Patofyziologie motoriky
Somatomotorický systém Autonomní motorický systém Neuroendokrinní sekretomotorický systém (PVGray – HPA)
Sval Horní motoneuron
Poruchy pohybu
Dolní motoneuron
Nervosvalové spojení
Poruchy svalů Poruchy dolního motoneuronu Poruchy horního motoneuronu Poruchy bazálních ganglií Poruchy mozečku Poruchy pasivního hybného aparátu
Sval Horní motoneuron
Dolní motoneuron
Myopatie; příčiny • Primární myopatie Geneticky vázané myopatie (proteiny, enzymy → metabolické)
Nervosvalové spojení
Zánětlivé
• poruchy svalů (myopatie, muskulodystrofie) • Pouze motorické příznaky • Senzorika je beze změn
• Sekundární myopatie
1
Příčiny myopatií • • • •
Endokrinní (tyreotoxikosa, myxedém, Cushingův syndrom) Metabolické (hypokalemie, hyperkalcemie) Toxické (alkohol, steroids, statiny, fibráty, zidovudin, ….) Zánětlivé myositidy (polymyositis, dermatomyositis, inclusion body myositis, jiné
• • • •
Karcinomatosní myopatie Muscular dystrofie (Duchenne, Becker, facioscapulohumeral, ….) Myotonie (dystrofická myotonie, myotonia congenita) Metabolické myopatie
Myopatie primární Zánětlivé myopatie •
Dermatomyositis (protilátky + komplement poškozují kapiláry)
nemoci pojivové tkáně včetně reumatoidních)
•
Polymyositis (Tcytox – svalová vlákna)
Abnormální metabolismus glykogenu (McArdle's disease) Abnormální metabolismus lipidů (defekt beta-oxidation s chyběním karnitinu) Mitochondriální myopatie
• Kongenitální myopatie (central core disease, nemaline myopatie, …..) • Sarkoidosa http://neuromuscular.wustl.edu/antibody/infmyop.htm
Myopatie primární Nezánětlivé myopatie • Muskulární dystrofie – Duchenne muskulodystrofie (X vázaná) – Beckerova muskulodystrofie (X vázaná) – Myotonické dystrofie (autosomálně dominantní)
• Kongenitální myopatie • Podle patolgockého nálezu (central core, nemalin,centronuclear )
• Metabolické myopatie
Typical characterisitics of muscular dystrophy disorders.
Duchennova muskulodystrofie
http://geneticsofmd.webnode.com/
2
Myotonic dystrophy AD disorder that is a triplet repeat (problem with anticipation disease gets worse in future generations), note balding head and sagging face, patient's cannot relax their grip on something, cardiac disease/cataracts/ testicular atrophy are also present http://www.duke.edu/~ema5/Golian/Slides/8/m usculoskeletal5.html
Myopatie • Metabolické myopatie – Glykogen (McArdler) – Lipidy (karnitin) – Mitochondriální (Kearns-Sayre syndrom)
• Toxické myopatie (sekundární) – Léky – Endokrinní – Toxiny (alkohol) http://neuromuscular.wustl.edu/musdist/pe-eom.html
Myopatie, dgn • • • • • •
Fyzikální nález, anatomie Měřit svalovou sílu (ergometry, dynamometry) Genetika, anamnéza a) Normální EMG b) Myopatie c) Reinervace Biopsie Biochemie
Idiopatická polymyositis, dermatomyositis
nekrosa
3
Sval
Myopatie; klinika • • • •
Poruchy chůze, zvedání se Poruchy převážně proximálních svalů Atrofie Pseudohypertrofie
Horní motoneuron
Dolní motoneuron
Nervosvalové spojení
Poruchy nervosvalového spojení
AP
Poruchy nervosvalového spojení
Ca++ Ca++ Ca++
• Presynapticky – Botulismus – Lambert Eatonův myastenický syndrom
AChE
• Synaptická štěrbina AChE
AP
• Postsynapticky – Myastenia gravis – Toxiny, analgetika
