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目前临床上治疗脑梗塞的主要措施是在组织化治疗模式基础上,于梗塞发生后的极早期溶解血栓、恢复血流,以抢救半暗带尚未死亡的神经细胞而减轻神经损害;实验性脑梗塞研究的重点也主要集中在梗死灶局部和周边组织。然而,很少研究涉及到神经系统远离梗死灶、但又与脑梗塞病灶相关的其它部位的继发性改变和神经可塑性。
临床和动物实验研究均已证明,脑梗死造成神经功能障碍不但和梗死灶局部损伤有关,而且也与远离梗死灶的相关部位发生继发性损害有关,这可能是脑卒中后神经功能康复效果不理想、致残率高的重要原因之一。研究表明大鼠一侧大脑中动脉起始部永久闭塞不但造成同侧大脑皮质、尾壳核和豆状核梗死,而且引起远离梗塞灶与大脑皮质有大量纤维联系的丘脑、黑质、脑干和脊髓继发性退行性改变。随着CT、MRI、PET等检测技术广泛地运用,临床上也观察到患者一侧大脑中动脉区梗塞后,患侧丘脑和黑质逐渐发生继发性损害。提示大脑皮层梗塞后可产生中枢神经系统广泛损害,脑梗塞造成的神经功能障碍不仅和梗塞局部损害有关,同时也和远隔部位的神经元发生不可逆的继发性损害有关。神经干细胞移植能填补梗死灶局部受损的神经结构,但是否能修复这种已经发生的远隔性损害,从而改善神经功能尚不清楚。
已有研究提示脑梗塞后远隔部位发生继发损害可能与轴突的退行性改变、凋亡、神经营养障碍、存在神经生长抑制因子、局部脑血流减少、神经递质调节失衡以及蛋白合成抑制等因素相关。其中,轴突退行性改变、神经营养因子障碍以及神经生长抑制因子存在被认为是比较重要的因素,但确切发病机制仍未阐明。
因此,研究脑梗塞后远隔部位继发性损害的发病机制及其对神经功能恢复的影响,将有助于阐明脑卒中后神经功能损害及恢复的机制,探讨更为有效的促进神经功能康复的措施,并指导临床医生更新观念,以更全面地认识和治疗脑卒中。
目的观察实验性大脑皮层梗死后同侧丘脑、中脑黑质及对侧脊髓前角、臂丛神经是否发生继发性损害,探讨这种继发性损害是否与细胞凋亡相关。方法将易卒中型肾血管性高血压大鼠(RHRSP),随机分成假手术组和皮层梗死组,每组32只。皮层梗死组用电凝法建立右侧大脑中动脉皮层支闭塞(MCAO)模型,假手术组仅暴露而不凝闭大脑中动脉。分别取各组8只大鼠于术后第1周、2周、3周和4周,运用神经功能评分观察神经功能的恢复情况,然后处死取脑后行HE染色测定梗死灶大小;取鼠脑、脊髓行免疫组化检查,检测大鼠不同时点同侧丘脑腹后核、中脑黑质及对侧脊髓前角的微管相关蛋白2(MAP-2)及胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)表达的变化;对侧臂丛神经行砂罗铬花青染色法观察髓鞘结构改变、甘氨酸银浸染色法观察轴突结构的改变及HE染色观察臂丛神经整体结构的改变;原位末端标记TUNEL法观察大鼠不同时点同侧丘脑腹后核、中脑黑质及对侧脊髓前角的的细胞凋亡情况。
结果
1.神经功能评分
假手术组大鼠未见神经功能缺损。皮层梗死组大鼠造模后出现神经功能缺损症状,主要表现为左前肢为重的偏瘫。皮层梗死组大鼠神经功能在术后1周开始改善,在第3周明显改善,之后神经功能恢复减慢,皮层梗死组大鼠MCAO术后1周神经功能评分为3.38±0.52分,与术后第2(4.00±0.53)、3(4.75±0.71)、4(5.13±0.64)周比较,差异均有显著性意义(P<0.05);皮层梗死组各小组神经功能评分均低于同期假手术组(6.00)(P<0.05)。
2.梗死灶体积
HE染色假手术组未见梗死灶。MCAO术后各周,皮层梗死组大鼠右侧大脑半球运动感觉皮层区可见一梗死灶,随时间延长大鼠脑梗死灶体积逐渐减少;皮层梗死组大鼠MCAO术后1周梗死灶体积与全脑体积比为11.15±1.18,与术后第2(7.58±0.87)、3(6.82±0.63)、4(5.65±0.51)周比较,差异均有显著性意义(P<0.05)。
3.皮层梗死组大鼠MAP-2的表达
免疫组化结果显示,皮层梗死组术后第1周,同侧丘脑腹后核、中脑黑质MAP-2阳性信号开始降低,随后的各个时间点表达也均低于假手术组(P<0.05);皮层梗死组术后第2周始,对侧脊髓前角MAP-2阳性信号开始降低,第3周、4周的表达均低于假手术组(P<0.05)。
4.皮层梗死组大鼠GFAP的表达
免疫组化结果显示,皮层梗死组术后第1周,同侧丘脑腹后核、中脑黑质、对侧脊髓前角GFAP阳性细胞数目和阳性信号开始升高,随后的各个时间点表达均高于同期假手术组(P<0.05)。
5.皮层梗死组大鼠对侧臂丛神经结构的改变
HE染色显示,皮层梗死组术后第1、2、3、4周对侧臂丛整体结构与假手术组相比,未见改变;用砂罗铬花青染色法显示髓鞘结构,发现皮层梗死组术后第1、2、3、4周对侧臂丛髓鞘结构与假手术组相比,未见明显改变;用甘氨酸银浸染色法显示轴突结构,发现皮层梗死组术后第1、2、3、4周对侧臂丛轴突结构与假手术组相比,未见明显改变。
6.皮层梗死组大鼠凋亡阳性细胞的表达
原位末端标记(TUNEL)染色显示,皮层梗死组术后第1周,右侧丘脑腹后核、中脑黑质TUNEL阳性细胞数增加,术后第2周达到高峰,之后增加幅度逐渐减弱,但各个时间点表达均高于同期假手术组(P<0.05);皮层梗死组左侧脊髓前角各个时间点未见TUNEL阳性细胞表达,与同期假手术组相比,无明显差异。
结论
1.高血压大鼠大脑皮层运动感觉区梗死后,与大脑皮层存在大量纤维联系的同侧丘脑腹后核、中脑黑质及对侧脊髓前角神经元细胞存在继发性损害,并且星形胶质细胞增生明显;观察期内所用方法未观察到对侧臂丛神经的结构损害。
2.大脑皮层梗死后,细胞凋亡参与了远离梗塞灶的丘脑和中脑黑质继发性损害的发生过程。