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脑卒中是神经系统的常见病及多发病,脑卒中后会遗留多种功能障碍,其中以运动功能障碍最为多见,极大地影响了患者日常生活活动能力和生活质量,给家庭和社会带来了沉重负担,因此脑卒中的治疗一直是临床与基础研究的热点。功能性电刺激治疗作为电刺激治疗的一种,从20世纪60年代开始用于治疗脑卒中慢性期患者,近年来开始应用于急性期,据报道可以改善脑卒中患者的运动功能。
本研究应用FES治疗急性脑梗死大鼠,观察大鼠的运动功能改变情况,并进一步观察大鼠脑梗死灶周围缺血半影区和对侧镜区脑的可塑性变化,以探讨FES治疗的可能机制,为临床应用提供理论依据。
目的:
1.观察FES治疗对急性脑梗死大鼠运动功能的影响。
2.观察FES治疗对急性脑梗死大鼠脑缺血半影区和镜区突触素、神经颗粒素、神经丝蛋白、微管相关蛋白—2表达的影响。
方法:
采用Longa线栓法制作大脑中动脉栓塞模型,将大鼠随机分为三组:假手术组、安慰电刺激组和FES治疗组。FES治疗使大鼠偏瘫上肢产生伸腕和伸指动作。术后3d开始治疗,每天1次,每次10min,0d、3d、7d、14d组分别为治疗前、治疗3d、7d和14d。安慰电刺激组连接电极,但不给予电流刺激,假手术组不给予任何处理。分别在FES治疗前以及治疗后3d、7d、14d给予平衡木行走测评、转棒上行走测评和网屏实验三种功能评定以观察各组的运动功能变化;应用Western—blot技术检测Syp、NF200蛋白表达,用免疫组化技术观察Ng蛋白表达,免疫组化和RT—PCR检测观察MAP—2蛋白和基因表达。应用SPSS13.0统计软件进行统计分析。各组结果以x±s表示,3组组内之间以及各组不同时间点组间的比较均采用单因素方差分析。
结果:
1.运动功能
(1)平衡木行走测评:与假手术组大鼠比较,FES治疗组和安慰电刺激组大鼠均表现出运动功能损害。安慰电刺激组在14d后运动功能较之前的各时间点明显改善;FES治疗组在治疗7d和14d后运动功能较之前的各时间点明显改善。治疗7d天和14d后,FES治疗组较安慰电刺激组评分有下降趋势,但差异无显著性意义。
(2)转棒行走测评:与假手术组大鼠比较,FES治疗组和安慰刺激组大鼠均有运动功能损害。安慰电刺激组在治疗14d后运动功能较之前的各时间点明显改善;FES治疗组在治疗7d和14d后运动功能较之前的各时间点明显改善。治疗7d和14d后,FES治疗组较安慰电刺激组评分有下降趋势,但差异无显著性意义。
(3)网屏试验评分:与假手术组大鼠比较,FES治疗组和安慰刺激组大鼠均有运动功能损害。安慰电刺激组在治疗14d后运动功能明显改善;FES治疗组在治疗7d和14d后运动功能明显改善。治疗7d和治疗14d后,FES治疗组较安慰电刺激组运动功能明显改善。
2.Syp蛋白表达—Western—blot检测
(1)半影区:假手术组各个时间点之间的Syp蛋白表达水平差异无显著性;安慰电刺激组在治疗7d和14d后Syp蛋白表达水平明显增高;FES治疗组在治疗3d、7d、14d后蛋白表达明显增高。各时间点,FES治疗组和安慰电刺激组的Syp蛋白表达水平均高于假手术组;治疗3d、7d和14d后,FES治疗组较安慰电刺激组Syp蛋白表达水平明显增高.
