不同肢体训练促进脑梗死大鼠脑内源性神经干细胞增殖、分化及机制研究

来源 :中国医科大学(辽宁) 中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:julian
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目的:   本实验通过患侧、双侧功能训练治疗后进行行为学测试来了解不同功能训练的效果;通过患侧、双侧功能训练研究梗死灶同侧和对侧不同区域内源性NSCs的增殖和分化的情况,对内源性NSC的激活时机、激活部位以及定向控制进行初步的探讨;研究抑制梗死灶周围炎性反应及减轻胶质细胞形成的瘢痕对双侧功能训练的结果产生的影响。   方法:   采用Wistar大鼠(成年雄性,270-300g)进行大脑中动脉闭塞(MCAO)模型。部分大鼠在术中颈内静脉注射辣椒素或生理盐水。MCAO术后24小时,参考Longa等和Bederson的5分制评分标准进行评分,不符合要求或手术后未能生存至预定时间的大鼠被淘汰。随机选取符合上述标准的64只大鼠(其中注射辣椒素和生理盐水的大鼠共16只)假手术组16只,未注射辣椒素和生理盐水的大鼠随机分成2组(3天组和14天组),每组又分为4个亚组(患侧功能训练组、双侧功能训练组、无治疗组和假手术组),假手术组2只,其他亚组各8只。注射辣椒素和生理盐水的16只大鼠随机分成2组,3天组和14天组,每组分成假手术组、双侧功能训练组和双侧功能训练组+辣椒素组。各组大鼠在网状制动笼中饲养,其头端有一容器可放置食物和水源,大鼠的四肢及躯体能被笼中装置牢固制动。患侧功能训练组和双侧功能训练组在MCAO术后24小时开始行肢体的功能训练。训练内容为:每天置于自制滚筒式网状训练器内进行转动训练,平衡木上行走训练,转棒上转动训练及网屏抓握训练共40min,1次/d,手术24h后开始治疗,至动物处死。在患侧功能训练组中,用胶布将健侧上肢缠起来,限制健侧肢体的使用,强迫大鼠使用患侧上肢。在双侧功能训练组中,不限制健侧肢体的使用,训练内容同患侧功能训练组。无治疗组无功能训练。各组别在MCAO术后3天和术后14天行肢体运动神经功能评估后,分别随机选取4只大鼠,用多聚甲醛心腔灌注处死,快速断头取脑,连续冠状石蜡切片,HE染色计算脑梗死灶体积,免疫组织化学方法分析Nestin、GFAP和MAP2的染色形态、分布和强度;免疫荧光双标分析Nestin/胶质原纤维酸性蛋白(glialfibrillary acidicprotein,GFAP)和Nestin/微管相关蛋白2(microtubule associatedprotein2,MAP2)的染色形态、分布。另4只生理盐水心腔灌注,快速断头取脑,组织匀浆,Western bloaing定量检测脑梗死灶周围皮质和对侧半球相应脑组织的Nestin、GFAP、MAP2、的蛋白表达量。各检测指标均同时与sham组大鼠比较。注射辣椒素和生理盐水的16只大鼠随机分成2组,3天组和14天组,每组分成假手术组、双侧功能训练组和双侧功能训练组+辣椒素组,功能训练项目同上,分别在MCAO术后3天和14天,断头取脑,行免疫组化染色,观察P物质在脑内的分布。分别在所有图像均使用NIH Image J1.31处理软件分析,全部数据均采用SPSS for Windows13.0统计软件包进行统计,行单因素方差分析(ANOVA),比较各组间及各时间点间的差异,P<0.05时,有显著性意义。   结果:   1、第一部分   (1)神经功能综合评分   术后3天,与无治疗组相比,患侧和双侧功能训练组神经功能缺损评分明显升高,差异有显著性(P<0.05)。与单侧功能训练组比较,双侧功能训练组神经功能缺损评分明显升高,差异有显著性(P<0.05)。术后14天,与无治疗组相比,患侧和双侧功能训练组神经功能缺损评分明显升高,差异有显著性(P<0.05)。与单侧功能训练组比较,双侧功能训练组神经功能缺损评分明显升高,差异有显著性(P<0.05)。   (2)组织学的结果   ①梗死体积   3天组和14天组中,患侧功能训练组、双侧功能训练组和无治疗组的梗死体积大小占健侧大脑半球的比值无显著差异。   第二部分   1、免疫组织化学   (1)梗死周围皮质   梗死灶周围Nestin染色:术后3天,无治疗组、患侧功能训练组和双侧功能训练组梗死灶皮质周围Nestin染色显著增强(P<0.05)。Nestin染色细胞数目增多,尤以患侧和双侧功能训练组更为明显(P<0.05)。患侧功能训练组和双侧功能训练组梗死灶皮质周围Nestin染色无显著差异(P>0.05)。梗死灶周围皮层GFAP和MAP2染色:术后3天,各组GFAP、MAP2染色增强,尤以患侧和双侧功能训练组明显,可持续至MCAO术后14天(P<0.05)。患侧和双侧功能训练组之间无显著差异(P>0.05)。   (2)对侧半球相应脑组织   对侧半球相应脑组织Nestin染色:术后3天,与无治疗组相比,患侧和双侧功能训练组对侧半球相应脑组织Nestin染色显著增强(P<0.05)。