概要
脊髄損傷（SCI）は中枢神経系の重大な損傷であり.人間の生命と健康に重大な脅威を与えるものです。 その多くは.交通事故.転倒.暴力.スポーツなどによるもので.現代社会では高い罹患率と障害率を誇っています。 早期かつ包括的な医療介入とリハビリテーションは.脊髄損傷の程度を軽減し.将来的にSCI患者の生活の質を向上させるために大きな影響を与える。
病態]。
研究により.SCIには一次損傷（機械的損傷.出血などを含む）と二次損傷の2つの損傷メカニズムがあることが分かっています。 一次損傷は受傷後短時間（一般に4時間以内とされる）で受動的に発生し.不可逆的である。 一方.脊髄の二次損傷は.一次損傷から数分から数日以内に徐々に発症し.一連の細胞内代謝および遺伝子の変化を伴い.時には一次損傷よりも大きな組織破壊を生じます。
二次災害は.その介入性から.早期に積極的かつ正しい医療介入を行うことで予防・軽減することが可能です。 そのため.その発生メカニズムや効果的な治療法に関する研究が.近年注目されています。 二次障害のメカニズムには.血管機構.フリーラジカル障害.興奮性アミノ酸毒性.アポトーシス.カルシウムを介した機構.一酸化窒素を介した機構など.様々なものがある。
1.血管の仕組み
SCI後の血管の変化は.即時的な局所的影響と遅延的な全身的影響である。 局所的な影響としては.微小循環の進行性低下.脊髄血流の自動調節の障害.脊髄血流（SCBF）の減少がある。 全身への影響としては.全身性低血圧.神経原性ショック.末梢抵抗の低下.心拍出量の減少などがあります。
具体的な仕組みは以下の通りです。
(i) 重症脊髄損傷後.交感神経緊張は低下し.心拍出量は減少し.血圧は低下し.脊髄は血流を自動的に調節する能力を失い.脊髄組織は不十分な局所血液供給を受けている状態になります。
(ii) 微小血管の痙攣.血管内皮細胞の損傷または浮腫。
傷害後に産生される血管作動性アミン（カテコールアミン）や酸素フリーラジカル.一酸化窒素.血小板活性化因子.ペプチド.アラキドン酸代謝物.エンドセリン.トロンボキサンA2などのいくつかの生化学的因子は.微細血管に影響を与え血管透過性の上昇.血小板凝集.血管塞栓を引き起こすことが知られています。
脊髄の内側半分の白質への血液供給は.灰白質を横切る動脈 溝の枝に由来するため.外傷後脊髄内.特に灰白質に早期か つ広範囲の小さな血腫が存在すると.灰白質を取り巻く白質 の虚血につながることがある。 これらの血管の変化は.損傷部位の脊髄の虚血につながり.長引くと重症化し.損傷後の脊髄梗塞を引き起こす可能性があります。 脊髄の虚血の程度と損傷や機能障害の程度との間には.線形な用量反応関係があり.損傷後最初の数時間で漸増し.少なくとも24時間持続する。
2.フリーラジカル(FR)障害のメカニズム
脊髄組織は脂質に富み.過酸化脂質に極めて敏感である。 生理的条件下では.生体は様々な細胞および細胞内構造の完全性を維持するためにフリーラジカル（FR）を生成するが.スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）やカタラーゼ（CAT）などの内因性酸化システムはFRを効果的に除去できる。 SCI後.様々なリンクによってFRは増加することができる。
(1) 脊髄組織の虚血.低酸素.出血によるミトコンドリア機能障害.ATPの分解.酸素の不完全な還元.酸素ラジカルの生成。
(2) 血管内皮細胞や神経細胞の低酸素代謝により.キサンチン・キサンチンオキシダーゼ系を介して多量のFRが生成される。
(3) 多形核白血球が貪食時にO2-.OH・.H2O2を大量に生成する.(4) SOD.CATなどの抗酸化物質の活性が著しく低下していること。
一方では.FRの増加により脊髄組織の脂質過酸化が抑制されないまま進行し.細胞膜または脂質構造のオルガネラ膜の透過性と完全性が破壊され.最終的に細胞死を引き起こす。他方.フリーラジカルはプロスタグランジンを阻害し.プロスタグランジン合成の阻害がエンドセリンの血管収縮作用に対抗できず.血管痙攣と閉塞に至ることがある。
3.興奮性アミノ酸（EAA）の作用機序