(2)镜区:假手术组各个时间点之间的Syp蛋白表达水平差异无显著性;安慰电刺激组在治疗14d后Syp蛋白表达水平明显增高;FES治疗组在治疗7d、14d后Syp蛋白表达水平明显增高。治疗7d、14d后,FES治疗组和安慰电刺激组的Syp蛋白表达水平均高于假手术组;治疗7d、14d后,FES治疗组较安慰电刺激组Syp蛋白表达水平明显增高。
3.Ng表达—免疫组化检测
(1)半影区
Ng阳性细胞数:假手术组各个时间点之间Ng阳性细胞数差异无统计学意义;安慰电刺激组和FES治疗组在治疗7d和治疗14d后Ng阳性细胞数均有明显增加。在各个时间点上,FES治疗组和安慰电刺激组的Ng阳性细胞数均少于假手术组;治疗7d、14d后,FES治疗组较安慰电刺激组Ng阳性细胞数明显增加。
Ng平均吸光度:假手术组各个时间点之间Ng平均吸光度差异无统计学意义;安慰电刺激组和FES治疗组在治疗7d、14d后均有明显增加。治疗7d、14d后,FES治疗组和安慰电刺激组的Ng平均吸光度均高于假手术组;治疗7d、14d后,FES治疗组较安慰电刺激组Ng平均吸光度明显增加。
(2)镜区
Ng阳性细胞数:各组Ng阳性细胞数组内及组间差异均无统计学意义。
Ng平均吸光度:假手术组各个时间点之间Ng平均吸光度差异无统计学意义:安慰电刺激组在治疗14d后有明显增加;FES治疗组在治疗7d、14d后有明显增加。安慰电刺激组在治疗14d后,平均吸光度高于假手术组,FES治疗组在治疗7d、14d后,平均吸光度高于假手术组;治疗7d、14d后,FES治疗组较安慰电刺激组平均吸光度明显增加。
4.NF200蛋白表达—Western—blot检测
(1)半影区:假手术组各个时间点之间的NF200蛋白水平表达无显著性差异;安慰电刺激组在治疗7d、14d后NF200蛋白表达水平明显增高;FES治疗组在治疗3d、7d、14d后蛋白表达水平明显升高。各时间点,FES治疗组和安慰电刺激组的NF200蛋白表达水平均高于假手术组;治疗3d、7d和14d后,FES治疗组较安慰电刺激组NF200蛋白表达水平明显增高。
(2)镜区:假手术组各个时间点之间的NF200蛋白表达水平差异无显著性;安慰电刺激组在各个时间点的蛋白表达水平差异无显著性;FES治疗组在治疗14d后蛋白表达水平有升高趋势,但差异无统计学意义。在各时间点上,安慰电刺激组和FES治疗组与假手术组之间的NF200蛋白表达水平差异均无显著性;各时间点,FES治疗组和安慰电刺激组之间差异无显著性意义。
5.MAP—2表达—免疫组化和RT—PCR检测
(1)免疫组化检测
①半影区
MAP-2阳性细胞数:假手术组各个时间点之间MAP-2阳性细胞数差异无统计学意义;安慰电刺激组和FES治疗组在治疗7d、14d后均有明显增加。各时间点,FES治疗组和安慰电刺激组的MAP-2阳性细胞数均少于假手术组;治疗7d、14d后,FES治疗组较安慰电刺激组MAP-2阳性细胞数明显增加。
MAP-2光密度值:假手术组各个时间点之间MAP-2光密度值差异无统计学意义;安慰电刺激组和FES治疗组在治疗7d、14d后均有明显增加。治疗14d后,FES治疗组的光密度值高于假手术组,除此之外,FES治疗组和安慰电刺激组的光密度值均低于假手术组;治疗7d和治疗14d后,FES治疗组较安慰电刺激组光密度值明显增加。
②镜区
MAP-2阳性细胞数:各组大鼠在不同时间点的组内比较和组间比较差异均无统计学意义。
MAP-2光密度值:各组大鼠在不同时间点的组内比较和组间比较差异均无统计学意义。
(2) RT-PCR检测
①半影区
假手术组各个时间点之间的MAP-2 mRNA表达水平无显著性差异;安慰电刺激组和FES治疗组在治疗7d、14d后MAP-2 mRNA表达水平明显升高。各时间点,FES治疗组和安慰电刺激组的MAP-2 mRNA表达水平均高于假手术组;治疗7d、14d后,FES治疗组较安慰电刺激组表达明显增高。
②镜区
假手术组和安慰电刺激组在各个时间点之间的MAP-2 mRNA表达水平均无显著差异;FES治疗组在治疗14d后有升高趋势,但与其他时间点未见统计学差异。各时间点,安慰电刺激组和FES治疗组与假手术组之间的MAP-2 mRNA表达水平均无显著性差异;各时间点,FES治疗组和安慰电刺激组之间差异无显著性意义。
结论:
1.FES治疗可以改善急性脑梗死大鼠的运动功能
大鼠脑梗死后第3d开始应用FES进行治疗,在治疗7d、14d后大鼠运动功能逐渐出现改善,且FES治疗组要明显优于安慰电刺激组,表明FES治疗可以促进急性脑梗死大鼠偏瘫肢体运动功能的恢复。
2.FES治疗可以促进急性脑梗死大鼠脑缺血半影区的可塑性改变
FES治疗组在治疗3d、7d、14d后,半影区Syp、NF200表达水平明显高于安慰电刺激组和假手术组,治疗7d和14d后,Ng、MAP—2的表达水平明显高于安慰电刺激组和假手术组,表明FES治疗可以促进急性脑梗死大鼠半影区神经元发育和分化、突触效能增强、微管的稳定、树突和轴突的重建,即增强半影区的脑可塑性。
3.FES治疗可以促进急性脑梗死大鼠镜区的可塑性改变
FES治疗组在治疗7d、14d后,Syp、Ng的表达水平明显高于安慰电刺激组和假手术组,而在各个时间点,NF200、MAP—2的表达水平都未见明显增高,说明FES治疗可以促进急性脑梗死大鼠镜区突触效能增强,但对镜区的神经元、微管、突触和轴突的结构并没有显著影响。
4.FES治疗后急性脑梗死大鼠半影区的可塑性增强较镜区明显
FES治疗后,半影区和镜区的Syp、Ng、NF200、MAP—2表达结果显示,半影区的可塑性出现早于镜区,且表达强于镜区。