보툴리눔 독소가 근육 및 뇌 활동에 미치는 영향

원발성 경부 근육긴장 이상증(PCD)은 국소성 근육긴장 이상증의 가장 흔한 유형입니다. 통증 외에도 PCD는 일상 생활의 많은 활동에서 장애와 관련이 있습니다. 사회적 낙인과 당혹감; 그리고 삶의 질이 떨어집니다. 보툴리눔 독소(BoNT) 요법은 PCD 치료를 위한 "황금 표준"입니다. 근긴장이상 증상을 개선하는 데 효과적이지만 BoNT 주사는 최적이 아닌 개선과 관련이 있으며 BoNT의 이점은 예상 기간인 12주보다 더 짧게 지속될 수 있습니다. PCD 피험자는 치료에 대한 반응이 좋지 않거나 일관되지 않은 경우 심부 뇌 자극 수술을 받도록 의뢰됩니다. 반복 주사의 필요성 외에도 피험자는 목 통증, 근육 약화, 머리 처짐, 호흡 곤란 및 삼킴 문제와 같은 부작용을 겪을 수 있습니다. BoNT 치료 결과는 연구자가 근본적인 행동 메커니즘을 이해하기 전까지는 개선되지 않을 것입니다.

이 연구의 주요 목표는 BoNT 요법의 생리적 효과를 조사하고 근긴장 이상증의 병태생리에 대한 이해를 증진시키는 것입니다. BoNT 요법은 일반적으로 신경근 접합부에서 아세틸콜린 방출의 억제를 통해 말초 근육 약화를 유발하는 것으로 인식됩니다. 그러나 많은 사람들은 많은 피험자들이 눈에 띄는 근육 약화 없이 근긴장이상이 개선되고 다른 피험자들은 현저한 쇠약이 있고 근긴장이상이 개선되지 않기 때문에 이것이 유일한 작용 기전이 아닐 가능성이 높다고 주장합니다. 실제로, BoNT는 아마도 근방추 구심성 피드백의 변조 또는 중추 신경계로의 독소의 역행 수송과 관련된 중추 효과를 유도하기 위해 제안되었다. 근긴장 이상증의 병태생리학을 뒷받침하는 주요 이론은 척수, 뇌간 및 운동 피질 수준에서 운동 억제의 상실(또는 흥분성 증가)입니다. 따라서, 이러한 중추 경로에서 병리학의 조절은 근긴장이상 조절에 중요합니다. 경두개 자기 자극(TMS)은 운동 피질 흥분성을 평가하기 위한 비침습적 생리학적 기술입니다. 단간격 피질 내 억제(SICI) 및 피질 내 촉진(ICF)과 같은 쌍 펄스 TMS 패러다임은 운동 피질 흥분성을 평가하기 위한 잘 확립된 패러다임입니다.

SICI는 1-5밀리초(ms)의 짧은 자극 간 간격(ISI)에서 임계값 테스트 펄스 이전에 임계값 이하 컨디셔닝 펄스를 전달하여 테스트 펄스에 대한 MEP(모터 유발 전위) 응답을 낮추는 방식으로 측정됩니다. SICI는 대뇌 피질 억제 인터뉴런의 활성화와 관련된 감마-아미노부티르산 A(GABA-A) 수용체 매개 억제로 간주됩니다. ICF는 SICI와 유사한 패러다임을 사용하여 측정되지만 ISI가 8-30ms로 길어져 MEP 응답이 증가합니다. 글루타메이트는 아마도 피질 촉진을 통해 ICF 생성에 관여할 것입니다.

PCD를 포함한 국부 근긴장 이상에서는 손 근육에서 기록된 SICI의 실패가 있고, 반대로 손 근육에서 기록된 향상된 ICF가 있습니다. 이러한 패러다임은 기술적으로 도전적이기 때문에 목 근육에서 기록되지 않았습니다. 그럼에도 불구하고 중요한 발견은 PCD에서 운동 피질 억제가 광범위하고 증상이 있는 근육 영역을 넘어 확장된다는 것입니다.

