运动康复治疗对局灶脑梗死大鼠脑可塑性影响的实验研究

论文摘要

第一部分经颅磁刺激、运动训练对局灶脑梗死大鼠运动功能恢复的影响目的：探讨经颅磁刺激（TMS）、运动训练对局灶脑梗死大鼠运动功能恢复的影响。方法：试验一：健康雄性SD大鼠应用大鼠大脑中动脉栓塞（MCAO）法制造大鼠局灶性脑梗死模型，将36只造模成功并存活到规定时间的大鼠随机分为自然恢复组、低频低强度经颅磁刺激组（TMS1组）、高频高强度经颅磁刺激组（TMS2组）；分别给予常规饲养、0.5Hz，70％最大输出强度经颅磁刺激和1Hz，100％最大输出强度经颅磁刺激。每次连续刺激30次；每天刺激2遍，共刺激4w。试验二：应用MCAO法制造大鼠局灶脑梗死模型，将48只造模成功并存活到规定时间的大鼠随机分为自然恢复组（A组）、TMS组（B组）、运动训练组（C组）和TMS+运动训练组（D组），每组各12只。分别给予常规饲养、0.5Hz，70％最大输出强度经颅磁刺激、运动训练、0.5Hz，70％最大输出强度经颅磁刺激+运动训练，共4w。观察动物的行为功能恢复情况、副反应和脑组织的病理变化。结果：试验一：治疗后3w利4w时TMS1组和TMS2组Bederson神经功能评分明显低于自然恢复组（P＜0.05），而这两组间Bederson神经功能评分无显著性差异；刺激过程中，TMS1组和TMS2组动物均有惊恐的表现，以TMS2组动物表现更为明显，TMS2组动物刺激过程中有一例出现抽搐，持续约两分钟。试验二：Bederson评分：治疗后3w各治疗组Bederson评分明显高于A组，以D组最为明显（P＜0.01）；治疗后4w，C、D两组Bederson评分明显低于A组，尤以D组最为明显（P＜0.01）。平衡木试验：治疗后2w和3w时，C、D两组评分明显低于A组，尤以D组最为明显（P＜0.01）；治疗后4w时，各治疗组评分明显低于A组（P＜0.01）。治疗2w时D组评分明显低于B组，在治疗4w时D组评分也低于C组。转棒试验：自治疗2w开始，D组评分即明显低于A组，治疗后3w时C组评分也明显低于A组。网屏试验：治疗后1w和2w时C、D组网屏评分明显低于A组，治疗2w时B组评分也明显低于A组。总评分：以上各组指标总评分，治疗1w后各治疗组总评分即明显低于模型对照组；治疗2w后D组总评分即明显低于B组和C组；治疗2w和3w时C组总评分明显明显低于B组。脑组织的病理变化：四组动物缺血4w时HE染色光镜下脑缺血区均见大量神经元缺失、细胞核固缩、裂解，胶质细胞及胶质纤维增生、囊状坏死等。各组大鼠左侧感觉运动皮层区死亡细胞的百分数分别为（31.5％±8.4％）、（33.7％±9.7％）、（32.6％±9.4％）和（33.3％±10.7％），四组相比差异无显著性意义（P＞0.05）。结论：1、0.5Hz，70％最大输出强度和1Hz，100％最大输出强度的TMS对局灶性脑梗死大鼠运动功能恢复均有明显促进作用，二者治疗效果无明显差异，而1Hz，100％最大输出强度的TMS治疗副反应更为明显。2、TMS、运动训练对局灶性脑梗死大鼠运动功能恢复均有明显促进作用，二者联合应用效果更为明显；TMS、运动训练对局灶脑缺血大鼠脑组织病理学无明显影响，治疗4w后大鼠梗死侧感觉运动皮层区死亡细胞的百分数各组无明显差异。第二部分经颅磁刺激、运动训练对局灶脑梗死大鼠缺血周边区生长相关蛋白-43（GAP-43）和突触素（Syp）表达的影响目的：观察经颅磁刺激、运动训练对大鼠大脑中动脉栓塞后缺血周边区生长相关蛋白-43（GAP-43）和突触素（Syp）表达的影响。方法：选择成年健康雄性SD大鼠随机分为正常对照组5只（A组），常规饲养7d取材；其余制造大鼠大脑中动脉栓塞模型（MCAO），将造模成功、符合入选条件并存活的100只大鼠再随机分为自然恢复组（B组）、TMS组（C组）、运动训练组（D组）和TMS+运动训练组（E组），每组各25只，TMS组在MCAO后24h给予TMS治疗，运动训练组在MCAO后24h给予运动训练，TMS+运动训练组在MCAO后24h给予TMS+运动训练；自然恢复组常规饲养；以免疫组化及图像分析技术检测正常对照组及各缺血组脑缺血后1d、3d、7d、14d、28d缺血周边区GAP-43和Syp的表达。