強制性運動療法對腦缺血后神經發生的影響

曲慧玲 趙傳勝

目前強制性運動療法(constraint-induced movement therapy,CIMT)廣泛地應用于康復領域, 并被證實能夠有效地促進肢體功能恢復［1］。以往的研究表明, CIMT能夠促進腦功能重組,從而改善患側肢體的功能［2］。近年來研究發現, CIMT還能引起中樞神經系統結構的改變［3］。然而關于CIMT發揮作用的具體機制尚不清楚, 本次研究主要探討CIMT是否通過促進腦缺血的神經發生發揮作用的。報告如下。

1 材料與方法

1.1 材料 成年雄性(200～250 g)Wistar大鼠由遼寧長生生物技術有限公司購得。所有動物實驗操作程序符合中國醫科大學倫理委員會管理條例。隨機將18只大鼠分為正常組、缺血組及CIMT組(缺血后給予強制性運動組), 各6只。

1.2 方法

1.2.1 大鼠腦缺血模型的制備 采用顱內注射表達內皮素-1(ET-1)的方法制作腦缺血模型。根據大鼠腦解剖圖譜,用立體定位的方法將ET-1注射到大鼠大腦皮質的運動區及紋狀體區域以形成局部腦缺血。

1.2.2 大鼠強制運動模型 將上部的軀干及同側的前肢緊靠胸骨在石膏繃帶內放置于一個自然回縮的姿勢。

1.2.3 BrdU標記 在腦缺血術5～6 d, 向腹腔內注射5-溴脫氧尿嘧啶核苷(BrdU)100 mg/kg標記新生細胞。

1.2.4 免疫熒光染色 采用自由漂浮法進行免疫熒光單標及雙標染色。

1.3 統計學方法 采用SPSS22.0統計學軟件進行數據統計分析。計量資料以均數±標準差表示, 采用t檢驗驗。P＜0.05表示差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 CIMT對側腦室神經發生的影響 腦缺血后4周, 每高倍視野(20倍)缺血組側腦室下區BrdU/DCX雙染陽性細胞(27.2±2.2)多于正常組的(15.5±1.6), 差異有統計學意義(P＜0.01), CIMT組側腦室下區的雙染陽性細胞(52.8±3.3)多于缺血組的(27.2±2.2), 差異有統計學意義(P＜0.01)。見圖1。

2.2 CIMT對海馬神經發生的影響 腦缺血后4周, 每高倍視野(20倍)缺血組海馬齒狀回BrdU陽性細胞數(19.3±2.6)明顯多于正常組的(7.8±1.4), 差異有統計學意義(P＜0.01),CIMT組海馬齒狀回的BrdU陽性細胞(33.5±2.8)多于缺血組的(19.3±2.6), 差異有統計學意義(P＜0.01)；CIMT組與缺血組BrdU/NeuN雙染陽性細胞數比較差異無統計學意義(P＞0.05)。見圖2。

圖1 腦缺血后4周大鼠側腦室下區新生神經細胞的增殖情況

圖2 腦缺血后4周大鼠海馬成熟神經細胞的增殖情況

3 討論

CIMT是基于習得性廢用理論的一種康復治療方法。許多研究使用神經影像學技術證實CIMT可以促進卒中病人患側肢體功能的恢復。然而關于CIMT促進腦功能改變的組織學基礎的相關研究較少。

本次研究發現腦缺血后第4周大量新生的神經前體細胞會從側腦室產生并向梗死區域周圍遷移, 同時海馬新生細胞的數量也明顯增多。而腦缺血后的第7天進行為期3周的CIMT后能夠促進側腦室下區產生更多的神經前體細胞, 同時海馬新生的細胞數量增多。

以往的研究表明腦缺血后側腦室下區會產生大量的神經前體細胞, 這與之前的研究一致。而在腦缺血后的3周的CIMT可能通過改善了腦缺血后的微環境進一步促進了側腦室下區新生神經細胞的增殖, 從而揭示了CIMT在臨床促進功能康復的分子機制。

腦缺血還能夠引起海馬齒狀回的新生神經細胞的增殖［4］, 增殖后大量的新生神經細胞死亡，而存活的細胞將遷移分化為成熟的神經細胞，而本次研究發現，腦缺血后大量的新生細胞（BrdU陽性細胞）產生，但這些細胞卻很少分化為成熟的神經細胞（NeuN陽性細胞），而CIMT后發現BrdU陽性細胞進一步增多，說明CIMT能夠進一步促進新生細胞的產生，但同樣并沒有促進新生的神經細胞向成熟的神經細胞分化（圖2.C）［5］。這可能是其發揮作用的分子機制，本次研究也將為腦梗死的臨床康復提供新的干預靶點。