功能性電刺激對(duì)腦梗死大鼠偏癱肢體功能恢復(fù)的影響及其誘導(dǎo)腦皮質(zhì)可塑性變化的分子機(jī)制研究.pdf

1、背景:腦卒中(stroke)又稱腦血管意外，是指急性起病、迅速出現(xiàn)局限性或彌漫性腦功能缺失征象的腦血管性臨床事件。根據(jù)1995年我國(guó)腦血管疾病的分類，腦卒中分為腦梗死、腦出血和蛛網(wǎng)膜下腔出血。腦卒中是神經(jīng)系統(tǒng)的常見(jiàn)病及多發(fā)病，中國(guó)的發(fā)病率在城市為219/10萬(wàn)人口，農(nóng)村為185/10萬(wàn)人口，死亡率在城市為116/10萬(wàn)人口，農(nóng)村為142/10萬(wàn)人口。腦卒中是中國(guó)人疾病譜中主要的致殘?jiān)蛑?，存活者?0％70％病人遺留有偏癱、失語(yǔ)等嚴(yán)重

2、殘疾，其中偏癱是腦卒中患者最常見(jiàn)的后遺癥，急性期患者的發(fā)生率為80％，嚴(yán)重影響了患者的日常生活活動(dòng)能力，給家庭和社會(huì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。
　　 在腦卒中后肢體癱瘓的康復(fù)治療中，電刺激技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用的治療方法。大量臨床研究證明，電刺激治療(結(jié)合其他康復(fù)治療)能顯著改善腦卒中患者的肢體功能，提高患者的生活自理能力，明顯降低致殘率。功能性電刺激(functional electrical stimulation，F(xiàn)ES)是電刺激技術(shù)中

3、一種新興的電刺激。國(guó)外許多臨床研究表明，F(xiàn)ES在改善腦卒中偏癱患者肢體功能方面具有重要作用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)也有一些FES應(yīng)用于腦卒中偏癱患者的報(bào)道，但由于缺少基礎(chǔ)理論指導(dǎo)，在推廣應(yīng)用過(guò)程中還具有一定的盲目性，因此積極開(kāi)展FES的作用機(jī)制研究，對(duì)科學(xué)地應(yīng)用FES治療技術(shù)具有重要意義。
　　 目的:評(píng)定FES對(duì)腦梗死大鼠偏癱肢體功能恢復(fù)的效果；觀察應(yīng)用FES對(duì)腦梗死偏癱大鼠梗死灶半影區(qū)和鏡區(qū)腦皮質(zhì)可塑性的影響；深入探討FES促進(jìn)偏癱肢

4、體功能康復(fù)的可塑性機(jī)制。
　　 方法:108只成年雄性SD大鼠，分為FES組、安慰刺激組、假手術(shù)組，36只/組，每組動(dòng)物再分為治療前、治療3d、7d和14d組共4個(gè)亞組(9只/亞組)。造模術(shù)后3天開(kāi)始進(jìn)行FES治療。安慰刺激組(治療亞組)應(yīng)用相同的FES儀治療3d、7d或14d，但不予以電流刺激；假手術(shù)組未給予任何治療。分別在治療前和治療后各時(shí)間點(diǎn)給予平衡木行走測(cè)評(píng)、轉(zhuǎn)棒上行走測(cè)評(píng)和網(wǎng)屏實(shí)驗(yàn)等功能評(píng)定；以電子顯微鏡技術(shù)觀察梗死灶

5、半影區(qū)和鏡區(qū)突觸可塑性的變化；以免疫組織化學(xué)技術(shù)觀察半影區(qū)和鏡區(qū)膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)、突觸素(Syp)、神經(jīng)顆粒素(Ng)的蛋白表達(dá)水平變化；以Western blot技術(shù)觀察半影區(qū)和鏡區(qū)GFAP、Syp、神經(jīng)絲蛋白(NF)的蛋白表達(dá)水平變化；以RT-PCR技術(shù)觀察辦贏取和鏡區(qū)微管相關(guān)蛋白(MAP-2)的基因表達(dá)水平變化。
　　 結(jié)果:
　　 1.功能評(píng)定
　　 (1)平衡木行走測(cè)評(píng)：與假手術(shù)組大鼠比較，