興奮性アミノ酸（EAA）には.グルタミン酸（Glu）とアスパラギン酸（Asp）があります。 生理的な状態では神経伝達物質として作用するが.病的な状態では神経毒性を発揮する。 二次的SCI傷害におけるEAAの関与のメカニズムは.一方ではSCI後のEAAの大量放出による神経細胞の透過性の変化とNa+とH2 Oの流入による細胞障害性浮腫.他方では損傷後のEAAの大量放出がNMDA受容体を過活性化して受容体依存性のCa2+とCa2+抑制を引き起こすという二重の意味で解明されています。 一方.損傷後のEAAの大量放出は.NMDA受容体を過剰に活性化し.受容体依存性のCa2+チャネルを大量に開口させ.Ca2+の流入を招き.神経細胞の遅延傷害を引き起こす。
4.アポトーシス機構
アポトーシスとは.ある条件下で細胞が活発にプログラムされた死を迎えることである。 Baxやcaspase-3などのプロアポトーシス因子の発現が増加し.Bcl-2やc-kitなどの抑制因子の発現が減少していた。 活性化したグリア細胞は.損傷後最初の数週間は脊髄組織を保護し.損傷直後は脊髄機能の回復に関与しています。 これは.傷害を受けた部位に移動し.そこを密集させ.好中球の進入を防ぐことによって行われる。 また.グリア細胞は神経栄養因子を産生し.酸素ラジカルを消去して.神経細胞の生存をサポートする役割を担っています。
サイトカインTNF-αがグリア細胞のアポトーシスに重要な役割を果たすこと.傷害後のTNFR1受容体のダウンレギュレーションがTNF-αのグリア細胞アポトーシスへの影響を低減することが明らかにされています。 アポトーシスを起こしたグリア細胞は.特異的な酸性グリアタンパク質（アストロサイト特異的タンパク質（CRAF））を発現せず.形態的にはオリゴデンドロサイトのように見える。 オリゴデンドロサイトは.脊髄の灰白質に存在し.白質の線維の間に列をなして配置され.軸索を包み込んでミエリン鞘を形成する。オリゴデンドロサイトのアポトーシスは.有髄神経線維の脱髄と軸索変性.グリア痕の残骸化を引き起こす。
5.一酸化窒素(NO)の作用機構
NOは.血管の弛緩.血小板の凝集抑制.血流量の増加.細胞の保護.再生促進などの機能を持つ重要なメッセンジャー分子である。 しかし.過剰なNOは深刻な神経毒性および細胞毒性を媒介し.さらなる組織障害をもたらす可能性がある。 脊髄損傷後の過剰なNO産生が脊髄の二次障害を悪化させることが研究で明らかにされており.NOが神経細胞毒性において殺傷分子として作用するメカニズムは
(i) 興奮性アミノ酸の神経毒性を媒介する。
(2) スーパーオキシドアニオンと反応して毒性の強いペルオキシナイトライトアニオンやヒドロキシラジカルを形成し.広範囲の脂質過酸化やタンパク質チロシンナイトレーションを引き起こす。
(3) 多くの細胞内酵素の鉄硫黄中心に結合し.DNA二重鎖を妨害して.その転写と翻訳に影響を与える。
6.その他
その他の二次的傷害のメカニズムとしては.細胞内Ca2+過負荷.神経ペプチド機構.エンドセリン作用機構.プロスタグランジン作用機構などが挙げられる。 これらのメカニズムは.二次性脊髄損傷において絡み合い.連鎖し.共に重要な役割を担っている。
[分類・等級付け
I. 病因分類と診断
1.外傷性脊髄損傷
2.非外傷性脊髄損傷
次に.傷害の重さによって4つのレベルに分けられます。
1.脊髄の解剖学的切断.このタイプは.重度の脊椎骨折脱臼.脊柱管貫通損傷などで見られ.骨折片が脊柱管に侵入して損傷脊髄.6h中心灰白質液状化壊死です。 受傷後6wでは.脊髄は切断端から1-50pxの範囲でグリア細胞や線維性細胞と瘢痕に置き換わっている。
2.完全な脊髄損傷.この損傷はより一般的で.外傷自体が脊髄損傷の重症度を決定し.脊髄は解剖学的に連続しているが.伝導機能は完全に失われ.感覚.運動.括約筋機能の平面以下の脊髄損傷の臨床症状は完全に失われている。 受傷後15分～3時間では.中心管は出血し.灰白質に多発性出血.出血部の神経細胞は一部変性.6時間では灰白質全体に出血が広がり.24～48時間では灰白質にほとんど神経細胞が見られず.白質の軸索は変性.場合により壊死が始まる。 脊髄は1-2wではほとんど壊死している。6wでは.脊髄の神経組織は完全に失われ.ニューログリアに置き換わっている。
水腫.出血.微小循環障害.酸素フリーラジカルの放出などの二次的な損傷は重篤で進行性であり.介入しなければ最終的に脊髄壊死に至ることが多い。 しかし.脊髄損傷後6～8時間以内は.中心部の出血や水腫はあるものの.壊死はなく.周囲の白質も無傷であるため.治療には最適な時間帯といえます。 水腫.出血.微小循環障害.酸素フリーラジカルの放出など.その後の二次的損傷はより重篤で進行性であり.何も介入しなければ脊髄壊死に至ることもしばしばある。
