馬明明 王雪晶 方燕南 李瑋 張杰文
腦卒中是臨床上常見的急性腦血管病,具有高度的致殘率和致死率,如何有效地促進(jìn)腦梗死后神經(jīng)元及突觸的可塑性,是目前亟待解決的關(guān)鍵問題。我們既往的研究發(fā)現(xiàn)證明了電刺激可通過增強(qiáng)星形膠質(zhì)細(xì)胞活性而促進(jìn)癱瘓肢體功能恢復(fù)[1-3],但對(duì)肢體和梗死灶周圍頭皮電針的刺激沒有作對(duì)照,因此對(duì)肢體電刺激和梗死灶周圍頭皮的電刺激對(duì)腦梗死后的神經(jīng)干細(xì)胞的梗死后的修復(fù)情況有待于進(jìn)一步研究。本課題根據(jù)以上研究成果,結(jié)合臨床上電刺激治療缺血性卒中的不同方法,本課題擬解決梗死灶周圍頭皮電針刺激和肢體電針刺激對(duì)大腦缺血性卒中的恢復(fù)程度有無影響和二者之間的差異。
1.1 動(dòng)物模型與分組 本課題選用2~3月齡,體重80~120 g雄性SD大鼠95只。85只大鼠建立雙腎雙夾法的方法復(fù)制RHRSP模型[4]。術(shù)前1 d測(cè)1次基礎(chǔ)血壓,RHRSP后1周開始,每周測(cè)定1次,待血壓升高并趨于穩(wěn)定后,每2周測(cè)1次。RHRSP后12周選擇血壓>24 kPa且無腦卒中癥狀,體重450~500 g 的 RHRSP 75 只,采用 Wahl等[5,6]的方法加以改良制作MCAO模型。
分組如下:①梗死灶周圍電刺激組(A組):進(jìn)行MCAO模型制作24 h后選擇梗死灶周圍頭皮進(jìn)行電刺激治療,1次/d。分別在1 d、2 d及1周、2周、3周、4周每個(gè)療程結(jié)束后次日處死。每個(gè)時(shí)間點(diǎn)3只,共18只。②肢體電刺激組(B組):進(jìn)行MCAO模型制作24 h后選穴病灶對(duì)側(cè)相當(dāng)于人的“曲池”、“外關(guān)”、“太沖”及“足三里”,進(jìn)行上述同樣強(qiáng)度和時(shí)間的電刺激干預(yù)治療。1 d、2 d、1周、2周、3周、4周每個(gè)時(shí)間點(diǎn)3只,共18只。③對(duì)照組(C組):進(jìn)行MCAO模型制作,但不進(jìn)行電刺激治療。1 d、2 d、1周、2周、3周、4周每個(gè)時(shí)間點(diǎn)3只,共18只。④假手術(shù)組(D組):手術(shù)過程同上,但不凝閉大腦中動(dòng)脈。
1.2 電刺激治療和神經(jīng)功能評(píng)分 ①A組:選擇梗死灶周圍頭皮進(jìn)行電刺激治療,1次/d。頻率75次/min,電流1~2 mA,20 min/次。1 d實(shí)驗(yàn)組大鼠治療24 h后,于次日處死待查。1周實(shí)驗(yàn)組治療6次后,于次日處死待查。2周、3周、4周實(shí)驗(yàn)組大鼠6 d治療1個(gè)療程,停1 d進(jìn)行下個(gè)療程治療,每個(gè)療程結(jié)束后次日處死。②B組:選穴為病灶對(duì)側(cè)相當(dāng)于人的“曲池”、“外關(guān)”、“太沖”及“足三里”,上述同樣強(qiáng)度和時(shí)間的電刺激干預(yù)治療。③C組和D組:不進(jìn)行電刺激治療。
各組均于梗死第2天開始神經(jīng)功能評(píng)分(BWT,beamwalking test)[7],第一周 1 次/d,以后每周兩次。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用 SPSS 12.0統(tǒng)計(jì)軟件。正態(tài)分布計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,偏態(tài)分布資料用中位數(shù)表示。3組或以上的方差齊性計(jì)量資料用單因素方差分析(ANOVA),兩組獨(dú)立樣本用t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 RHRSP(腎血管性高血壓大鼠)血壓改變 85只SD大鼠用于復(fù)制RHR,RHRSP術(shù)后12周內(nèi)死亡3只,血壓未達(dá)到180 mm Hg以上兩只,有卒中癥狀及體征5只。另10只大鼠作假手術(shù)組,僅打開腹腔,但不進(jìn)行雙側(cè)腎動(dòng)脈夾閉術(shù)。術(shù)后隨機(jī)抽取10只大鼠與假手術(shù)組組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
應(yīng)用SDP-1型大鼠心率血壓計(jì)測(cè)量的尾動(dòng)脈血壓為大鼠的收縮壓。RHRSP術(shù)前血壓為(115.21±12.03)mm Hg,MCAO 后2、4、8、12周血壓明顯高于術(shù)前(P <0.05),RHRSP后各時(shí)間點(diǎn)的血壓明顯高于假手術(shù)組(P<0.05)。假手術(shù)組大鼠術(shù)前血壓為(117.45±10.78)mm Hg,RHRSP后血壓波動(dòng),無明顯規(guī)律性(P>0.05)。