6、FES組和安慰刺激組大鼠均表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)功能損害(P＜0.05)。雖然在不同時(shí)間點(diǎn)上FES組和安慰刺激組大鼠的平衡木評(píng)分均有上升的趨勢(shì)，但兩者在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。14d時(shí)，F(xiàn)ES組平衡木行走測(cè)評(píng)評(píng)分顯著高于治療前；而安慰刺激組與治療前相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 (2)轉(zhuǎn)棒行走測(cè)評(píng)：與假手術(shù)組大鼠比較，F(xiàn)ES組和安慰刺激組大鼠均有運(yùn)動(dòng)功能損害(P＜0.05)。雖然不同時(shí)間點(diǎn)FES組與安慰刺激組的轉(zhuǎn)棒上行走評(píng)分有逐漸上升

7、的趨勢(shì)，但兩者在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。14d時(shí)，F(xiàn)ES組轉(zhuǎn)棒行走測(cè)評(píng)評(píng)分顯著高于治療前；而安慰刺激組與治療前相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 (3)網(wǎng)屏試驗(yàn)評(píng)分：與假手術(shù)組大鼠比較，F(xiàn)ES組和安慰刺激組大鼠均有運(yùn)動(dòng)功能損害(P＜0.05)。在3d時(shí)間點(diǎn)上，F(xiàn)ES組與安慰刺激組大鼠的網(wǎng)屏試驗(yàn)評(píng)分相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；在7d和14d時(shí)間點(diǎn)上，F(xiàn)ES組大鼠網(wǎng)屏試驗(yàn)評(píng)分顯著高于安慰刺激組(P＜0.05)；FES組大鼠7d和14d時(shí)

8、間點(diǎn)上的網(wǎng)屏試驗(yàn)評(píng)分顯著高于治療前(P＜0.05)；安慰刺激組大鼠與治療前相比，雖然有改善趨勢(shì)，但差異無(wú)顯著性。
　　 2.半影區(qū)及鏡區(qū)突觸超微結(jié)構(gòu)觀察
　　 (1)半影區(qū)：在為期2周的觀察時(shí)段內(nèi)，治療前、后假手術(shù)組半影區(qū)突觸超微結(jié)構(gòu)未見(jiàn)顯著變化。治療前安慰刺激組和FES組突觸間隙增寬、突觸前后膜大多平直、突觸后密度降低、線粒體腫脹明顯。與治療前相比，安慰刺激組在3d、7d時(shí)間點(diǎn)上無(wú)顯著變化；14d時(shí)，偶見(jiàn)突觸活性區(qū)延長(zhǎng)

9、、突觸間隙縮窄、細(xì)胞內(nèi)水腫緩解。與治療前相比，F(xiàn)ES治療組在3d時(shí)尚無(wú)顯著變化，7d和14d時(shí)，凹型突觸明顯增多，表現(xiàn)為突觸活性區(qū)明顯加長(zhǎng)、突觸間隙模糊、突觸后密度增加，是突觸活化、功能增強(qiáng)的表現(xiàn)，同時(shí)線粒體腫脹消失，變化較安慰刺激組顯著。
　　 (2)鏡區(qū)：假手術(shù)組和安慰刺激組治療前、后及FES組治療前鏡區(qū)突觸超微結(jié)構(gòu)變化差異均不顯著，突觸前、后膜大多平直，少數(shù)有輕度彎曲。與假手術(shù)組、安慰刺激組及FES組治療前的大鼠相比，F(xiàn)E

10、S組治療7天者鏡區(qū)凹型突觸明顯增多，可見(jiàn)其前膜明顯突向后膜，使突觸的活性區(qū)加長(zhǎng)，同時(shí)突觸間隙變窄，突觸后密度(PSD)增加。
　　 3.半影區(qū)及鏡區(qū)GFAP、SYN、Ng、NF、MAP2蛋白/基因表達(dá)水平檢測(cè)
　　 (1)半影區(qū)：與安慰刺激組相比，3d時(shí)FES組大鼠半影區(qū)GFAP Syp、Ng、NF蛋白表達(dá)水平無(wú)顯著變化，MAP2的基因表達(dá)水平無(wú)明顯變化；而7d和14d時(shí)顯著升高(P＜0.05)。FES組和安慰刺激組在各

