功能性電刺激對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)的常見病及多發(fā)病，中國的發(fā)病率在城市為219/10萬人口，農(nóng)村為185/10萬人口，死亡率在城市為116/10萬人口，農(nóng)村為142/10萬人口。腦卒中是中國人疾病譜中主要的致殘原因之一，存活者中50％70％病人遺留有偏癱、失語等嚴重

2、殘疾，其中偏癱是腦卒中患者最常見的后遺癥，急性期患者的發(fā)生率為80％，嚴重影響了患者的日常生活活動能力，給家庭和社會帶來沉重的負擔。
　　 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，國內(nèi)也有一些FES應(yīng)用于腦卒中偏癱患者的報道，但由于缺少基礎(chǔ)理論指導(dǎo)，在推廣應(yīng)用過程中還具有一定的盲目性，因此積極開展FES的作用機制研究，對科學(xué)地應(yīng)用FES治療技術(shù)具有重要意義。
　　 目的:評定FES對腦梗死大鼠偏癱肢體功能恢復(fù)的效果；觀察應(yīng)用FES對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促進偏癱肢

4、體功能康復(fù)的可塑性機制。
　　 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，每組動物再分為治療前、治療3d、7d和14d組共4個亞組(9只/亞組)。造模術(shù)后3天開始進行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間點給予平衡木行走測評、轉(zhuǎn)棒上行走測評和網(wǎng)屏實驗等功能評定；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)的基因表達水平變化。
　　 結(jié)果:
　　 1.功能評定
　　 (1)平衡木行走測評：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)出運動功能損害(P＜0.05)。雖然在不同時間點上FES組和安慰刺激組大鼠的平衡木評分均有上升的趨勢，但兩者在各個時間點上的差別無統(tǒng)計學(xué)意義。14d時，F(xiàn)ES組平衡木行走測評評分顯著高于治療前；而安慰刺激組與治療前相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義。
　　 (2)轉(zhuǎn)棒行走測評：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動功能損害(P＜0.05)。雖然不同時間點FES組與安慰刺激組的轉(zhuǎn)棒上行走評分有逐漸上升

7、的趨勢，但兩者在各個時間點上的差別無統(tǒng)計學(xué)意義。14d時，F(xiàn)ES組轉(zhuǎn)棒行走測評評分顯著高于治療前；而安慰刺激組與治療前相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義。
　　 (3)網(wǎng)屏試驗評分：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動功能損害(P＜0.05)。在3d時間點上，F(xiàn)ES組與安慰刺激組大鼠的網(wǎng)屏試驗評分相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義；在7d和14d時間點上，F(xiàn)ES組大鼠網(wǎng)屏試驗評分顯著高于安慰刺激組(P＜0.05)；FES組大鼠7d和14d時

8、間點上的網(wǎng)屏試驗評分顯著高于治療前(P＜0.05)；安慰刺激組大鼠與治療前相比，雖然有改善趨勢，但差異無顯著性。
　　 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時間點上無顯著變化；14d時，偶見突觸活性區(qū)延長

9、、突觸間隙縮窄、細胞內(nèi)水腫緩解。與治療前相比，F(xiàn)ES治療組在3d時尚無顯著變化，7d和14d時，凹型突觸明顯增多，表現(xiàn)為突觸活性區(qū)明顯加長、突觸間隙模糊、突觸后密度增加，是突觸活化、功能增強的表現(xiàn)，同時線粒體腫脹消失，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，可見其前膜明顯突向后膜，使突觸的活性區(qū)加長，同時突觸間隙變窄，突觸后密度(PSD)增加。
　　 3.半影區(qū)及鏡區(qū)GFAP、SYN、Ng、NF、MAP2蛋白/基因表達水平檢測
　　 (1)半影區(qū)：與安慰刺激組相比，3d時FES組大鼠半影區(qū)GFAP Syp、Ng、NF蛋白表達水平無顯著變化，MAP2的基因表達水平無明顯變化；而7d和14d時顯著升高(P＜0.05)。FES組和安慰刺激組在各

11、個時間點上GFAP、Syp、Ng、NF、MAP-2蛋白/基因表達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蛋白表達水平及MAP-2基因表達水平在7d時明顯上調(diào)(P＜0.05)；假手術(shù)組在7d時Syp和Ng蛋白表達水平及MAP2基因表達水平明顯低于FES組和安慰刺激組(P＜0.05)。
　　 7d時，F(xiàn)ES組的GFAP和NF蛋白表達水平與安慰刺激組相比差異無統(tǒng)計

12、學(xué)意義；FES組和安慰刺激組在7d時GFAP和NF蛋白表達水平顯著高于假手術(shù)組(P＜0.05)。
　　 結(jié)論:
　　 1.FES治療可促進腦卒中偏癱大鼠肢體功能恢復(fù)。大鼠腦梗死后三天開始應(yīng)用FES治療(以下不作特別說明，與此相同)偏癱肢體治療7d和14d，可顯著促進其功能改善；短期治療(治療3d)未見明顯治療效果。
　　 2.FES治療對半影區(qū)和鏡區(qū)突觸可塑性均有誘導(dǎo)作用；FES治療對半影區(qū)的影響強于鏡區(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)細胞功能維持在較強的功能狀態(tài)，而對鏡區(qū)膠質(zhì)細胞功能無明顯影響。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)細胞功能顯著增強，梗死灶半影區(qū)皮質(zhì)GFAP蛋白表達水平升高，而治療3d者未見明顯變化；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)細胞功能未見顯著變化，GFAP蛋白表達水平未顯著升高。
　　 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/基因表達顯著上調(diào)，半影區(qū)神經(jīng)元重塑作用增強，而治療3d者未見明顯變化；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治療可促進半影區(qū)神經(jīng)元軸突再生；而對鏡區(qū)神經(jīng)元軸突無顯著影響。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，NF200蛋白表達水平顯著升高；而治療3d者未見明顯變化；應(yīng)用FES治療腦梗死大鼠偏癱肢體7d，鏡區(qū)皮質(zhì)NF表達水平無顯著變化。
　　 6.FES治療對雙側(cè)腦皮質(zhì)的影響強度和模式有所不同。FES治療7d后，半影區(qū)GFAP、Syp、NF200、Ng、MAP-2表達均顯著上調(diào)；而鏡區(qū)只有Sy