性中間神經(jīng)元，通過抑制副交感傳出通路進(jìn)而抑制膀胱的過度活動(dòng)。
　　對(duì)慢性脊髓損傷的貓進(jìn)行陰部神經(jīng)電刺激，發(fā)現(xiàn)不同

5、頻率的電刺激可興奮或抑制膀胱收縮。低頻率的陰部神經(jīng)電刺激(3-10Hz)抑制膀胱活動(dòng)，而高頻率電刺激(20-40Hz)可興奮膀胱收縮。采用不同頻率電刺激陰部神經(jīng)后可能激活不同的神經(jīng)傳導(dǎo)通路，從而產(chǎn)生興奮或抑制膀胱的作用。這一發(fā)現(xiàn)具有良好的臨床應(yīng)用前景，通過植入外周神經(jīng)電刺激器，有可能實(shí)現(xiàn)脊髓損傷患者的排尿和儲(chǔ)尿雙相控制。
　　已知多種神經(jīng)遞質(zhì)參與外周神經(jīng)電刺激對(duì)膀胱活動(dòng)的神經(jīng)調(diào)節(jié)，如抑制性氨基酸γ-氨基丁酸(γ-aminobuty

6、ricacid，GABA)、五羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）、阿片肽、谷氨酸。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，脛神經(jīng)電刺激可抑制傷害性和非傷害性膀胱反射，阿片受體參與正常膀胱反射以及脛神經(jīng)刺激對(duì)傷害性膀胱反射的抑制過程，代謝型谷氨酸受體參與脛神經(jīng)調(diào)節(jié)。在陰部神經(jīng)電刺激抑制膀胱過度活動(dòng)的過程中，發(fā)現(xiàn)代謝型谷氨酸受體5和5-HT3參與其中，阿片受體不起作用。因此推測(cè)，陰部神經(jīng)的抑制過程需要多種受體，其他抑制性神經(jīng)遞質(zhì)和受體如GAB

7、A受體和甘氨酸可能參與陰部神經(jīng)電刺激對(duì)膀胱過度活動(dòng)的調(diào)節(jié)。
　　GABA是哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)之一，存在于脊髓和脊髓以上中樞神經(jīng)系統(tǒng)的突觸部位。貓鞘內(nèi)注射GABA或GABAA受體激動(dòng)劑，膀胱活動(dòng)受到抑制，膀胱副交感節(jié)前神經(jīng)元放電減弱。陰部神經(jīng)電刺激同樣可引起膀胱副交感節(jié)前神經(jīng)元產(chǎn)生抑制性突觸后電位。因此推測(cè)，脊髓GABAA受體可能參與陰部神經(jīng)電刺激對(duì)膀胱過度活動(dòng)的神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制。
　　本研究分為兩個(gè)部分:

8、第一部分通過向貓膀胱內(nèi)灌注生理鹽水和乙酸，誘發(fā)非傷害性和傷害性膀胱反射。行膀胱壓力容積測(cè)定，電刺激陰部神經(jīng)聯(lián)合GABAA受體拮抗劑印防己毒素(Picrotoxin，PTX)（靜脈注射或鞘內(nèi)注射）。分析膀胱容量變化，研究脊髓GABAA受體在非傷害性膀胱反射和傷害性膀胱反射以及陰部神經(jīng)電刺激的膀胱抑制過程中的作用。第二部分通過完全橫斷貓T9-10脊髓，建立傷害性脊髓膀胱反射的動(dòng)物模型。向貓膀胱內(nèi)灌注乙酸，行陰部神經(jīng)和脛神經(jīng)電刺激后分析膀胱容

9、量變化，以研究外周神經(jīng)電刺激對(duì)傷害性脊髓膀胱反射的影響。等容量收縮條件下，用不同頻率刺激陰部神經(jīng)和脛神經(jīng)，研究不同頻率的外周神經(jīng)電刺激對(duì)膀胱活動(dòng)的影響。等容量收縮條件下，先靜脈注射神經(jīng)節(jié)阻斷劑溴化六甲雙銨(Hexamethoniumbromide，Hx)，膀胱穩(wěn)定后鞘內(nèi)注射局部麻醉劑利多卡因，分析膀胱收縮強(qiáng)度的改變，研究傷害性脊髓膀胱反射的神經(jīng)機(jī)制。
　　第一部分:脊髓GABAA受體在陰部神經(jīng)電刺激治療膀胱過度活動(dòng)中的作用

10、　　目的:
　　研究脊髓GABAA受體在陰部神經(jīng)電刺激治療膀胱過度活動(dòng)中的作用，進(jìn)一步明確陰部神經(jīng)電刺激的神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制。
　　方法:
　　1、手術(shù)過程:本實(shí)驗(yàn)有33只貓，麻醉成功后行右側(cè)頸動(dòng)脈和氣管插管，記錄動(dòng)脈血壓和保持氣道通暢。左、右頭靜脈插管，建立靜脈輸液和藥物通道。離斷雙側(cè)輸尿管，單側(cè)接導(dǎo)管引流尿液。雙腔導(dǎo)管經(jīng)尿道插入膀胱，一端接灌注泵，分別向膀胱內(nèi)灌注生理鹽水或0.25％乙酸;另一端接膀胱壓力傳感器，進(jìn)行膀胱