TMS는 팔 디스토니아가 있는 피험자에서 SICI에 대한 BoNT의 효과를 평가하는 데 사용되었습니다. 말단 손 근육의 SICI는 BoNT 주사 후 1개월에 증가하고 3개월에 이전의 비정상 수준의 흥분성으로 돌아갑니다. 팔 근육에 대한 BoNT 요법은 근육으로부터의 구심성 입력을 조절하여 아마도 운동 피질의 재구성을 초래한다고 추측할 수 있습니다. BoNT 요법에 의해 유도된 생리학적 변화가 임상적 개선과 상관관계가 있는지는 명확하지 않습니다. 또한, 운동 피질 흥분성의 변화가 궁극적으로 근긴장이상 근육에 대한 피질 척수 구동에 영향을 미치는지 명확하지 않습니다.

이 연구에서 연구자들은 운동 피질 흥분성의 광범위한 TMS 측정을 사용하여 BoNT의 생리적 효과에 초점을 맞출 것입니다. 중심 가설은 BoNT가 운동 피질 흥분성 및 근육에 대한 피질 척수 구동을 조절하고 BoNT의 이러한 생리적 효과가 임상 반응과 명확한 상관관계를 가질 것이라는 것입니다. 이 가설을 테스트하기 위해 연구자들은 근전도(EMG) 스펙트럼 분석을 사용하여 근긴장 이상 근육에 대한 피질 척수 드라이브를 측정할 계획입니다. 그들은 PCD에 대한 표준화되고 검증된 평가 척도인 Toronto Western Spasmodic Torticollis Rating Scale(TWSTRS)로 임상 결과를 기록할 것입니다.

첫 번째와 두 번째 목표는 PCD에서 BoNT 요법의 생리학적 측면에 초점을 맞출 것입니다. 연구자들은 일반적으로 주사 후 약 4-8주 후에 나타나는 최대 BoNT 효과(BoNT ON) 시점과 BoNT 요법과 관련된 종료 시점에 피질 및 피질척수 생리학적 변화를 결정할 계획입니다. 다음 주입 주기의 시간(BoNT OFF). 세 번째 목표는 연구자가 임상 반응자와 비반응자 사이의 생리학적 차이를 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 정상적인 생리학적 데이터를 위해 건강한 대조군이 등록됩니다. 이 연구의 주요 의미는 PCD 환자의 BoNT 치료와 관련된 생리학적 지식의 발전입니다.

목표 1:

PCD에서 운동 피질 흥분성에 대한 BoNT 요법의 효과를 결정합니다.

TMS 측정(예: SICI, ICF,...)은 최대 BoNT 효과 시점(BoNT ON) 및 최저 BoNT 효과 시점(BoNT OFF)에 표준화된 프로토콜을 사용하여 수집됩니다.

가설 1:

TMS 측정은 BoNT 효과가 최고조일 때 건강한 컨트롤로 정규화되며 이러한 효과는 BoNT 효과가 사라지면 반전됩니다.

목표 2:

PCD 근육에 대한 피질 척수 드라이브에 대한 BoNT 요법의 효과를 결정합니다.

흉쇄유돌근(SCM)에서 자동 스펙트럼 피크 4-7Hz(Hz) 및 SCM과 두판판(SPL) 사이의 10-12Hz 일관성에 대한 EMG 스펙트럼 분석은 피크(BoNT ON) 및 최저 BoNT 효과(BoNT OFF).

가설 2:

SPL과 SCM 근육 사이의 일관성은 최대 BoNT 효과 시점에 손실됩니다. 건강한 대조군에서 볼 수 있듯이 SPL 근육의 자동 스펙트럼 피크가 다시 나타납니다. 이러한 스펙트럼 분석 변경 사항은 BoNT 효과가 저점 동안 마모됨에 따라 역전됩니다.

목표 3:

피크 BoNT 효과 동안의 생리학적 측정(TMS 및 EMG 측정)과 임상 점수 사이의 상관관계를 결정하기 위함.

가설 3:

BoNT 효과가 최고조일 때 TMS 측정 및 EMG 스펙트럼 소견의 변화는 Toronto Western Spasmodic Torticollis Rating Scale(TWSTRS) 척도의 임상 점수 변화와 상관 관계가 있습니다.