NEUROMUSCULAR JUNCTION ANATOMY: NORMAL & MYASTHENIA GRAVIS
4
Myastenia gravis; EMG Repetitive stimulation
AP z jedné jednotky
Block
Sval Horní motoneuron
Dolní motoneuron
Poruchy dolního motoneuronu • Poruchy periferního nervu – Axonální degenerace; úraz → Wallerova degenerace – Axonální demyelinizace
Nervosvalové spojení
• Zánětlivá demyelinizační polyradikuloneuropatie (Guillain Barre syndrom)
– Diabetická neuropatie Týká se motoriky i senzoriky (area nervina)
Poruchy dolního motoneuronu
• Poruchy těla α-motoneuronu – Zánětlivé změny (např. poliomyelitis acuta anterior)
Traumatické poruchy periferního nervu • Neuropraxie • Axonotmese • Neurotmese
Reinervace ( Cx plasticita), důsledky http://zdravi.e15.cz/clanek/postgradualni-medicina/poruchy-perifernich-nervumononeuropatie-169656
5
Poruchy dolního motoneuronu
Klinické nálezy
• Poruchy pouze motoriky – Motorická jednotka (fascikulace) – Atrofie se týká celých motorických jednotek – Po denervaci bez terapie nastávají nejprve fibrilace jednotlivých svalových vláken, pak jejich atrofie
• Chabá (periferní) obrna – nízký svalový tonus
EMG: jednotlivé potenciály EMG: počet jednotlivých AP EMG: fascikulace Biopsie
Svalová slabost, ochablost
++
++
Ztráta reflexů
+
ne
Fascikulace
+
ne
Ztráta senzoriky
+
ne
(+)
ne
Spinální úroveň, segmenty
neurogenní myopatie
Zpomalená vodivost nervu
Enzymy v séru
Neurogenní Myopatie
Výskyt abnormálních reflexů (Babinský)
Poruchy neurogenní a myopatie, laboratorní nálezy Nález
Poruchy neurogenní a myopatie
+
ne
zvýšené, delší snížen
snížené normální
+
ne
+–
++++
Atrofie skupin
Nekrosy, regenerace
Konečná společná dráha, výstup ze spinálních okruhů (α-motoneuron) Reciproční inervace (agonisté, antagonisté) Rytmické pohyby (kontrakce) - lokomoce
Poruchy míchy Poruchy šedé hmoty (dolní motoneuron) Poruchy bílé hmoty – sestupné systémy (horní motoneuron) – vzestupné systémy (senzorika)
Poruchy • Neurodegenerace (ALS) • Poruchy myelinu – Vit B12 – Diabetes
Demyelinizace
• Spinální svalové atrofie (součástí jiných neurodegenerativních onemocnění)
– Periferní nervy (G-B syndrom) – Viry (HIV – 1), (leuko-dystrofie, -patie) – Roztroušená Sklerosa (oligodendrocyty)
6
Sval Horní motoneuron
Horní motoneuron: co to je?
Dolní motoneuron
Spiná Spinální lní mícha Nervosvalové spojení
Poruchy horního motoneuronu
Klinické označení pro všechny sestupné motorické systémy Nikoli jen pro tr. kortikospinalis !!! Mozek → hemiplegie Mícha → paraplegie, quadruplegie Laterální systém Anteromediální systém Třetí systém motoriky
• Mezi obratlem a listem dury mater je velký epidurální prostor vyplněný měkkým vazivem, tukem a pletení cév • Cerebrospinální tekutina je v subarachnoidálním prostoru • Míšní kořeny, rohy, provazce
Porucha horního motoneuronu, příznaky
Plegie, paréza Spasticita Příznak sklapovacího nože Hyperreflexie Klonus Abnormální exteroceptivní reflexy (Babinského reflex, vymizení abdom, cremaseter r.)
(není atrofie, nejsou fascikulace)
7
Spasticita Zvýšený odpor kladený pasivnímu pohybu, který se zvyšováním pohybu zvyšuje (fenomén sklapovacího nože) Spojená s hyperreflexivitou Centrální spasticita (abnormální excitace) Spinální spasticita (interneurony) – Flexorový reflex – Spasmus extenzorů (fragment lokomoce?)