11、壓力容積測(cè)定（Cystometrogram，CMG）。分離右側(cè)陰部神經(jīng)，置入刺激電極。取10只貓，在L3脊髓棘突水平暴露脊髓，打開硬脊膜置入導(dǎo)管達(dá)S3脊髓水平，作為印防(已)毒素鞘內(nèi)給藥通道。
　　2、陰部神經(jīng)電刺激閾值強(qiáng)度確定:刺激頻率為5Hz，波寬0.2ms。逐漸增加刺激強(qiáng)度，觀察到明顯的肛門括約肌收縮的最小強(qiáng)度就是陰部神經(jīng)電刺激的閾值(Threshold，T)。實(shí)驗(yàn)中分別用2T和4T進(jìn)行刺激，以觀察陰部神經(jīng)電刺激對(duì)膀胱活動(dòng)的

12、調(diào)節(jié)作用。
　　3、分組和給藥:共分為2組，第1組向膀胱灌注乙酸，包括靜脈給PTX和鞘內(nèi)給PTX兩個(gè)亞組。第2組向膀胱灌注生理鹽水，包括靜脈給PTX和鞘內(nèi)給PTX兩個(gè)亞組。記錄各組給予PTX前后陰部神經(jīng)電刺激對(duì)CMG的影響，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
　　4、數(shù)掘分析:實(shí)驗(yàn)開始時(shí)每只貓膀胱灌注生理鹽水，引起超過20秒大于30cmH2O的收縮時(shí)的膀胱容量為貓的初始膀胱容量。膀胱容量百分比指膀胱容量與同一只貓的初始膀胱容量的比值。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

13、以平均值加減標(biāo)準(zhǔn)誤表示，采用GraphPadPrism4統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)或ANOVA分析。
　　結(jié)果:
　　1、與初始膀胱容量相比，乙酸組膀胱容量在乙酸刺激后顯著減少到34.3±7.1％(P＜0.01)，2T-PNS和4T-PNS后顯著增加到84.0±7.8％和93.2±15.0％(P＜0.01)。
　　2、PTX(0.4mg，it)未改變乙酸組膀胱容量，陰部神經(jīng)電刺激對(duì)膀胱過度活動(dòng)的抑制作用完全消失。
　　3

14、、高劑量PTX(0.3mg/kgiv)增加乙酸組膀胱容量，低劑量PTX(0.01-0.1mg/kgiv)后2T-PNS對(duì)膀胱過度活動(dòng)的抑制作用明顯減弱(P＜0.05)。
　　4、生理鹽水組中，與初始膀胱容量相比2T-PNS和4T-PNS后膀胱容量顯著增加147.0±7.6％和172.7±8.9％(P＜0.01)。鞘內(nèi)注射PTX(0.4mg)和靜脈注射PTX（0.03-0.3mg/kg）后膀胱容量顯著增加(P＜0.05)。
　

15、　5、生理鹽水組中，PTX不改變陰部神經(jīng)電刺激對(duì)膀胱活動(dòng)抑制作用。
　　結(jié)論:
　　膀胱內(nèi)灌注乙酸可誘發(fā)傷害性膀胱反射，陰部神經(jīng)電刺激能夠抑制膀胱過度活動(dòng)，脊髓GABAA受體參與此抑制過程。向膀胱內(nèi)灌注生理鹽水可誘發(fā)非傷害性膀胱反射，陰部神經(jīng)電刺激能夠抑制正常膀胱反射。脊髓GABAA受體在正常膀胱反射中起興奮性作用，不參與陰部神經(jīng)電刺激對(duì)正常膀胱反射的抑制過程。脊髓GABAA受體在傷害性和非傷害性膀胱反射以及陰部神經(jīng)電刺激的

16、膀胱抑制過程中有不同的作用。
　　第二部分:外周神經(jīng)電刺激在傷害性脊髓膀胱反射中的作用
　　目的:
　　建立傷害性脊髓膀胱反射的動(dòng)物模型，研究外周神經(jīng)電刺激治療膀胱過度活動(dòng)癥的神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制。
　　方法:
　　1、手術(shù)過程
　　本實(shí)驗(yàn)有12只貓，麻醉成功后行右側(cè)頸動(dòng)脈和氣管插管，記錄動(dòng)脈血壓和保持氣道通暢。右頭靜脈插管，建立靜脈輸液和藥物通道。離斷雙側(cè)輸尿管，單側(cè)接導(dǎo)管引流尿液。雙腔導(dǎo)管經(jīng)尿道插入膀胱，

