深部腦刺激治療及機制的實驗研究.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將刺激電極植入到腦深部核團，與心臟起搏器功能相似神經(jīng)刺激器通過持續(xù)性釋放高頻電信號至刺激電極，刺激靶核團，從而糾正由病變引起的神經(jīng)核團的異常放電，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

2、帕金森病的震顫，而且對僵直和運動不能癥狀也有改善，術中常用的刺激靶點為丘腦底核、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)批準將DBS用于治療原發(fā)性震顫和帕金森病的治療?，F(xiàn)在，DBS不僅用于運動障礙性疾病的治療，臨床試驗證明DBS對于頑固型疼痛、癲癇和精神疾病亦有很好療效。作為非毀損性手術，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。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，其治療機制卻不甚清楚，該領域吸引了越來越多研究者的目光。DBS治療的開創(chuàng)者AL-Benabid教授預測，在未來十年，DBS將深刻影響我們的治療觀念，推進我們對神經(jīng)疾病，尤其是退行性神經(jīng)疾病的認識和治療。目前關于DBS的研究有以下幾個方向： 　　一、拓展DBS的治療新領域和新靶點； 　　二、尋找更有效的刺

4、激模式和節(jié)能的刺激方案； 　　三、加深對腦內(nèi)各個核團間聯(lián)系環(huán)路的理解； 　　四、通過動物實驗性治療研究DBS的治療機制。 　　本課題有兩個目的：一是利用最新構建的轉基因亨廷頓大鼠模型探索深部腦刺激治療的新領域，二是研究DBS治療帕金森病的作用機制。 　　本課題由四部分組成： 第一部分：通過訓練轉基因亨廷頓病大鼠完成選擇反應時間任務來觀察其是否有時間和基因型依賴性認知和運動功能障礙，以判斷其是否是進

5、行實驗性手術治療理想的亨廷頓病大鼠模型。 第二部分：在確定轉基因亨廷頓大鼠有時間和基因型依賴性認知和運動功能障礙后，將刺激電極植入大鼠雙側蒼白球外側部，給予高頻電刺激(high frequency stimulation，HES)，同時訓練其完成選擇反應時間任務，以確定刺激蒼白球外側部是否糾正轉基因亨廷頓病大鼠的認知和運動功障礙，并觀察HFS是否對其特征性頸部舞蹈樣運動障礙有改善． 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，為探索其治療機制，一方面我們應用免疫組化技術對雙側損傷的PD模型及經(jīng)過長時程HFS丘腦底核的PD模型黑質(zhì)腦片進行染色，研究HFS對黑質(zhì)鈣調(diào)蛋白Calbindin-28及突觸前膜囊泡蛋白Synaptophysin表達的影響。另一方面，我們制備單側帕金森病大鼠丘腦底核慢性HFS模型，觀察HFS對阿普嗎啡誘導的旋轉行為的影響以及對動物呼吸頻率的影響。在給予長時間的HFS后，取出動物的紋狀體及大腦皮層前額葉，應用west

7、ern blot方法檢測HFS丘腦底核對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)制作用以及對大鼠呼吸頻率的影響。

8、 上述實驗結果表明： 1.最新構建的轉基因亨廷頓病大鼠在執(zhí)行運動反應時間任務中表現(xiàn)有進展性認知功能障礙，如不成熟反應增多和正確反應率下降。在發(fā)病中晚期，亨廷頓病大鼠頸部表現(xiàn)出舞蹈樣運動，并且認知和運動功能障礙的表型與基因型相關。 2.HFS轉基因亨廷頓病大鼠蒼白球外側部有效改善其在選擇反應時間任務中表現(xiàn)的認知功能障礙，并且糾正其頸部舞蹈樣運動。 3.HFS雙側帕金森病大鼠丘腦底核減少黑質(zhì)網(wǎng)狀部Calbin

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