结构和细胞变化

自沃勒(1850)最初描述以来,结构和细胞的变化以及这种变化发生的时间过程沃勒变性越来越多的细节被描述,特别是在PNS (Vial, 1958;Ohmi, 1961;韦伯斯特,1962;李,1963;Cravioto, 1969;西蒙等人,1969年)。在截断后的短时间内,远端残端大部分看起来几乎正常。离轴切开术部位远端的节段是个例外。轴切开术后,在断开的神经纤维的近端,轴突内细胞器逐渐积累(Zelena et al., 1968;Griffin et al., 1977)(图1)。这些细胞器形成帽状颗粒,体积随时间线性增加,直到轴突击穿发生(Zelena et al., 1968)。 This pellet results from continued retrograde transport of vesicular organelles, as well as some mitochondria, dense

横断轴突

图I韧带变性过程中的早期结构变化(A)横断后12小时坐骨神经(B)在横断后24小时内,细胞骨架发生颗粒状崩解,这是发生在沃拉尔样变性、积累或细胞器(包括线粒体(箭头))期间的最早结构变化之一。注意图A和B中轴突肿大,g比(髓鞘厚度与整个纤维直径之比)下降(原始放大倍数× 10000)。(C)神经横断后7天,雪旺氏细胞增殖、巨噬细胞浸润和髓鞘降解均正常进行(原始放大倍数x 2000)。

图I warallerian变性的早期结构变化(A)成年大鼠坐骨神经横断12小时后,显示warallerian变性的早期结构变化之一,积累或细胞器,包括线粒体(箭头)(原始放大倍数x 10,000.) (B)横断24小时内,细胞骨架发生颗粒状解体。注意图A和B中轴突肿大,g比(髓鞘厚度与整个纤维直径之比)下降(原始放大倍数× 10000)。(C)神经横断后7天,雪旺氏细胞增殖、巨噬细胞浸润和髓鞘降解均正常进行(原始放大倍数x 2000)。

体和多泡体,在轴突中断部位产生局灶性堆积(Zelena等人,1968;Ranish和Ochs, 1972)。在这个初始阶段,沿着纤维的其他地方只有细微的变化。颗粒细胞器有在Ranvier和Schmidt-Lantermann切口节点下积累的趋势(Ballin和Thomas, 1969),这夸大了它们在这些部位的正常富集,可能表明了快速双向运输的一些早期变化。然而,总体而言,快速运输继续以正常的速度和大致正常的数量(Ranish和Ochs, 1972;Lubinska, 1977);

甚至在突触末端吸收外源性物质也会持续存在,通过刺激远端残端可以正常诱导突触传递的电传导(Miledi和Slater, 1970)。沃勒氏细胞退化初始阶段的持续时间随物种、远端残肢长度(越长残肢长度越长[Miledi and Slater, 1970])、温度(越冷的远端残肢长度越长[Gamble and Jha, 1958;Sea等人,1995;曹等人,1999]),并可能与神经的性质(运动vs.感觉)和位置(PNS vs.中枢神经)(Pesini等人,1999)(Chaudhry及其同事,1992年详细审阅)有关。

沃勒氏细胞变性的最初阶段是轴突细胞骨架的破裂。细胞骨架的颗粒崩解描述的是轴质突然转变为细颗粒和无定形碎片(George和Griffin, 1994),代表细胞骨架的裂解产物。这种变化必须以爆炸性的方式发生在轴突的任何一个层次上,这从在这个过程中很少发现部分阶段可以看出。在横切面上,每个纤维要么表现正常,要么完全颗粒崩解,这表明没有持续的中间阶段,实际上是“全或无”的变化。在PNS中,颗粒轴突细胞器和轴突膜的解体基本上与细胞骨架的破坏同时发生。然而,在中枢神经系统中,剩余的轴突和线粒体经常出现在细胞骨架最近解体的轴突中(Franson and Ronnevi, 1984;乔治和格里芬,1994)。虽然这一阶段似乎只持续几个小时,但它有助于强调细胞骨架的早期结构变化。

细胞骨架颗粒崩解的扩散方向一直是一个有争议的问题。在梭鱼的嗅觉神经中,轴突变性的过程极其缓慢,明显表现为离心扩散(Cancalon, 1982, 1983)。在哺乳动物的轴突中,轴突的破坏要快得多,因此其时空序列一直存在争议。一些研究表明,退化在远端残端几乎是同步的,或者退化从远端开始,随着时间的推移向近端发展(Lunn et al., 1990)。然而,基准分析仍然是对大鼠膈神经退变的严格定量研究,该研究显示沃勒氏退变的早期变化有明显的离心扩散(Lubinska, 1977)。膈神经保持核心温度,从而减少了可能影响结果的近端-远端温度梯度的可能性。另一种具有类似优点的系统是背根神经节感觉神经元在靠近细胞体处的中央突起变性。在这个系统中,细胞骨架颗粒崩解的扩散始于横断部位,并以约3毫米/小时的速度(远离细胞体)离心进行(George和Griffin, 1994)。

轴突破裂后会立即发生一些细胞变化,包括(在PNS中)血神经屏障的打开、肥大细胞的脱颗粒、循环巨噬细胞的聚集和雪旺细胞的早期变化。血管和胶质细胞变化的顺序以及这些变化背后的细胞与细胞之间的相互作用只被部分了解。

细胞骨架颗粒崩解后的第一个变化是PNS中的血神经屏障的打开。在被切断的大鼠坐骨神经中,这紧随细胞骨架的破裂,发生24至24小时

伤后48小时(Powell et al., 1980;Bouldin等人,1990)。当然,在轴切开术部位,会有一个迅速的破裂(Bouldin等人,1991年),但沿远端残端其余部分的屏障似乎保持完整。在轴浆溶解后不久,血神经屏障就会破裂,即使是少量的纤维变性也会引发这种情况。在大鼠坐骨神经中,只有轴突通过该节段成功再生后,血神经屏障才会恢复(Bouldin et al., 1991)。然而,在青蛙坐骨神经中,即使没有成功再生,血神经屏障也至少部分恢复(Weerasuriya, 1990)。血神经屏障破裂的原因尚不清楚;肥大细胞(Powell et al., 1980)和细胞因子(Griffin et al., 1992)的脱颗粒效应已被提出,但尚未在实验上直接证实。中枢神经系统的反应不同。与PNS相比,退行性背柱轴索束的血液组织屏障破坏较少(George and Griffin, 1994)。 This cannot be due to intrinsic differences between the central and peripheral axons; the same fibers are involved in the dorsal root and dorsal column when the central branches of dorsal root ganglion neurons are transected at the dorsal root level. This is likely to be due to differences in the intrinsic differences between the glial and endothelial cells of the CNS and the PNS.

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