关键词:
脊髓损伤
运动训练
重复经颅磁刺激
运动神经元
可塑性
摘要:
研究背景:脊髓损伤(SCI)后上行和下行纤维的传导中断,破坏了脊髓神经网络、脊髓上通路和外周输入之间的动态相互作用,导致运动功能受损。目前研究提示,运动训练和重复经颅磁刺激(rTMS)对SCI运动功能恢复都有一定程度的促进作用,且非侵入性刺激和运动训练叠加治疗作为一种康复策略,逐渐在SCI的临床康复中应用。研究目的:观察rTMS叠加运动训练以及两者叠加的时序对不完全性脊髓损伤大鼠运动恢复和神经元可塑性的影响。研究方法:选取60只Sprague-Dawley(SD)大鼠,随机分为假手术组(Sham组)、脊髓损伤对照组(Con组)、单纯运动训练组(ET组)、先运动后rTMS组(ET+rTMS组)、先rTMS后运动组(rTMS+ET组),每组各12只。Sham组仅进行T9椎体水平椎板切除术,不造成SCI;Con组建立脊髓挫伤模型,不进行任何训练干预;在SCI后,ET组只进行跑台运动训练,不给予rTMS干预;ET+rTMS组每次在运动训练结束后立即进行rTMS干预,rTMS+ET组则在跑台运动训练前进行rTMS干预。术前及术后采用BBB、神经电生理学动态评估大鼠运动及远端神经元功能,干预流程结束后,对大鼠损伤段进行磁共振成像(MRI)检查,并采用免疫荧光法检测腰膨大处脑源性神经营养因子(BDNF)、synapsin I和重肽神经丝蛋白(NF200)的表达,使用Western Blot法检测腰膨大处BDNF和synapsin I的蛋白含量。研究结果:(1)经8周干预后,行为学评定显示,与Con组相比,ET+rTMS组(P<0.05)和rTMS+ET组(P<0.01)的BBB评分升高,差异有显著性;与ET组相比,rTMS+ET组BBB评分显著升高。(2)Sham组的F波平均波幅和时间离散度(F-CD)在手术前后保持稳定。术后第9周,Con组的平均波幅仍高于Sham组(P<0.01),并且高于ET+rTMS组和rTMS+ET组的平均波幅(P<0.01)。F-CD的变化显示,干预结束后,ET+rTMS组和rTMS+ET组F-CD发生不同程度的下降,并低于Con组,差异具有统计学意义(P<0.05)。(3)影像学结果显示:ET+rTMS组和rTMS+ET组损伤段病灶体积较Con组显著减小(P<0.01)。与ET组相比,ET+rTMS组(P<0.01)和rTMS+ET组(P<0.001)病灶体积也明显减小。(4)免疫荧光结果显示,与Con组相比,ET+rTMS组的BDNF表达显著增高(P<0.05),rTMS+ET 组 BDNF(P<0.01)、synapsin I(P<0.05)和 NF200(P<0.05)的表达量显著增加;与ET组相比,rTMS+ET组的BDNF表达增高,差异有显著性(P<0.05)。(5)蛋白印迹结果显示,与Con组相比,ET组(P<0.05)、ET+rTMS组(P<0.001)和rTMS+ET组(P<0.001)的BDNF蛋白表达量显著增加,且rTMS+ET组的synapsin I蛋白表达显著增高,差异有显著性意义(P<0.01);与ET组相比,rTMS+ET组BDNF表达显著升高(P<0.05)。研究结论:rTMS与运动训练叠加治疗可提高BDNF的表达,减小F波波幅和时间离散度,改善上位中枢的运动控制及远端运动神经元功能和可塑性,促进SCI后的运动功能恢复。其中,在运动训练前进行rTMS对促进突触和轴突可塑性效果最佳。