極低頻電磁場治療對缺血性腦卒中大鼠的神經保護作用及其機制*

歐陽葵 梁培日 吳挺國 周德聰 陳 增 周經霞

海南省老年病醫院老年醫學科，海南省海口市 571100

缺血性腦卒中(Ischemic stroke，IS)是因腦血管循環障礙造成腦組織損傷或壞死的一類疾病的總稱。當腦血管發生狹窄、閉塞，可導致神經細胞壞死、凋亡，誘發神經功能障礙，其致死、致殘率較高，極大影響患者生活質量。科學有效地治療IS，減少并發癥和后遺癥，提高患者的生活質量，具有重大的意義和價值。如何運用科學有效的治療方法預防和治療IS發病后各種功能障礙問題，最大限度提高IS患者的日常生活活動能力、運動功能及神經功能恢復有很大的探討價值。氧化應激損傷是IS的重要病理損傷機制，控制氧化應激損傷具有積極的神經保護作用，是當前研究的熱點問題[1]。極低頻電磁場(ELFEF)是應用較廣的一種物理治療手段，可有效減輕炎癥、消除水腫、減少細胞凋亡、刺激干細胞增殖，促進組織再生[2-3]。本研究通過建立大鼠模型，探討極低頻電磁場康復對IS大鼠神經功能的積極保護作用，為IS治療提供新的思路，現總結如下。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 清潔級成年SD雄性大鼠48只，7～8周齡，體重250～280g；手術前于本實驗室動物房適應性飼養1周，隨機分為3組：空白組(假手術組)、對照組(IS組)、治療組(ELFEF治療)，每組16只。

1.2 方法

1.2.1 大鼠模型制備：采用大鼠大腦中動脈栓塞模型(MCAO)模擬腦缺血再灌注損傷。參照Longa等方法。造模成功標準：(1)刺激大鼠右側肢體，可觀察到回縮遲鈍或消失；(2)爬行時軀體呈現右傾狀態；(3)提尾倒懸，可觀察到右上肢朝胸前部屈曲；(4)左肢呈霍納氏征；或右肢癱瘓。排除出現下列情況者：(1)神經學癥狀評分不足2分；(2)24h后CT檢查發現蛛網膜下腔出血；(3)手術出血嚴重；(4)在觀察時相點前死亡。

1.2.2 ELFEF治療：磁場頻率為5Hz，感應強度0～140mT連續可調。將治療組暴露磁感強度調為140mT，暴露時間為5h，連續暴露30d。大鼠可在電磁場中自由活動干預前后肛溫升高不超過0.2℃。空白組和對照組不進行ELFEF暴露。

1.3 評價標準 在第30天暴露結束后測評下列指標：(1)神經功能：參考Zea-Longa 評分[4]，0分：無癥狀；1分：提起大鼠尾巴，可觀察到其左前肢屈曲，不能伸展；2分：能夠行走，但存在追尾、向左側劃圈癥狀；3分：軀體左傾，無法正常行走；4分：完全無法行走或昏迷。(2)腦梗死體積：處死大鼠后斷頸迅速取出整腦，將腦組織存放在-20℃環境中，大約0.5h，切片置入2% TTC溶液中，溫度設置為37℃，避光孵育持續0.5h，4%多聚甲醛固定后第2天攝照，應用Image J圖像系統進行分析。腦梗死體積(mm3)=(患側面積均值總和-對側面積均值總和)×梗死腦組織厚度。(3)腦組織含水量：取出腦組織，徹底清除硬腦膜、血漬等，用電子分析天平測量腦組織質量，測量結果為濕質量。然后將腦組織置于105℃烤箱，72h后取出稱重，其重量為干質量。腦組織含水量=(濕質量-干質量)/濕質量×100%。(4)生化指標：檢測大鼠腦組織超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化氫酶(CAT)水平。

2 結果

2.1 神經功能與梗死嚴重程度 三組神經功能評分、腦梗死體積、腦組織含水量顯示：空白組<治療組<對照組(P<0.05)，見表1。

表1 三組神經功能、腦梗死體積與腦組織含水量比較

2.2 腦組織生化指標 三組SOD、GSH-Px、CAT顯示：治療組>對照組(P<0.05)，而治療組與空白組間無顯著差異(P>0.05)；三組MDA顯示：空白組<治療組<對照組(P<0.05)，見表2。

