研究假設

肉毒桿菌神經毒素 A 型(BTXA)注射入成鼠咬肌後，會影響並降低其咬肌 功能。並且以肌電圖的形式，分析肌電訊號後實際量化出咬肌肌肉活動下降 的結果。而隨著施打的肉毒桿菌神經毒素劑量越高，其咬肌功能下降的程度 也越大，而肌肉功能需復原的時間也越長。

第二章

文獻查證

第一節 功能性基質理論

功能性基質假說(functional matrix hypothesis)是 Melvin Moss 在 1962 年所提出(Moss 1968)。Moss 的功能性基質理論中，指出顱顏骨 骼的大小、形狀、位置並不是受到基因直接的影響，基因所扮演的角色 僅在於骨骼鈣化作用的啟始。骨骼會發育成何種型態(在三度空間中的方 向、位置、尺寸、型態)皆是受到外在軟組織的影響。

功能性基質理論由功能性基質(functional matrix)和骨骼單位

(skeletal unit)所組成。功能性基質(functional matrix)是指提供特定功 能之軟組織如肌肉與空間，其可以完整表現出某一功能；骨骼單元(skeletal

(periosteal functional matrix)：意指此功能性基質藉由骨膜來影響骨骼 的發育，例如說肌肉附著在骨膜上，其肌肉活動可透過骨膜影響骨骼的發育。

「骨膜功能性基質」影響的骨骼範圍通常較小，可能只有一塊骨頭的某一部

2. Desmocranium (calvarium) 的發育則主要是被 epigenitic factor 所影響，如顱顏部的一些軟組織，如肌肉、神經、血管或軟骨。

3. Desmocranium 的發育亦可被 local environmental factor 影響，例 如為了行使功能所產生的張力或壓力。

4. General epigenetic and general environmental factor 則對於顱

第二節 骨骼肌功能改變後肌肉組織的變化

骨骼肌按肌纖維的生理特點可分為慢縮肌（slow twitch 或 Type I）

(fatigue-resistant)及快縮肌（fast twitch 或 Type II）(fatigable)；

更有人把快縮肌再分為快縮紅肌（Type IIa）和快縮白肌（Type IIb）。

人體大部分肌肉都混有三種肌纖維，但在每一塊肌肉中兩者的比例並不 相同。在功能上，以維持姿勢緊張為主的肌肉中，慢肌纖維百分比較高；而 以動力性為主的肌肉，快肌纖維百分比較高。

大部分學者都認為，每塊肌肉內 Type I 及 Type II的比例是遺傳的，

訓練並不會改變其百分比組成，而 Type IIa 與 Type IIb 的比例則可隨著 訓練而改變。例如，耐力訓練可使原本氧化能力較低的 Type IIb 轉化為氧 化能力較高的 Type IIa(Green, Klug et al. 1984; Slivka, Raue et al.

2008)，使肌肉的特性轉變為收縮速度較快、收縮力量較大、抗疲勞性較強；

而相對的，年老、肥胖或限制運動會造成type IIb muscle fibers的比例增 加(Kriketos, Baur et al. 1997)。

第三節 咀嚼功能改變後咀嚼肌肌肉組織的變化 ㄧ、動物研究觀察咀嚼功能改變後肌肉組織的變化

1988 年，S. Kiliaridis 等人發現，若以軟食餵養老鼠，其 deep masseter muscle 的肌纖維大小較餵食正常硬度飼料之老鼠來的小；且其 type IIa fibers 所佔比例會較小，type IIb fiber 所佔比例會較大(Kiliaridis, Engstrom et al. 1988)。

Vilmann 在 1990 年的實驗中也發現軟食餵食的老鼠，masseter muscle 及 digastric muscle 之大小較控制組為細(Vilmann, Kirkeby et al. 1990)。

2004 年，Y. Kitagawa 等人以兔子為研究對象，研究結果顯示：軟食組 其 deep masseter muscle 的肌纖維大小和餵食正常硬度飼料之控制組相同；

但其 type I fibers 所佔比例會較少， type IIa fibers 所佔比例會較多，

type IIb fiber 所佔比例會較少(Kitagawa, Mitera et al. 2004)。

以上的文獻回顧發現，以往的實驗對於降低咀嚼肌咬力後所得到的結論 並不一致。

二、人體的臨床研究觀察咀嚼功能改變後肌肉組織的變化

肌肉纖維的總橫切面與肌肉力量的大小有關。研究發現短臉型對象，其 咀嚼肌與內翼肌的肌橫切面較長臉型者大，解釋短臉型者其肌咬力相對也比

第四節 咀嚼肌對顱顏發育及結構的影響 增加會加大皮質骨的厚度(Goodship, Lanyon et al. 1979)。力量的大小與 骨質量的增加呈線性關係(Rubin and Lanyon 1985)，因此負荷過多也會造成 骨小梁(trabecular bone)質量的增加(Jee and Li 1990)。 持續性地施力會 導致骨沉積速率加速、骨礦物化程度減少、造成骨骼結構上的改變(Meade,