不完全脊髄損傷は完全損傷と似ているが.損傷自体は比較的軽度で.脊髄の解剖学的連続性はそのままで.伝導機能の一部が失われ.臨床症状としては.脊髄損傷レベル以下の感覚.運動.括約筋の機能が様々な程度で存在することである。 損傷部位により.前部脊髄損傷.後部脊髄損傷.中心部脊髄損傷.半側脊髄損傷.円錐・馬尾損傷の5つの症候がある。
受傷後1-3時間で.中心管に滲出と出血があり.灰白質にいくつかの点状または局所的な出血が見られる：6時間で.灰白質の出血領域のいくつかの神経細胞が退化し始める。 神経細胞は存在するが.数個はまだ変性している。 二次障害は比較的軽度で.非進行性であり.機能の一部が回復するが.灰白質に軟化や壊死の病巣が残存することがある。
(1）脊髄前部症候群：脊髄前部症候群は.脊髄前部の損傷で.損傷レベル以下の運動感覚と侵害受容感覚の喪失が特徴である。 脊髄の後柱に損傷はないが.プロプリオセプションは存在する。 脊髄後方症候群：脊髄後部の損傷で.損傷レベル以下の固有感覚を喪失し.運動感覚と痛覚・温度感覚を呈するもの。 通常.椎体板の骨折をした患者さんにみられます。
(Brown-Sequard’s Symdrome：脊髄の半分を損傷し.損傷レベル以下の対側の痛みと温度の喪失.同側の先入観と運動感覚の喪失を示す。
(3）中心索症候群（CCS）：頸髄損傷に多くみられる。 上肢の運動機能を失ったが.下肢の運動機能はある.または上肢の運動機能の喪失が
下肢より有意に重症。 損傷レベルの腱反射は消失し.損傷レベルより下の腱反射は亢進している。
(4）錐体部損傷症候群：脊柱錐体および脊柱管内の腰部脊髄神経の損傷で.両下肢に顕著な運動障害はなく.肛門および会陰に鞍状の知覚障害.性機能障害（インポテンツまたは射精不能）.尿および便の失禁または貯留.肛門反射の消失が認められるもの。 場合によっては.球肛反射や排尿反射が保たれることもあります。
アッパーコーン症候群（L4-S2）は比較的まれな疾患です。 コーン症候群とは対照的に.本症候群では病変の高さによって軽度の麻痺を生じるか.徐脈を生じるかが決定されます。 股関節の外旋・背屈（ストレートレッグレイズ）.膝関節の可能屈曲（L4.S2）.足関節・足指関節の屈曲・伸展（L4.S2）が低下または消失する場合があります。 アキレス腱反射は消失するが.膝反射は保たれる。 膀胱と直腸は反射的にしか空にすることができない。 性欲の喪失にもかかわらず.時折.陰茎の勃起が見られることがあります。 時には.仙骨反射が保たれることもあります。 コーン症候群（S3-C）もまれにあり.胸腰部の損傷で.L1暴力骨折がコーン損傷の原因となり.脊髄や神経根も損傷することがあります。
(5）馬尾症候群（Injury of cauda equina syndrome）：脊柱管内の腰仙神経の損傷で.下肢の著しい非対称性障害.対応する運動障害や感覚障害に加え.反射性の膀胱・腸の運動障害.反射活動を含む下肢機能の喪失を伴わない臨床症状を特徴とします。 馬尾の性質は.実際には末梢神経であり.予後は良好である。何らかの原因で馬尾が損傷すると.臨床像として.鞍部の感覚.括約筋機能.性機能の3大障害が起こり.馬尾症候群と呼ばれる。
4.脊髄振動は.脊髄損傷の中で最も軽度のもので.臨床的には不完全な麻痺として現れる。 組織学的には灰白質に小さな局所出血と神経組織の変性が見られることがありますが.壊死の病巣は形成されず.通常受傷後24-48時間以内に症状や徴候は消失します。 神経学的な後遺症はありません。
III.対麻痺指数
脊髄損傷後の機能喪失の程度は麻痺指数で表すことができ.「0」は完全に正常またはほぼ正常な機能を意味する。 は.機能の一部が損なわれていることを示す。 2」は.機能が完全に.あるいはほぼ完全に失われていることを表しています。 一般に.随意肢の運動.感覚.便通の機能が記録される。 任意運動が完全に失われ.他の2つが部分的に失われた場合.対麻痺指数は2+1+1=4.3つの機能が完全に正常な場合.対麻痺指数は0.3つの機能が完全に失われた場合.対麻痺指数は6。 この指数により.脊髄損傷の程度とその進展が反映され.治療の効果の記録と比較が容易になる。