Klinické příklady poruch HMN DMO (dětská mozková obrna) RS (sclerosis multiplex) Iktus Tumory CNS ALS (amyotrofická laterální sklerosa má poruchu obou motoneuronů) Trauma míchy Trauma mozku
Trauma spinální míchy • Transverzální léze míšní • Míšní šok: oblast pod a v místě léze – Ztráta volních pohybů, cítění – Ztráta všech reflexů (somatických i autonomních)
• Vzniká náhlým odstraněním descendentních vstupů do míchy • Trvá dny, týdny, měsíce
Odeznění míšního šoku Část nad přerušením bez omezení Část v místě přerušení: gliová jizva Část pod přerušením: • Návrat autonomních reflexů • Návrat flexorových reflexů • Návrat extenzorových reflexů • Návrat čití nebo volní motoriky není možný
8
Mícha • Quadruplegie • Paraplegie
HK
• Hemisekce míšní (Brown Sequardův syndrom) DK
Poruchy horního (HMN) a dolního motoneuronu (DMN) příznak
HMN
DMN
Volní pohyby
–
–
Svalový tonus
+++
–
Reflexy
+++
–
Atrofie
–+
+++
Fascikulace
–
+
Abnormální reflexy
+
–
Kmenové struktury
9
Eye movements – midbrain Orofacial behavior – dorsolateral hindbrain Orientation of the head – lower medulla, upper C sp.cord
Mesencephalická lokomoční oblast Tractus reticularis (funiculus ventrolateralis) Spinální generátor vzorců pohybu (interneurony)
Spinální živočich • Nemá spontánní lokomoční aktivitu • Koordinovaný pohyb podobný chůzi lze vyvolat dotykem s pohybující se podložkou (somatosenzorické vstupy) • Generátor lokomočního pohybu (locomotor pattern generator)
10
Zvířata se zachovaným mesencephalem (Midbrain animals) • Nemají spontánní lokomoční aktivitu, ale lze ji vyvolat různými senzorickými vstupy (sluchovými, bolestivými) nebo ji vyvoláme stimulací mesencephalické lokomoční oblasti (locomotor pattern initiator) • Kompletní aphagie a adipsie (nepolyká ani tekutiny)
Hypothalamická zvířata • Nemají thalamus a forebrain, ale zachovaný hypothalamus • Mají spontánní lokomoční chování (mění úroveň podle vnitřní aktivity – nevíme, kudy a jak je generována) • Jsou spontánně hyperaktivní i za klidných podmínek • Mohou regulovat svou hmotnost i vodu vzhledem k okolí • Vykazují kompletní obranné chování • Mohou se množit (samice) • Hypothalamické centrum řízení lokomoce (locomotor pattern controller)
Organizace retikulární formace 3 longitudinální zóny: ncl. Raphe v celém kmeni, (5HT, Rostr. - spánek, Caud. – bolest) mediální část jader; centrální skupina; efektorová, motorická • • • •
Medula: gigantocellular reticular nucleus Paramedian Pontine Reticular Formation (PPRF) Precerebellar Reticular Nuclei Locus Coeruleus
laterální část jader; asociativní, senzorická area • (Parvocellular Reticular nucleus) ponto/medullary tegmentum • Parabrachial area - midbrain • Lateral Reticular Nucleus - medulla
Funkce kmene, „integrace“
Funkční organizace RF • Vědomí - bdělost • Motorika – Cerebelární centra - BG, thalamus, hypothal., septum (MFB) – CBLL (motorické programy) – Hlavové nervy • medial – horiz. conjug. pohyby očí • lateral – reflexy spojené s příjmem potravy;
– Prodloužená mícha • pontinní, medial – ipsilateral, celá mícha, společně s MLF • medullární, lateral – ipsilateral, celá mícha, společně s rubrospinal
• Senzorika - bolest
Pohyby očí; Pláč Žvýkání; Slinění; Polykání Kýchání; Kašel Respirace Oběh Funkce GIT Posturální motorika
11
Dekortikační rigidita
Mozkový kmen – důsledky poruch
Rigidity Poruchy pohybů očí Poruchy jader mozkových nervů Alternující hemiplegie Poruchy vestibulárních jader Poruchy vědomí Poruchy vegetativních funkcí
plantární flexe
vnitřní rotace
flexe
addukce
Decerebrační rigidita
addukce
plantární flexe flexe
pronace
extenze
Modulační okruhy Bazální ganglia
12
Funkce BG • • • • •
Funkční okruhy basálních ganglií • • • • •
Motorický Okulomotorický Dorsolaterální prefrontální Laterální orbitofrontální Limbický
Primárně řídí kontralaterální stranu těla Inhibují neočekávané pohyby Facilitují chtěné pohyby Vybírají motorické vzorce Přepínají z jednoho pohybu na druhý
Obecné schéma všech okruhů BG • Vstup z Cx a ze S.nigra comp do striata : – ncl.caudatum – putamen
• Vnitřní okruhy • Výstup z – globus palidus int, – s. nigra ret.
• Do thalamu VA / VL (a pak do Cx)
Vnitřní okruhy BG • Přímá dráha – 2 inhibiční neurony za sebou (GABA) ovlivní inhibiční neuron v GPi do thalamu a Cx
• Nepřímá dráha – 3 neurony, inhibiční, inhibiční a excitační do GPi a do thalamu a Cx
13
Bazální ganglia, poruchy • Syndrom hypokineticko hypertonický (↓ Ki ↑ To) • Syndrom hyperkineticko hypotonický (↑ Ki ↓ To)
Parkinsonova choroba; hlavní příznaky • Tremor: klasicky klidový, unilaterální, 4/5 Hz, sociální hendikep • Rigidita: agonist, antagonist, fixator, synergist, ozubené kolo, není ztráta svalové síly
• Nedostatek pohybů: bradykinese, pomalá iniciace, prodloužený reakční čas, všechny aspekty pohybu
• Ztráta posturálních reflexů: righting reflex, postoj • Postoj: flexe, kyfosa, ztráta bederní lordosy, flexe kyčle a kolen, redukovaná base
• Chůze: „zamrznutí“, chybí souhyby
Parkinsonova choroba; mediátory • • • •
metyl-fenyl-tetrahydropyridin (MPTP) Porucha rovnováhy mediátorů Nadbytek ACh Nedostatek DA
Prahový efekt - 80% úbytek dopaminu •
Pokud existuje škodlivina, docházelo k expozici pravděpodobně roky až desetiletí (nikoli týdny) před začátkem onemocnění.
