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背景:脑卒中(stroke),又称中风、脑血管意外,是指急性起病、迅速出现局限性或弥漫性脑功能缺失征象的脑血管性临床事件。脑卒中因其常见、多发、高致残率及高死亡率已被列为国家重大疾病的防治对象。其中,88%脑卒中为缺血性脑脑卒中——脑梗死,脑梗死是目前脑卒中研究领域的热点之一。
脑卒中后偏瘫即肢体运动功能障碍,是主要的残疾病征。急性期患者的发生率约为80%,严重影响了患者的日常生活活动能力,给患者、家庭和社会造成沉重的负担。研究证明,早期开展康复训练可以改善患者的感觉运动功能和行为能力,有助于提高患者的生活自理能力,改善其生活质量。
尽管如此,但是康复治疗介入所产生的上述功能性结局的改变,其机理尚未明了。虽然普遍认为可能与神经可塑性(neuroplasticity)和功能重组(functionalorganization)有关,但动物实验研究相对较少,其功能恢复的形态学结构和超微结构基础及其神经可塑性的具体发生机制仍有待进一步深入阐明。
另一方面,康复治疗对脑梗死边缘区微血管生成方面的研究较少。近年来,国内外的学者已经注意到缺血性脑梗死后,机体为了代偿缺血性脑损伤,相应的组织器官常自发地提高氧和能量物质的输送,其中一个潜在的机制就是通过诱导血管生成从而提高局部脑组织的血液供应。所谓血管生成(angiogenesis)是指通过先前存在于血管的内皮细胞出芽、迁移、增殖而最终形成新生血管的过程。有鉴于此,有必要探讨康复训练对脑梗死边缘区微血管超微结构及微血管生成的影响,从而试图为康复训练促进神经功能恢复的机制提供相应的依据。
目的:
以“线栓法”建立的大鼠脑梗死模型为基础,观察康复训练对脑梗死大鼠运动功能恢复的影响。同时,观察大鼠脑梗死边缘区皮质神经细胞与突触的结构、超微结构和神经可塑性标志蛋白如生长关联蛋白—43(GAP—43)、突触囊泡蛋白(SYN)表达的变化,并对梗死边缘区皮质微血管的超微结构和血小板内皮细胞黏附分子-1(CD31)的表达进行动态检测,从而探讨康复训练促进脑梗死大鼠功能恢复的组织学结构基础及其可能的机制。
方法:
清洁级成年Sprague—Dawley(SD)雄性大鼠120只,体重(180±20)g,按电脑随机数字表的方法随机分为造模组和假手术组。造模组大鼠以3.5%水合氯醛按1ml/100g体重剂量行腹腔注射麻醉,以Longa线栓法建立大鼠左侧大脑中动脉闭塞(MCAO)模型,于造模术后6h采用改良的Bederson标准对大鼠进行神经功能初步评分,选取神经功能评分为1~3分的大鼠纳入本研究。假手术组(n=15)不以栓线阻断左侧MCA的血流,作为正常对照。剔除麻醉及手术意外死亡的大鼠后,将符合标准的造模组大鼠再随机分为康复训练组(n=40)和对照组(n=40)。
康复训练组大鼠于造模术后48h开始每天予自制滚筒训练、平衡木训练、转棒训练,上述各项训练2次/d,上、下午各1次,10min/次,6d/周。对照组与假手术组的大鼠不予以上述针对性的强化训练,但可在笼内饮水、进食及自由活动。各组大鼠手术或假手术后均分别置于普通笼内饲养(3~4只/笼),笼内环境和饲养条件相同。
于大鼠造模术后第3d,7d,14d,21d,35d各时间点分别进行平衡木试验、网屏试验等运动功能评定,随后灌注固定取材,通过普通光镜观察梗死边缘区皮质神经细胞的组织形态学改变,通过透射电镜观察梗死边缘区神经细胞、突触和微血管的超微结构改变,并分别采用免疫组织化学法(IHC)和免疫印迹法(westernblotting)对大鼠脑梗死边缘区皮质GAP—43、SYN和CD31的表达进行检测。
结果:
1.脑梗死大鼠经自制滚筒、平衡木、转棒等方法强化康复训练后,在造模术后第7d、14d、2ld、35d时,康复训练组大鼠的平衡木试验及网屏试验评分均优于对照组(P<0.05)。在造模术后第3d时,平衡木试验及网屏试验评分两组间的差异均无统计学意义(P>0.05)。
2.大鼠造模术后第7d、21d、35d时,普通光镜观察下,康复训练组大鼠脑梗死边缘区神经细胞的形态较对照组正常,分布也较为规则,细胞水肿明显减轻,胞核及尼氏小体深染可见。随着缺血时间延长,康复训练组和对照组梗死边缘区皮质神经元数量均逐渐减少,但同一时间点两组相比,康复训练组梗死边缘区皮质神经元数量相对较多(P<0.05)。
3.大鼠造模术后第7d、21d、35d时,透射电镜观察下,与对照组相比,康复训练组大鼠脑梗死边缘区神经细胞的核膜较完整、核下凝集的染色质较稀少,线粒体结构较清晰,粗面内质网表面核糖体更丰富。透射电镜观察下,康复训练组大鼠皮质梗死边缘区可见突触前、后膜结构较完整,突触前膜内囊泡数量增多;对照组大鼠皮质梗死边缘区可见突触结构明显肿胀,突触前、后膜结构模糊,突触前膜内囊泡数量减少。透射电镜观察下,随着训练时间的延长,康复训练组大鼠梗死边缘区皮质的毛细血管内皮细胞水肿情况较对照组减轻,细胞核及核仁的形态逐渐恢复,基底膜层的吞饮小泡明显减少,优于对照组。
4.大鼠造模术后第7d、21d、35d时,康复训练组大鼠梗死灶边缘皮质GAP—43阳性神经元数量在造模后7d、21d时均多于对照组(P<0.05)和假手术组(P<0.01);康复训练组大鼠梗死灶边缘皮质SYN平均灰度值在造模后21d、35d时均多于对照组(P<0.05)和假手术组(P<0.05);在造模后3d时,GAP—43阳性神经元数量、SYN平均灰度值,康复训练组与对照组两组间差异均无统计学意义(P>0.05)。
5.大鼠造模术后第3d、7d、14d时检测,康复训练组与对照组大鼠脑梗死边缘区标记微血管的CD31于造模术后第3d均有表达,第7d达峰值,第14dCD31的表达明显回落;康复训练组各时间点CD31的表达均高于对照组,造模术后第7d时两组间差异有统计学意义(P<0.05)。
结论:
1.康复训练能促进脑梗死大鼠运动功能的恢复。
2.康复训练可促进梗死边缘区皮质神经细胞和突触的超微结构恢复,减少神经细胞的坏死,保护濒死的神经细胞。
3.康复训练能促进脑梗死边缘区皮质微血管超微结构的恢复及微血管的生成。
4.康复训练促进脑梗死大鼠运动功能恢复的机制,可能与脑梗死边缘区皮质GAP—43、SYN的表达上调有关,也可能与梗死灶边缘皮质微血管的生成有关。