脑性瘫痪儿童腓肠肌特性的变异性：一项探索性横断面研究

《Experimental Physiology》：Gastrocnemius muscle properties in children with cerebral palsy: An exploratory cross-sectional study of variability in gastrocnemius properties

　　

肌肉力量是身体功能的关键预测指标，然而患者因素和治疗因素对脑性瘫痪（cerebral palsy, CP）青少年肌肉特性的影响尚未完全明确。研究人员探讨了内侧腓肠肌特性是否随年龄、行走能力状态及痉挛治疗（肉毒毒素或选择性脊神经后根切断术）而发生变化。在这项探索性横断面研究中，研究人员从16名脑性瘫痪儿童（6–17岁）获取了内侧腓肠肌微活检样本。研究结局指标包括肌肉厚度、胶原蛋白含量、肌纤维横截面积（cross-sectional area, CSA）、毛细血管、含中央核肌纤维、脂质面积、卫星细胞密度及肌球蛋白重链（myosin heavy chain, MyHC）肌纤维类型。肌纤维横截面积（P = 0.02）和含中央核肌纤维比例（P = 0.02）与年龄呈正相关。非行走能力个体具有较小的肌纤维横截面积（P = 0.02）。肉毒毒素注射次数与每个肌纤维的毛细血管接触数相关（P = 0.04）。选择性脊神经后根切断术未发现任何统计学显著相关结果。初步数据提示，腓肠肌肌肉特性可能随患者因素和痉挛治疗史而变化。需要采用匹配对照组的确认性前瞻性研究，以恰当评估年龄、行走能力状态、肉毒毒素和选择性脊神经后根切断术的影响。

论文解读文章

一、研究背景与研究目的

脑性瘫痪（cerebral palsy, CP）是由大脑神经差异或损伤引起的运动功能障碍综合征，导致运动控制、平衡、力量、肌张力和肌肉质量受损。这些损伤影响身体功能，且通常随粗大运动功能分类系统（Gross Motor Function Classification System, GMFCS）级别的升高而更加严重。已有证据提示，较高GMFCS级别与较差的肌肉质量相关，但来自非行走能力个体的数据有限。

多种损伤的共存使识别导致粗大运动功能降低的最主要损伤变得复杂。多变量模型一致识别肌肉力量为主要贡献因素。鉴于脑性瘫痪个体表现出肌无力，应优先考虑能够保持或增强肌肉质量和力量的干预措施。同时，痉挛可影响功能与舒适度，可通过肉毒毒素（botulinum toxin, BoNT-A）或选择性脊神经后根切断术（selective dorsal rhizotomy, SDR）进行治疗。

目前关于BoNT-A和SDR如何影响脑性瘫痪骨骼肌特性的科学认知仍处于初期阶段，尤其是SDR方面。尽管BoNT-A注射后1–12个月对肌肉大小和生长的负面影响已在多项前瞻性研究中反复证实，但关于BoNT-A和SDR对脑性瘫痪儿童肌肉其他特性的影响知之甚少。肌肉力量不仅取决于肌肉大小，还取决于收缩性和生化特性，因此测量这些特性有助于理解BoNT-A和SDR治疗的效果。然而，目前尚不存在针对接受SDR治疗的脑性瘫痪儿童的此类纵向治疗数据。

在此背景下，本研究旨在扩展对所有GMFCS级别和两种常见痉挛治疗下肌肉特性的理解，具体探索内侧腓肠肌特性在年龄、行走能力状态、既往BoNT-A和既往SDR与无SDR之间的潜在差异。

二、研究设计与主要技术方法

本研究为探索性横断面研究，于2023年5月至2024年9月期间招募了16名接受全身麻醉下临床手术的痉挛性或混合型肌张力脑性瘫痪儿童（<18岁）。样本来源于美国明尼苏达州圣保罗市Gillette Children's医院。研究人员采用超声测量内侧腓肠肌肌肉厚度；通过超声引导下微活检获取肌肉样本，每份样本约10 mg。组织学处理包括多种染色方法：苏木精-伊红染色（H&E）用于定性评估肌肉和定量含中央核肌纤维，Masson三色染色用于胶原蛋白，碱性磷酸酶染色用于毛细血管接触，油红O染色用于脂质，免疫荧光染色用于层粘连蛋白、细胞核、Pax7卫星细胞及肌球蛋白重链（MyHC）慢型（I型）和2a型（IIa型）亚型鉴定。统计分析在R软件中进行，采用Mann–Whitney U检验比较分类变量，Spearman相关分析连续变量，并计算效应量。

三、研究结果

3.1 年龄

肌纤维横截面积（P = 0.02）和含中央核肌纤维比例（P = 0.02）与年龄呈正相关。其他结局指标与年龄无统计学显著相关。

3.2 行走能力状态

非行走能力个体的肌纤维横截面积显著小于行走能力个体（P = 0.02）。肌肉厚度（r_rb = 1.00, P = 0.06）和卫星细胞数（r_rb = 0.64, P = 0.06）在行走能力个体中趋于更高，但未达统计学显著水平。

3.3 肉毒毒素

每个肌纤维的毛细血管接触数与BoNT-A注射次数呈正相关（P = 0.04）。共表达IIa/IIx型肌纤维比例随注射次数增加呈下降趋势（r_s = ?0.52, P = 0.06），但未达统计学显著水平。

3.4 选择性脊神经后根切断术

SDR组未发现统计学显著差异，但IIa型肌纤维比例（r_rb = 0.89, P = 0.05）和胶原蛋白含量（r_rb = 1.00, P = 0.06）在SDR组中趋于较低。

四、讨论与结论

讨论总结： 本研究的初步发现提示，年龄、行走能力状态和痉挛治疗史可能对脑性瘫痪儿童腓肠肌特性产生系统性影响。肌纤维横截面积随年龄增长与行走能力儿童的生长轨迹一致；含中央核肌纤维随年龄增加可能反映青春期脑性瘫痪肌肉的增强重塑和修复，也可能反映治疗累积效应。非行走能力个体较小的肌纤维横截面积和卫星细胞减少趋势提示其肌纤维肥大和修复潜力降低。BoNT-A注射次数与毛细血管接触数正相关，与多数脑性瘫痪和动物研究显示的BoNT-A促血管生成效应一致。SDR组较低的胶原蛋白含量与既往个案报告一致，可能为患者报告的紧张感减轻和活动便利提供生物学解释。然而，由于横断面设计、样本量小、既往治疗多样及缺乏正常发育对照，无法推断因果关系。

研究结论： 这项针对脑性瘫痪肌肉的探索性研究结果表明，腓肠肌特性可能随年龄、行走能力状态以及痉挛治疗史（BoNT-A或SDR）而存在系统性差异。这些发现凸显了在描述和解读脑性瘫痪儿童肌肉活检数据时考虑这些患者因素和治疗的重要性。需要更大规模的纵向确认性研究，以更明确地评估治疗及不可修改的患者因素（年龄和行走能力状态）的短期和长期效应，从而为患者及其家庭提供基于证据的指导。