3 討論

表2 三組腦組織生化指標比較

IS發病后大腦神經元發生凋亡，造成突觸結構出現病理變化，誘發神經遞質異常分泌，從而引起一系列相關癥狀，包括認知、運動等功能出現障礙，還包括大腦皮層、海馬等部位的膽堿能神經元的缺失和功能異常[5]。以往關于電磁場生物效應的基礎研究提示，生命體的功能與低頻電磁場存在一定的關聯性、協同性以及與頻率時間相關的特性。大量研究還證實，電磁場具有消炎消腫、減輕疼痛、促進組織再生等功效，同時對干細胞的增殖、發育、分化等具有積極促進作用[6-7]。ELFEF能夠改變人體內離子流動方向，同時影響血液流變，刺激血管擴張，促進血循環加快，改善局部組織微環境[8]。因此，筆者認為ELFEF治療對于IS康復具有積極作用，但其具體機制還有待深入探討。

本研究通過線栓法構建IS大鼠模型，觀察ELFEF治療對IS大鼠的作用效果，結果顯示，治療組、對照組神經功能評分、腦梗死體積、腦組織含水量均比空白組明顯增高，表明IS造模對大鼠腦組織及功能造成損害，但治療組上述指標均低于對照組，證實ELFEF治療可減輕IS大鼠腦組織損傷，對于IS大鼠的神經功能具有積極保護作用。

為進一步探討ILFEF發揮治療作用的具體機制，本研究檢測了大鼠的氧化應激指標。IS涉及多種損傷機制，其中引起神經元凋亡的最重要、最核心原因可能為氧化應激導致的級聯瀑布反應[9]。在氧化應激狀態下，活性氧水平異常升高，使大量自由基生成，使抗氧化酶大量失活并最終消耗殆盡，造成內源性抗氧化防御機制完全崩潰，而過量的自由基對脂質、蛋白質及核酸的損壞作用使神經元細胞受到氧化性損傷[10]，引起神經元結構、功能異常，根據上述機制，機體自身的抗氧化活性對于保護神經功能具有關鍵性作用[11]。已有研究[12-13]指出，IS患者SOD、CAT、GSH-Px水平明顯降低，且其下降幅度與病情嚴重程度相關。本研究中，治療組SOD、GSH-Px、CAT高于對照組，而MDA低于對照組，證實ELFEF治療能夠減少大鼠腦組織中過氧化物的蓄積和抗氧化酶的消耗并抑制脂質過氧化反應，減輕IS引起的氧化應激，這可能是ELFEF起到神經保護作用的重要機制之一。

隨著醫學治療技術的發展、影像學技術不斷創新和新藥的不斷研發，腦血管病的診斷和治療水平不斷提高，IS患者的存活率較前明顯升高，但其造成的后遺癥，各神經系統的功能障礙隨之成為神經康復的首要難題。IS后遺癥主要包括有肢體運動和(或)感覺障礙、偏盲、失語等，主要影響患者的自理能力、運動能力、認知能力、語言、也理等，嚴重降低患者的生存質量，給患者及家庭造成了極大的經濟負擔和精神負擔。因此，科學有效地治療IS，應盡最大努力保留患者的日常生活活動能力和社會能力，減少并發癥和后遺癥，提高患者的生活質量。已有研究證實，人體中存在的大量帶電離子，可與電磁場發生作用有關。在電磁場作用下其電荷能力發生改變，進一步影響帶電離子的移動速度和排列方式[14]。也有研究表明電磁場所產生的非熱效應能顯著影響細胞膜的通透性，使細胞膜雙脂層形成親水性通路，成為離子、分子等的通道，最終影響細胞間通訊功能，進而導致一系列的生物效應產生[15]。除了在早期采用藥物治療或相關干預外，電磁刺激作為一種非損傷性手段，具有高度穿透能力，長時間連續刺激，無空間限制，具有空間均勻性，相對安全性等特點。與此同時，可控的電磁場可以均勻地對外周和中樞神經系統的目的基因進行精準刺激。彌補了光刺激的不均勻，會發生光吸收和散射的不足，使其更可能成為缺血性腦卒中有效治療手段。本項目探討ELFEF康復對IS患者神經功能缺失恢復的作用及其機制。該機制尚未見研究，具有一定的創新性，在彌補既往相關研究缺陷的同時，為臨床IS的治療提供了新的思路和方法，也為磁場的生物學效應提供了理論依據。

綜上所述，ELFEF治療能夠改善IS大鼠氧化應激，保護神經功能，減輕腦梗死嚴重程度。ELFEF作為非損傷性治療手段，可長期應用，安全性良好，且其操作簡單、價格低廉，可為IS的康復治療提供新的思路，具有積極的臨床價值。