Nestin染色细胞数目增多,尤以患侧和双侧功能训练组更为明显。与患侧功能训练组相比较,双侧功能训练组Nestin染色增强(P<0.05)。与术后3天相比,术后14天双侧功能训练组的Nestin染色持续增强(P<0.05)。术后3天,各组CFAP染色增强,尤以双侧功能训练组更为明显(P<0.05),可持续至MCAO术后14天。术后14天,各组MAP2染色增强,尤以双侧功能训练组更为明显(P<0.05),可持续至MCAO术后14天。   2、免疫荧光双标检测Nestin/GFAP和Nestin/MAP2   梗死灶周围皮层Nestin/GFAP和Nestin/MAP2染色:术后3天,各组Nestin/GFAP、Nestin/MAP2染色增强,尤以患侧和双侧功能训练组明显,可持续至MCAO术后14天(P<0.05)。患侧和双侧功能训练组之间无显著差异(P>0.05)。   对侧半球相应脑组织:Nestin/GFAP和Nestin/MAP2染色:术后3天,各组Nestin/GFAP染色增强,尤以双侧功能训练组更为明显(P<0.05),可持续至MCAO术后14天。术后14天,各组Nestin/MAP2染色增强,尤以双侧功能训练组更为明显(P<0.05),可持续至MCAO术后14天。   2、Western Blot检测不同部位脑组织Nestin、GFAP和MAP2的表达。   (1)梗死周围皮质   术后3天,与无治疗组相比,患侧功能训练组和双侧功能训练组梗死灶皮质周围Nestin、GFAP和MAP2蛋白的表达量显著增强(P<0.05)。患侧功能训练组和双侧功能训练组梗死灶皮质周围Nestin、GFAP和MAP2蛋白的表达量无显著差异(P<0.05);术后14天,与无治疗组相比较,患侧和双侧功能训练组Nestin、GFAP和MAP2蛋白的表达量增强(P<0.05);与患侧功能训练组相比,双侧功能训练组的Nestin、GFAP和MAP2蛋白的表达量无显著差异(P<0.05)。与术后3天相比,术后14天患侧和双侧功能训练组的梗死灶皮质周围Nestin、GFAP和MAP2蛋白的表达量无显著差异(P<0.05)。   (2)对侧半球相应脑组织   术后3天,与无治疗组相比,患侧和双侧功能训练组对侧半球相应脑组织Nestin、GFAP和MAP2蛋白的表达量显著增强,尤以双侧功能训练组更为明显(P<0.05)。与患侧功能训练组相比较,双侧功能训练组Nestin、GFAP和MAP2蛋白的表达量增强(P<0.05)。与术后3天相比,术后14天双侧功能训练组的对侧半球相应脑组织Nestin、GFAP和MAP2蛋白的表达量持续存在。   第三部分   1、神经功能综合评分   术后3天,S组、BT组和BT+C组神经功能缺损评分无显著差异(P<0.05)。术后14天,与BT组相比,BT+C组的神经功能缺损评分明显升高,差异有显著性(P<0.05)。   2、脑梗死体积   假手术组脑组织呈均匀红色,未见白色梗死区;BT组和BT+C组脑组织均可见整个大脑中动脉供血区呈白色梗死灶,右侧脑组织未见白色梗死区,呈均匀红色。除假手术组外,在术后3天,其他两组体积比较无显著差异(P<0.05)。在术后14天,与BT组相比,BT+C组的梗死体积比明显减少(P<0.05)。   3、SP免疫组化阳性强度结果   (1)梗死周围皮质   梗死灶周围SP染色:术后3天,假手术组有少量SP染色阳性细胞;BT组和BT+C组梗死灶皮质周围SP染色细胞增多,与BT组相比,BT+C组SP染色细胞数目明显减少(P<0.05)。术后14天,SP染色细胞持续存在。与BT组相比,BT+C组SP染色细胞数目明显减少(P<0.05)。与3天时相比,这种趋势明显增高(P<0.05)。如图9所示。   (2)对侧半球相应脑组织   对侧半球相应脑组织SP染色:术后3天,BT和BT+C组对侧半球相应脑组织SP染色增强(P<0.05)。SP染色细胞数目增多,BT组和BT+C组SP染色细胞数目无显著差异(P<0.05)。与术后3天相比,术后14天BT组和BT+C组的SP染色明显减少(P<0.05)。BT组和BT+C组SP染色细胞数目无显著差异(P<0.05)。如图10所示。   结论:   1、脑梗塞恢复早期,与患侧肢体的运动训练相比,双侧肢体的运动训练使运动功能的恢复显著;患侧和双侧运动训练使梗死灶的体积无明显变化。   2、患侧和双侧功能训练加强梗死灶周围皮质的内源性干细胞的增殖和分化,两者之间相比无显著性差异;与患侧功能训练组相比较,双侧运动训练可以加强对侧半球相应脑组织的内源性神经干细胞的增殖及分化。   3、本实验的结果为临床脑梗塞病人的康复提供了方便而实用的治疗方法:即患肢和健肢同时的运动训练更有助于运动功能的恢复。同时,如果在此基础上抑制脑梗死周围瘢痕组织的形成,并减少炎性反应,更有助于运动功能的恢复,这种治疗方法是对传统临床上仅患肢功能活动治疗的一次强有力的挑战。
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