17、一端接灌注泵，向膀胱內(nèi)灌注生理鹽水或0.25％乙酸;另一端接膀胱壓力傳感器，進(jìn)行膀胱壓力和容積的測(cè)定。分離右側(cè)陰部神經(jīng)和左側(cè)脛神經(jīng)，分別置入刺激電極。在T9-10脊髓棘突水平行椎扳切除術(shù)，膀胱容量穩(wěn)定后行脊髓完全橫向切斷術(shù)。在L6-7脊髓棘突水平行椎扳切除術(shù)，用作實(shí)驗(yàn)中向鞘內(nèi)注射利多卡因。
　　2、陰部神經(jīng)、脛神經(jīng)電刺激閾值強(qiáng)度確定
　　刺激頻率為5Hz，波寬0.2ms。逐漸增加刺激強(qiáng)度，觀察到明顯的肛門括約肌收縮或左側(cè)腳趾

18、收縮的最小強(qiáng)度就是陰部神經(jīng)和脛神經(jīng)電刺激的閾值(Threshold，T)。實(shí)驗(yàn)中分別用2T和4T進(jìn)行刺激，以觀察陰部神經(jīng)和脛神經(jīng)電刺激對(duì)膀胱反射的調(diào)節(jié)作用。
　　3、膀胱壓力和容積的測(cè)定
　　向膀胱內(nèi)灌注生理鹽水測(cè)得初始膀胱容量，在T9-10棘突水平行脊髓完全橫向切斷術(shù)，再向膀胱內(nèi)灌注0.25％的乙酸誘發(fā)膀胱過度活動(dòng)。待膀胱容量穩(wěn)定后，進(jìn)行如下CMG測(cè)定:(1)乙酸對(duì)照;(2)2T-PNS;(3)4T-PNS;(4)乙酸后對(duì)

19、照。重復(fù)測(cè)定待膀胱容量穩(wěn)定后，進(jìn)行如下CMG測(cè)定:(1)乙酸對(duì)照;(2)2T-TNS;(3)4T-TNS;(4)乙酸后對(duì)照。
　　4、等容量收縮條件下，不同刺激頻率的陰部神經(jīng)和脛神經(jīng)電刺激對(duì)膀胱活動(dòng)的影響
　　等容量收縮條件下對(duì)陰部神經(jīng)和脛神經(jīng)進(jìn)行電刺激，刺激強(qiáng)度分別為2T和4T，波寬為0.2ms，頻率依次為5、40、1、20、0.5、10Hz。
　　5、等容量收縮條件下Hx和利多卡因?qū)Π螂资湛s強(qiáng)度的影響
　　等

20、容量收縮條件下，靜脈注射Hx(10mg/kg)檢測(cè)膀胱壓力。5分鐘后在脊柱棘突L6-7水平行椎板切除術(shù)，鞘內(nèi)注射2％利多卡因和去甲腎上腺素混合液1-2ml，以觀察膀胱壓力的改變。
　　6、數(shù)據(jù)分析
　　膀胱容量與同一動(dòng)物的初始膀胱容量對(duì)比，計(jì)算膀胱容量百分比。等容量收縮條件下，不同刺激頻率時(shí)與刺激前曲線下面積對(duì)比，計(jì)算膀胱活動(dòng)百分比以比較不同刺激頻率對(duì)膀胱活動(dòng)的影響。等容量收縮條件下，測(cè)量膀胱壓力平均值以表示膀胱收縮強(qiáng)度。統(tǒng)

21、計(jì)數(shù)據(jù)以平均值加減標(biāo)準(zhǔn)誤表示，采用GraphPadPrism4統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)或ANOVA分析。
　　結(jié)果
　　1、與初始膀胱容量相比，T9-10脊髓完全橫向切斷術(shù)后乙酸灌注使膀胱容量明顯減小68.8±6.4％(P＜0.01)，2T-PNS和4T-PNS后膀胱容量明顯增大92.4±12.0％和107.6±14.7％(P＜0.01)，2T-TNS和4T-TNS后膀胱容量無(wú)明顯改變。
　　2、等容量收縮條件下，靜脈注射H

22、x后膀胱壓力明顯減?。?9.3±2.9vs.8.4±1.9cmH2O，P＜0.01）。鞘內(nèi)注射利多卡因后膀胱壓力再次減小(3.9±1.0cmH2O)，膀胱收縮強(qiáng)度明顯減弱(P＜0.01)。
　　3、等容量收縮條件下，0.5、1、5、40Hz的2T-PNS抑制膀胱收縮，膀胱活動(dòng)百分比明顯降低(P＜0.05)，10、20Hz的2T-PNS時(shí)膀胱活動(dòng)無(wú)明顯改變。
　　4、等容量收縮條件下，0.5、1、5、10、20、40Hz的4T