11、個(gè)時(shí)間點(diǎn)上GFAP、Syp、Ng、NF、MAP-2蛋白/基因表達(dá)水平顯著高于假手術(shù)組(P＜0.05)。
　　 (2)鏡區(qū)：與安慰刺激組相比，F(xiàn)ES組大鼠鏡區(qū)Syp和Ng蛋白表達(dá)水平及MAP-2基因表達(dá)水平在7d時(shí)明顯上調(diào)(P＜0.05)；假手術(shù)組在7d時(shí)Syp和Ng蛋白表達(dá)水平及MAP2基因表達(dá)水平明顯低于FES組和安慰刺激組(P＜0.05)。
　　 7d時(shí)，F(xiàn)ES組的GFAP和NF蛋白表達(dá)水平與安慰刺激組相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)

12、學(xué)意義；FES組和安慰刺激組在7d時(shí)GFAP和NF蛋白表達(dá)水平顯著高于假手術(shù)組(P＜0.05)。
　　 結(jié)論:
　　 1.FES治療可促進(jìn)腦卒中偏癱大鼠肢體功能恢復(fù)。大鼠腦梗死后三天開(kāi)始應(yīng)用FES治療(以下不作特別說(shuō)明，與此相同)偏癱肢體治療7d和14d，可顯著促進(jìn)其功能改善；短期治療(治療3d)未見(jiàn)明顯治療效果。
　　 2.FES治療對(duì)半影區(qū)和鏡區(qū)突觸可塑性均有誘導(dǎo)作用；FES治療對(duì)半影區(qū)的影響強(qiáng)于鏡區(qū)。應(yīng)用F

13、ES治療腦梗死大鼠偏癱肢體7d和14d，梗死灶半影區(qū)皮質(zhì)突觸超微結(jié)構(gòu)出現(xiàn)可塑性變化，而治療3d者未見(jiàn)明顯改善；應(yīng)用FES治療腦梗死大鼠偏癱肢體7d，鏡區(qū)皮質(zhì)突觸超微結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)活化性改變。
　　 3.FES治療可使半影區(qū)膠質(zhì)細(xì)胞功能維持在較強(qiáng)的功能狀態(tài)，而對(duì)鏡區(qū)膠質(zhì)細(xì)胞功能無(wú)明顯影響。應(yīng)用FES治療腦梗死大鼠偏癱肢體7d和14d，半影區(qū)膠質(zhì)細(xì)胞功能顯著增強(qiáng)，梗死灶半影區(qū)皮質(zhì)GFAP蛋白表達(dá)水平升高，而治療3d者未見(jiàn)明顯變化；應(yīng)用F

14、ES刺激腦梗死大鼠偏癱肢體7d，鏡區(qū)皮質(zhì)膠質(zhì)細(xì)胞功能未見(jiàn)顯著變化，GFAP蛋白表達(dá)水平未顯著升高。
　　 4.FES治療可誘導(dǎo)半影區(qū)和鏡區(qū)神經(jīng)元發(fā)生可塑性改變。應(yīng)用FES治療腦梗死大鼠偏癱肢體7d和14d， Syp、Ng、MAP-2蛋白/基因表達(dá)顯著上調(diào)，半影區(qū)神經(jīng)元重塑作用增強(qiáng)，而治療3d者未見(jiàn)明顯變化；應(yīng)用FES治療腦梗死大鼠偏癱肢體7d，鏡區(qū)皮質(zhì)Syp和Ng蛋白表達(dá)也顯著上調(diào)，也有一定程度的可塑性變化。
　　 5.

15、FES治療可促進(jìn)半影區(qū)神經(jīng)元軸突再生；而對(duì)鏡區(qū)神經(jīng)元軸突無(wú)顯著影響。應(yīng)用FES治療腦梗死大鼠偏癱肢體7d和14d，半影區(qū)神經(jīng)元軸突再生能力增強(qiáng)，NF200蛋白表達(dá)水平顯著升高；而治療3d者未見(jiàn)明顯變化；應(yīng)用FES治療腦梗死大鼠偏癱肢體7d，鏡區(qū)皮質(zhì)NF表達(dá)水平無(wú)顯著變化。
　　 6.FES治療對(duì)雙側(cè)腦皮質(zhì)的影響強(qiáng)度和模式有所不同。FES治療7d后，半影區(qū)GFAP、Syp、NF200、Ng、MAP-2表達(dá)均顯著上調(diào)；而鏡區(qū)只有Sy