深部腦刺激治療及機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、深部腦刺激(Deep brain st imulation，DBS)又稱為腦起搏器治療，是利用立體定向手術(shù)將刺激電極植入到腦深部核團(tuán)，與心臟起搏器功能相似神經(jīng)刺激器通過持續(xù)性釋放高頻電信號(hào)至刺激電極，刺激靶核團(tuán)，從而糾正由病變引起的神經(jīng)核團(tuán)的異常放電，控制疾病的癥狀。DBS最初用于頑固性疼痛的治療，1987年法國教授AL．Benabid首次報(bào)道高頻電刺激丘腦腹中間核(VIM)明顯改善帕金森病患者的震顫癥狀。隨后的臨床研究表明DBS不僅對(duì)

2、帕金森病的震顫，而且對(duì)僵直和運(yùn)動(dòng)不能癥狀也有改善，術(shù)中常用的刺激靶點(diǎn)為丘腦底核、VIM和蒼白球。1997年7月美國食品與藥品管理局(Food and drug association，F(xiàn)DA)批準(zhǔn)將DBS用于治療原發(fā)性震顫和帕金森病的治療。現(xiàn)在，DBS不僅用于運(yùn)動(dòng)障礙性疾病的治療，臨床試驗(yàn)證明DBS對(duì)于頑固型疼痛、癲癇和精神疾病亦有很好療效。作為非毀損性手術(shù)，DBS具有安全、可逆并且刺激參數(shù)可以根據(jù)患者的狀態(tài)調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。大多數(shù)帕金森病患

3、者在接受了DBS治療后，左旋多巴用量減少30％，因而DBS還減輕因長(zhǎng)期服用左旋多巴引起的副作用。盡管DBS的療效明顯，其治療機(jī)制卻不甚清楚，該領(lǐng)域吸引了越來越多研究者的目光。DBS治療的開創(chuàng)者AL-Benabid教授預(yù)測(cè)，在未來十年，DBS將深刻影響我們的治療觀念，推進(jìn)我們對(duì)神經(jīng)疾病，尤其是退行性神經(jīng)疾病的認(rèn)識(shí)和治療。目前關(guān)于DBS的研究有以下幾個(gè)方向： 　　一、拓展DBS的治療新領(lǐng)域和新靶點(diǎn)； 　　二、尋找更有效的刺

4、激模式和節(jié)能的刺激方案； 　　三、加深對(duì)腦內(nèi)各個(gè)核團(tuán)間聯(lián)系環(huán)路的理解； 　　四、通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)性治療研究DBS的治療機(jī)制。 　　本課題有兩個(gè)目的：一是利用最新構(gòu)建的轉(zhuǎn)基因亨廷頓大鼠模型探索深部腦刺激治療的新領(lǐng)域，二是研究DBS治療帕金森病的作用機(jī)制。 　　本課題由四部分組成： 第一部分：通過訓(xùn)練轉(zhuǎn)基因亨廷頓病大鼠完成選擇反應(yīng)時(shí)間任務(wù)來觀察其是否有時(shí)間和基因型依賴性認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)功能障礙，以判斷其是否是進(jìn)

5、行實(shí)驗(yàn)性手術(shù)治療理想的亨廷頓病大鼠模型。 第二部分：在確定轉(zhuǎn)基因亨廷頓大鼠有時(shí)間和基因型依賴性認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)功能障礙后，將刺激電極植入大鼠雙側(cè)蒼白球外側(cè)部，給予高頻電刺激(high frequency stimulation，HES)，同時(shí)訓(xùn)練其完成選擇反應(yīng)時(shí)間任務(wù)，以確定刺激蒼白球外側(cè)部是否糾正轉(zhuǎn)基因亨廷頓病大鼠的認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)功障礙，并觀察HFS是否對(duì)其特征性頸部舞蹈樣運(yùn)動(dòng)障礙有改善． 第三部分：HFS丘腦底核是難治性帕金

6、森病非常有效的治療方法，為探索其治療機(jī)制，一方面我們應(yīng)用免疫組化技術(shù)對(duì)雙側(cè)損傷的PD模型及經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)程HFS丘腦底核的PD模型黑質(zhì)腦片進(jìn)行染色，研究HFS對(duì)黑質(zhì)鈣調(diào)蛋白Calbindin-28及突觸前膜囊泡蛋白Synaptophysin表達(dá)的影響。另一方面，我們制備單側(cè)帕金森病大鼠丘腦底核慢性HFS模型，觀察HFS對(duì)阿普嗎啡誘導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)行為的影響以及對(duì)動(dòng)物呼吸頻率的影響。在給予長(zhǎng)時(shí)間的HFS后，取出動(dòng)物的紋狀體及大腦皮層前額葉，應(yīng)用west

7、ern blot方法檢測(cè)HFS丘腦底核對(duì)帕金森病大鼠紋狀體內(nèi)Calbindin-28、Synaptophysin和酪氨酸羥化酶(tyrosinehydroxylase,TH)及前額葉內(nèi)谷氨酸脫羧酶(Glutamic aci ddecarboxylase GAD)表達(dá)的影響。 第四部分：DBS大鼠的丘腦底核，觀察不同頻率電刺激對(duì)大鼠大腦前額葉和紋狀體內(nèi)谷氨酸(G1u)和Y-氨基丁酸(GABA)的調(diào)制作用以及對(duì)大鼠呼吸頻率的影響。

8、 上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： 1.最新構(gòu)建的轉(zhuǎn)基因亨廷頓病大鼠在執(zhí)行運(yùn)動(dòng)反應(yīng)時(shí)間任務(wù)中表現(xiàn)有進(jìn)展性認(rèn)知功能障礙，如不成熟反應(yīng)增多和正確反應(yīng)率下降。在發(fā)病中晚期，亨廷頓病大鼠頸部表現(xiàn)出舞蹈樣運(yùn)動(dòng)，并且認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)功能障礙的表型與基因型相關(guān)。 2.HFS轉(zhuǎn)基因亨廷頓病大鼠蒼白球外側(cè)部有效改善其在選擇反應(yīng)時(shí)間任務(wù)中表現(xiàn)的認(rèn)知功能障礙，并且糾正其頸部舞蹈樣運(yùn)動(dòng)。 3.HFS雙側(cè)帕金森病大鼠丘腦底核減少黑質(zhì)網(wǎng)狀部Calbin

9、din-28的表達(dá)及黑質(zhì)致密Calbindin-28陽性神經(jīng)元的數(shù)量，雙側(cè)帕金森病大鼠黑質(zhì)致密部Synaptophysin表達(dá)降低，但HFS對(duì)黑質(zhì)Synaptophysin的表達(dá)沒有影響。HFS單側(cè)帕金森病大鼠丘腦底核明顯減輕阿普嗎啡誘導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)行為。Western blot結(jié)果表明：HFS丘腦底核明顯增加PD大鼠紋狀體內(nèi)TH的表達(dá)；帕金森病大鼠模型紋狀體內(nèi)Calbindin-28表達(dá)量明顯增加，而HFS能顯著抑制損傷引起的Calbind