神經肌肉系統再生新曙光：直接神經電刺激

薛元毓

現職

成大醫院整形外科主治醫師

成大醫學院外科臨床助理教授

成大醫院細胞治療中心脂肪幹細胞組長

經歷

成大醫院整形外科住院醫師

日本東京大學形成外科研究醫師

加州大學洛杉磯分校生物工程系訪問助理教授

 

直接神經電刺激

    周邊神經肌肉系統的受損是極為常見的臨床問題，對於病患的工作能力以及社會經濟負擔具有巨大的影響。然而目前的臨床治療中，神經肌肉系統的再生與恢復仍然是一大挑戰且其成效不佳。即便經過精密的顯微手術後，再生的過程依然漫長且不可預測。目前對於周邊神經的創傷，標準的治療為縫合受損的神經，或是以自體的神經移植來重建其缺損，然而一半以上的病人仍有功能缺損。即使科學家在神經導管的研發、幹細胞以及藥物治療上都有十足的進展，但關鍵性的神經缺損依舊難以克服。其主要的原因在於，現今的治療都只著重在治療神經(軸突)本身，但是對於神經上游(細胞本體，位於背根神經節以及脊椎)以及下游(肌肉或皮膚受器)，並沒有太多臨床治療利器。

    近十年的基礎研究，來自加拿大的Tessa Gordon團隊目前已證實在神經受傷處(無神經缺損)的近端給予20Hz短暫的直接神經電刺激，可刺激細胞本體分泌促神經生長激素(Figure 1A)，進一步促進神經軸突生長與遠端的肌肉功能恢復¹，同時該團隊也分別在臨床實驗中證實，在腕隧道症候群減壓手術後，直接給予低頻的電刺激治療(Figure 1B)，治療組在一年後的追蹤，正中神經所支配的運動單位有顯著的增加²，表示此短暫的進端神經直接電刺激對於運動功能的恢復有實際上的療效。此外，該團隊亦證實了在急性指神經(純感覺)受傷後，進行顯微修補手術後直接給予近端電刺激，會增加早期感覺神經恢復的速度。由以上實驗與臨床證據可知，短暫的近端直接神經電刺激對於感覺與運動神經的恢復，都有實際上的臨床療效。

    對於遠端的神經受器，如骨骼肌，在神經受損的當下即會啟動一連串的去神經化過程，包含肌肉不自主收縮、神經肌肉交界處(Neuromuscular junction)分解、肌肉萎縮與纖維化等過程，以目前的醫學證據，並沒有有效的方法可以減緩這一個過程，以等待漫長的神經再生以及肌肉的再支配(Re-innervation)。筆者於2017-2019年於美國加州大學洛杉磯分校生物工程學系進修的期間，針對此一可能性提出利用遠端的直接電刺激，來減緩此一骨骼肌退化的過程，同時並與西北大學著名的材料科學實驗室，共同設計出一個可植入式的無限可吸收電極，來給予術後多次的電刺激，此一研究中發現，在坐骨神經缺損的大鼠動物模式，給予一週的遠端直接電刺激(Figure 2A)，短期內可以有效的減緩骨骼肌萎縮以及神經肌肉交接觸的退化(Figure 2B)，長期可得到較佳的肌肉重量、肌電圖反應、功能恢復(Figure 2C)等，此為全世界第一個提出藉由遠端直接神經電刺激，來減緩此一骨骼肌去神經化萎縮的過程，該成果也於2020年11月刊登在國際知名的自然通訊期刊中³。

    直接神經電刺激來促進周邊神經肌肉系統的再生，目前仍是新穎且充滿很多未知的研究領域，但是越來越多的證據顯示其潛力無窮，2018年刊登在Plastic & Reconstruction Surgery期刊中的一篇回顧性文章，將神經電刺激列為未來神經再生研究的重要領域，需要更多的研究者與臨床醫師一起投入研究共創未來。

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本文章取自台灣整形外科醫學會出刊之「Story整形春秋」雜誌

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