•
První příznaky Parkinsonovy choroby - když úbytek dopaminu na terminálech výběžků buněk substantia nigra dosáhne 80% původních hodnot (k dispozici je tedy 20% původního množství dopaminu). To nastane, je-li poškozena alespoň polovina buněk produkujících dopamin. ⇒ mozek umí kompenzovat značný úbytek dopaminu.
•
K prolomení existující kompenzace může vést těžší poranění, srdeční příhoda nebo chirurgický zákrok. Neví se přesně proč. Jisté je, že to není pravá příčina Parkinsonovy choroby, pouze urychlení jejího nástupu o několik měsíců nebo týdnů.
14
Dyskinesy
Mozek pacienta s Huntingtonovou chorobou
Hyperkinesy
Chorea (Huntington) Athetosa (antipsychotika, tardivní dyskinesa) Dystonie (idiopat. torsní dystonie; spas. torticollis) Myoklonus (noční myoklonus; ballismus) Tiky (Gilles de al Tourette sy) Tremor Akathisie (neposednost)
Hypokinesy, bradykinesa
Modulační okruhy CBLL
Mozeček • Vestibulární mozeček • Spinální mozeček • Kortikální mozeček
15
Mozeček, vnitřní okruhy • • • • •
Vstupy → odbočka k jádru a pak Mechová vlákna (nepřímá excitace) Šplhavá vlákna (přímá excitace) Purkyňovy bb. → Inhibiční výstup k jádrům Z jader excitační výstup
16
Vestibulocerebellum • • • •
Vstupy z vestibulárních jader, i oliva inf. Lobus flokulonodularis Ncl fastigii Výstupy – Tr. vestibulospinalis, med., later. – MLF
• Rovnováha, axiální svalstvo, HK, pohyby očí
Spinocerebellum • Vstupy z míchy – Tr. cuneocerebellaris – Tr. spinocerebellaris, RF
• Vermis a intermediální zóna • Ncl. Interpositus • Výstupy – Tr. reticulospinalis – (Tr. vestibulospinalis)
• Moduluje pohyby (axiálního svalstva)
Pontocerebellum (cerebrální mozeček) • • • • •
Vstupy z pontinních jader, RF, oliva inf. Mozečkové hemisféry, laterální zóny Ncl.dentatus Výstupy do thalamu Role v plánování pohybů
17
Funkce mozečku • Řízení ipsilaterální části těla • Koordinace (aktivity svalů zvláště během komplexních pohybů) • Učení nových pohybů během praxe (implicitní paměť, myši s poruchou mozečku se nedokáží naučit hledat ostrůvek ve vodním bludišti) • Automatizace pohybů
Příznaky poruch mozečku Vestibulární mozeček – trunkální ataxie (bilaterálně), ale koordinace a vlastní pohyby končetin nejsou postiženy
Spinální mozeček – poruchy rovnováhy (bilaterálně), ataxie, abasie, – inkoordinace DK, dysmetrie DK – test pata-koleno je obtížný
Poruchy mozečku Některé příčiny: Vaskulární (embolus, trombus, hemoragie) Demyelinizační poruchy Sclerosis multiplex Záněty - akutní disseminovaná encephalomyelitis Tumory - (meduloblastoma) Vrozené a dědičné příčiny Arnold-Chiari Malformation - small posterior fossa, malformed midline cerebellum with extension of vermis through the foramen magnum.
Dandy-Walker malformation - enlarged post. Fossa, absent cerebellar vermis and large midline cyst
Příznaky poruch mozečku Cerebrocerebellární syndrom (posterior lob.) – hypotonie – poruchy intenzity a amplitudy pohybu • generalizovaná ataxie končetin • dysmetrie (prst-nos) • intenční tremor
– poruchy koordinace - dysdiadochokinesa – poruchy řeči, písma – snadná únava
18
abnormal normal
normal
abnormal
normal start
konec
abnormal
Děkuji za pozornost
A co umí alkohol
19