2.2 電刺激對(duì)神經(jīng)功能評(píng)分的影響 按照Feeney運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分方法[8]。假手術(shù)組無運(yùn)動(dòng)功能缺損,評(píng)分均為7分(正常)。電刺激前A組、B組及C組3組間評(píng)分沒有顯著性差異(P>0.05)。電刺激后第1周,A組分別與B組、C組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),而B組與C組相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。電刺激治療后第2周,A組與B組相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),其兩者分別與C組相比差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),此時(shí)3組評(píng)分較刺激前差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。刺激后第3周到第4周A組與B組評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),其二者與C組(對(duì)照組)相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。組內(nèi)比較,刺激后第1周開始,A組、B組、C組和刺激前相比均有顯著性差異(P<0.05),此種現(xiàn)象一直持續(xù)至第4周。
本實(shí)驗(yàn)按照雙腎雙夾方法復(fù)制腎血管性高血壓模型,血壓在腎動(dòng)脈狹窄RHRSP后1~2周開始上升,10周后血壓基本穩(wěn)定,與既往研究結(jié)果一致。說明該模型的方法穩(wěn)定可靠,能夠模擬人類高血壓的發(fā)展過程,以此作為腦梗死的研究模型更接近臨床,具有更大的指導(dǎo)意義。在RHRSP基礎(chǔ)上制作大腦中動(dòng)脈皮層支永久性閉塞模型(MCAO)[4,6],產(chǎn)生恒定的梗死灶,不同個(gè)體間的一致性好,更好顯示電刺激對(duì)神經(jīng)功能恢復(fù)的影響,RHRSP制備的各種腦缺血-梗死模型,可廣泛用于模擬人類高血壓動(dòng)脈硬化性腦卒中的發(fā)病機(jī)制、發(fā)病后病理生理改變、預(yù)防和治療效果驗(yàn)證等多方面研究。
本課題為了觀察電刺激對(duì)腦缺血后神經(jīng)干細(xì)胞的影響,在MCAO模型制作成功24 h后給予電刺激干預(yù)治療。在不同的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行神經(jīng)功能評(píng)分,并比較電針刺激肢體與梗死灶周圍頭皮對(duì)神經(jīng)功能評(píng)分的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):第1周開始A組恢復(fù)程度比其他兩組都好,但B組并不比C組好,與刺激前比較僅A組有進(jìn)步;第2周A組仍比B組好,但B組較刺激前開始有進(jìn)步,而C組較刺激前進(jìn)步仍無意義;第3周到第4周3組均較刺激前均有進(jìn)步,且A組及B組較C組恢復(fù)好,二者間比較,A組和B組之間沒有顯著性差異(P>0.05);C組雖然較刺激前有改善,但較A組、B組仍差。
刺激前三者均為MCAO成功大鼠,彼此之間沒有顯著性差異;隨著電刺激的進(jìn)行,三者之間出現(xiàn)差距,從上可以看出電刺激治療的效果較快,在電刺激后1周A組的神經(jīng)功能均較C組有了明顯改善,在電刺激第2周兩個(gè)電刺激組均較C組有了明顯改善。這也說明電刺激可以改善神經(jīng)功能評(píng)分,但梗死灶周圍頭皮電刺激比肢體電刺激對(duì)神經(jīng)功能的改善要早而且快。提示我們?cè)谂R床上可以采取肢體電刺激和梗死灶周圍頭皮電刺激結(jié)合的方法對(duì)腦卒中進(jìn)行康復(fù)。從上述結(jié)果對(duì)電刺激刺激對(duì)神經(jīng)功能的改善不同時(shí)段的觀察可以看出,三個(gè)實(shí)驗(yàn)組有一個(gè)共同的現(xiàn)象就是從MCAO后的第2周開始神經(jīng)功能有了明顯改善,這種改善持續(xù)到第四周。這說明,腦缺血運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)的關(guān)鍵時(shí)期是兩周之內(nèi),在梗死后7 d之內(nèi)梗死灶周圍頭皮電刺激已開始促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù),而且較肢體電刺激早而明顯。提示我們,腦梗死后盡早干預(yù)治療的重要性。