(Kiliaridis, Bresin et al. 1996)。

2. 對顎骨發育方向的影響

咬合力量減小，會影響牙齒的萌發程度，因而影響下臉部高度(lower facial hieght)及深咬或開咬的關係(Proffit and Fields 1983)。

二、動物研究觀察咀嚼肌對顱顏發育的影響

過去的動物實驗中，用許多方式降低咀嚼功能，觀察頭顱顏面生長發育 的差異。例如改變飼料的軟硬質地，或切除、切斷肌肉，以及破壞運動神經 等等。可以歸納出：以軟食飼養降低了咀嚼功能後，大鼠下顎骨骨枝大小下 降(Watt and Williams 1951)；大鼠的髁頭(condyle)尺寸較小(Bouvier and Hylander 1984)；肌肉纖維直徑降低(Bouvier and Hylander 1984; Kiliaridis, Engstrom et al. 1988)；下顎骨的不同部位骨密度與皮質骨厚度都下降

(Kiliaridis, Bresin et al. 1996)；且其顎骨之齒槽脊突(dentoalveolar process)皮質骨與骨小樑的量皆降低(Bresin, Kiliaridis et al. 1999)；

在鄰近肌肉附著處的上顎骨橫向發育不良；其顱顏部位的骨縫(suture)發育 受到咀嚼功能降低極大的影響(Bresin, Kiliaridis et al. 1999; Katsaros 2001)。

而在咬肌被切開的猴子中，其咬肌與顳肌的肌纖維截面積較小(Maxwell, Carlson et al. 1981)；而雙側咬肌切除的大鼠，下顎骨往下旋轉，髁頭的 生長方向也改變(Maxwell, Carlson et al. 1981; Navarro, Delgado et al.

1995; Katsaros 2001)。

由此可知，將咀嚼功能降低，除了造成肌肉、骨骼本身上的差異外，也

三、人體的臨床研究觀察咀嚼肌對顱顏發育的影響

人類學的研究中指出，與中古世紀的人類頭骨相較，現代人類的下顎骨 有較大的角點角(gonial angle)與較窄的下顎骨。這可能是因為現代人的食 物質地較軟，使咀嚼功能下降而造成如此的改變(Wedel, Carlsson et al.

1978)。人類在食物質地上的改變，也可能造成上下顎變短、變窄，而使齒列 擁擠、咬合不正的機率增加(Corruccini 1984)。

咀嚼肌活動力較大的人，如磨牙者，較少發生咬合不正之情形，且發現 其下臉部較短，上下顎間角度較小，下顎角較小(Kiliaridis, Engstrom et al.

1985; Waltimo, Nystrom et al. 1994)。顎骨發育不正常的成年人，其咬肌 厚度較正常人小，且與長臉型有相關(Yamada and Kimmel 1991)。下顎提肌 (elevator muscle)較強或較厚者，其頭顱在橫向之大小較寬，下顎角較小，

下臉部較短，臉部較方正(Kiliaridis, Engstrom et al. 1985; Waltimo, Nystrom et al. 1994)。

第五節 肉毒桿菌神經毒素作用之機轉

肉毒桿菌神經毒素(Botulinum Neurotoxin)是由肉毒桿菌(Clostridium Botulinum)此菌種所分離出的一種神經毒素，依血清特性分類為七種亞型：

A、B、C、D、E、F、G(Hatheway 1995)。每一種有其不同的分子大小、結構、

以及不同的強度。其中類型A 及類型B 在臨床實驗上已證實其毒性達到安全 而有效的可使用範圍(Naumann, Albanese et al. 2006)。

肉毒桿菌最早用於醫學治療是在 1977 年。美國眼科醫師 Alan B. Scott，

首次用Ａ型毒素來治療斜眼(Strabismus)病人，此後也逐漸運用在臨床上，

如：肌張力異常疾病 (Dystonic spasms)、肌纖維顫動(Myokymia)、下顎關 節病變之肌肉痙攣 (Temporomandibular joint associated muscle spasm)、

顫抖症(Tremor)、眼瞼痙攣、半面痙攣、斜視、小兒腦性麻痺及美容醫學、除

ㄧ、肉毒桿菌神經毒素之藥理作用 heavy chain (100KDa) (amino acids 449-1280)藉由一個雙硫鍵(disulfide) 接著一條輕鏈 light chain (50KDa) (amino acids 1-448)的結構，此輕鏈 light chain 上會連接有一鋅原子（zinc atom）。(Turton, Chaddock et al.