考慮電刺激治療促進(jìn)急性腦梗死后運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)的可能機(jī)制為:反復(fù)的電刺激可能通過機(jī)械刺激,通過感覺傳導(dǎo)通路或非特異性感覺傳導(dǎo)通路或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),到達(dá)對(duì)側(cè)半球的腦梗死邊緣區(qū)功能尚存的星形細(xì)胞或神經(jīng)元,激發(fā)他們的活性,重建與周圍神經(jīng)元的信息聯(lián)絡(luò)網(wǎng),使腦內(nèi)側(cè)支循環(huán)開放、腦組織細(xì)胞供血、供氧能力增強(qiáng),雖不能使壞死的神經(jīng)元“死而復(fù)生”,但卻可以消除梗死邊緣區(qū)的水腫,挽救瀕臨失去功能的神經(jīng)元,促使星形膠質(zhì)細(xì)胞增殖,加強(qiáng)修復(fù)功能;另一方面使癱瘓肢體功能重建[1-3,9-11]。這提示電刺激可能通過該“重建的通路”以促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞的缺血性水腫的消退,從而更好地發(fā)揮其功能,促進(jìn)神經(jīng)元信息聯(lián)絡(luò)網(wǎng)的重建,進(jìn)行功能代償。這可能與星形細(xì)胞能引起腦微血管舒張的假說有關(guān)[12,13]。但這種微血管的擴(kuò)張究竟是否與星形細(xì)胞有關(guān),有待今后進(jìn)一步提出更多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)來證實(shí)。
[1] 方燕南,張艷,黃如訓(xùn),等.電刺激治療對(duì)腦梗死后運(yùn)動(dòng)功能及星形膠質(zhì)細(xì)胞活性的影響.中國神經(jīng)精神疾病雜志,2000,26(1):3.
[2] 李常新,黃如訓(xùn),陳立云,等.大鼠腦梗死后神經(jīng)前體細(xì)胞的增殖及電針作用的實(shí)驗(yàn)研究.中國神經(jīng)精神疾病雜志,2004,30(3):4.
[3] 李常新,黃如訓(xùn),陳立云,等.電針對(duì)腦梗死大鼠神經(jīng)前體細(xì)胞增殖水平的影響.中華物理醫(yī)學(xué)與康復(fù)雜志,2004,26(12):4.
[4] Zeng J,Huang R,Su Z.Stroke-prone renovascular hypertensive rats.Chinese medical journal 1998;111:741-744.
[5] Freret T,Schumann-Bard P,Boulouard M,et al.On the importance of long-term functional assessment after stroke to improve translation from bench to bedside.Experimental&translational stroke medicine,2011,3:6.
[6] Wahl F,Allix M,Plotkine M,et al.Neurological and behavioral outcomes of focal cerebral ischemia in rats.Stroke;a journal of cerebral circulation,1992,23:267-272.
[7] Luong TN,Carlisle HJ,Southwell A,et al.Assessment of motor balance and coordination in mice using the balance beam.Journal of visualized experiments:JoVE 2011.
[8] Su X,Wang H,Zhao J,et al.Beneficial effects of ethyl pyruvate through inhibiting high-mobility group box 1 expression and TLR4/NF-kappaB pathway after traumatic brain injury in the rat.Mediators of inflammation,2011,2011:807142.
[9] 任麗,方燕南,李憲亮,等.電針治療對(duì)大鼠缺血腦組織中Na(v)1.1表達(dá)的影響.中華物理醫(yī)學(xué)與康復(fù)雜志,2010,32(6):414-418.
[10] 張愛武,方燕南,王雪晶,姜濤.電針治療對(duì)急性缺血性腦梗死大鼠樹突棘可塑性的影響.中華物理醫(yī)學(xué)與康復(fù)雜志,2008,30(2):4.
[11] 張愛武,方燕南,王雪晶,等.電針對(duì)急性腦梗死大鼠皮層神經(jīng)蛋白聚糖表達(dá)的影響.中華神經(jīng)醫(yī)學(xué)雜志,2009,8(2):5.
[12] Bekar LK,Loewen ME,Cao K,et al.Complex expression and localization of inactivating Kv channels in cultured hippocampal astrocytes.Journal of neurophysiology,2005,93:1699-1709.
[13] Fang Y,Chen X,Li H,et al.A study on additional early physiotherapy after stroke and factors affecting functional recovery.Clinical rehabilitation,2003,17:608-617.