2002)(參見圖 1)。

重鏈扮演的角色則是負責去附著在神經細胞膜上，讓輕鏈可以經「胞飲作 用」進入細胞內。輕鏈具有蛋白質酶(protease)的功能（zinc endopeptidase），

其功能為連接並分解一種接合蛋白SNARE(soluble N-ethyl-maleimide

sensitive factor attachment protein receptor) complex。其中，B、D、F、

G型肉毒桿菌素會去連接並分解VAMP（vesicle-associated membrane protein）

synaptobrevin 蛋白質；而A、C、E型肉毒桿菌素則會分解SNAP－25 (25 kDa

synaptosome-associated protein) 蛋白質；此外C型肉毒桿菌素還可以分解 syntaxin蛋白質。這些蛋白質均會參與乙醯膽鹼囊泡（acetylcholine

containing vesicles）和突觸前神經細胞膜融合的過程。(Turton, Chaddock et al. 2002)（參見圖2）。 (Hay 2001; Setler 2002) (Billante, Zealear et al. 2002) 。

二、肉毒桿菌神經毒素的作用機轉

肉毒桿菌作用時會有三個階段：(1)internalization (2) disulfide reduction and translocation (3) inhibition of neurotransmitter release 要 了 解 肉 毒 桿 菌 素 的 作 用 原 理 ， 則 必 須 先 了 解 神 經 肌 肉 接 合 處 (neuromuscular junction)的生理作用。神經終板藉由動作電位的傳導形成 電位差而造成突觸前細胞膜上的鈣離子通道開啟，釋放出儲存在膜內囊泡內

vesicle pathway。肉毒桿菌神經毒素附著在神經突觸終端的細胞膜上，可藉 由胞飲作用(endocytosis)將雙鏈的多肽形式（重鏈＋輕鏈）帶入神經細胞膜 內。接著雙硫鍵結會瓦解，重鏈中的N-terminal half會幫助輕鏈結構穿過 endosomal membrane進入細胞液(cytosol)中，然後輕鏈會去連接VAMP

（vesicle-associated membrane protein）蛋白質（B、D、F、G型肉毒桿菌）、

SNAP－25 (25 kDa synaptosome-associated protein) 蛋白質（A、C、E型 肉毒桿菌），以及syntaxin蛋白質（C型肉毒桿菌）。並藉由zinc endopeptidase 將蛋白質分解，使乙醯膽鹼囊泡無法附著在神經細胞膜上與細胞膜融合進行 exocytosis，進而阻斷末梢神經中的膽鹼性神經終端(cholinergic nerve ending)鈣離子通道的正常釋放與回收作用，造成突觸前神經之乙醯膽鹼素 間聯繫，使肌肉放鬆無法收縮，導致肌肉久而不用自然地萎縮(Setler 2002)。

三、肉毒桿菌素的作用時間

肉毒桿菌神經毒素所造成麻痺效果的作用時間長短，與神經末端類 型及肉毒桿菌神經毒素的種類有關。 在人體肌肉神經交接處的作用，恢 復期約需 2 至 4 個月；自律神經系統的恢復期則較長(Naumann, Jost et al. 1999)。而肉毒桿菌神經毒素 A 型在動物實驗中的作用時間是最長。

肉毒桿菌神經毒素並不會造成神經元死亡，只是對膽鹼性神經的傳 導造成短暫性且可逆性的抑制。受肉毒桿菌神經毒素影響處，仍有自發 性的突觸活動，但功效降低，神經傳導物質釋放較少，傳導過程緩慢。

神經終端功能的復原速度與毒素經由神經末端代謝的速度，及神經細胞 替換受傷害的 SNARE 蛋白質的速度有關。而復原的機制則包括了：神經 軸索終端出芽生長（axon sprouting）、神經終板（additional motor endplate）的生長，以及被分解的 SNARE 蛋白質的再生。

(Jurasinski, Lieth et al. 2001)。

四、神經軸索終端的修復

施打肉毒桿菌後，肌肉功能的復原需要神經出芽生長(nerve

sprouting) 。新的運動神經軸索終端在肉毒桿菌神經毒素施打後約2至4天開 始出芽生長noncollateral sprouting，1至2周內形成新的突觸，5至10周達 到高峰。 4周後，出芽生長的神經終端可使肌肉產生活動力。 8周後，母體 神經終端開始復原，出芽生長的神經終端活動慢慢降低。 3個月後，母體神 經終端即可恢復正常功能。

第六節 肉毒桿菌神經毒素作用於肌肉後肌肉組織的變化 索外觀並未改變(Porter, Strebeck et al. 1991)。

施打肉毒桿菌神經毒素於兔子肌肉的實驗中發現，肌纖維直徑變

施打肉毒桿菌神經毒素於兔子肌肉的實驗中發現，肌纖維直徑變