结果：正常对照组大鼠在皮质和部分脑区GAP-43均有表达，双侧对称。其中皮质、海马及第三脑室周围灰质GAP-43的免疫活性高于其他部位，呈小点状或细颗粒状沉积。在丘脑及其脑白质区GAP-43表达很低。缺血各组大鼠在纹状体背外侧梗死中心区未见GAP-43表达，梗死周边区GAP-43的免疫活性于缺血后1d即轻度升高，第7d达到高峰，第14d降低，第28d恢复到正常对照组水平；C组、D组和E组动物在7d、14d时脑缺血周边区GAP-43免疫活性明显高于B组，其中E组动物术后3d和7d时脑缺血周边区GAP-43免疫活性明显其余三组。Syp在正常对照组皮层，纹状体及海马处可见表达，Syp阳性物在神经细胞表面排列成环状或半弧形，胞浆中仅有较弱的反应，在神经纤维间排列呈大小不一、不规则团块状，少数沿神经纤维两侧排列呈线状，呈棕黄色；缺血各组梗死灶中心区无明显Syp阳性染色。B组：梗死灶周边区表达于1d表达减少，3d达最低值，7d开始增高但不及正常表达数值，14d、28d表达明显高于正常对照组。病灶对侧对应区表达增加。C组、D组和E组动物在缺血后14d缺血周边区Syp表达明显高于B组，D组和E组动物在缺血后28d缺血周边区Syp表达也明显高于B组。结论：TMS、运动训练可促进大鼠脑梗死后缺血周边区GAP-43和Syp的表达，具有促进突触再建和增强、完善再建突触效能的作用，二者联合应用作用更为明显。第三部分经颅磁刺激、运动训练对大鼠局灶脑缺血后微血管新生的影响目的：观察经颅磁刺激（TMS）、运动训练对大鼠脑缺血周边区血管内皮生长因子（VEGF）表达和毛细血管新生的影响。方法：选择成年健康雄性SD大鼠随机分为正常对照组5只（A组），常规饲养7d取材；其余制造大鼠大脑中动脉栓塞模型（MCAO），将造模成功、符合入选条件并存活的100只大鼠再随机分为自然恢复组（B组）、TMS组（C组）、运动训练组（D组）和TMS+运动训练组（E组），每组各25只，TMS组在MCAO后24h给予TMS治疗，运动训练组在MCAO后1d给予运动训练，TMS+运动训练组在MCAO后1d给予TMS+运动训练；自然恢复组常规饲养；以免疫组化及图像分析技术检测正常对照组及各缺血组脑缺血后1d、3d、7d、14d、28d缺血周边区血管内皮生长因子（VEGF）表达和毛细血管新生情况。结果：正常对照组动物仅见极弱VEGF表达，自然恢复组和各治疗组大鼠缺血周边区脑组织在缺血1d时VEGF开始表达，3d达高峰，此后开始减少，7d时仍有表达，14d时表达基本恢复正常，其对侧非缺血脑组织自缺血1d后亦开始有少量VEGF表达，但明显少于病变侧，7d时表达恢复正常。各时间点VEGF的表达主要集中在梗死灶周围，梗死灶中心仅见少量VEGF蛋白表达。表达细胞主要为神经胶质细胞，其次为神经细胞及血管周围。3d和7d时治疗各组VEGF在缺血周边区的表达明显高于B组，以E组最为明显，14d时E组VEGF表达明显高于B、C、D组，差别有显著性意义，Ⅷ因子免疫组织化学染色结果显示，微血管形态不规则，管腔由染成棕黄色的内皮细胞围成。C、D、E组动物缺血14d和28d时缺血周边区可见较多散在的单个内皮细胞，而A、B两组动物相应部位仅见少量散在的单个内皮细胞。微血管计数：缺血14d和28d时缺血周边区模型组和各治疗组明显多于正常对照组，差异有显著性意义；而E组28d时缺血周边区微血管计数明显多于相应时间的B组，差异有显著性意义；虽然缺血14d和28d时C、D组缺血周边区微血管计数均多于B组，但差别无显著性意义。结论：TMS、运动训练可促进大鼠脑梗死后缺血周边区VEGF的表达上调，二者联合作用更为明显；大鼠脑梗死后缺血周边区有代偿性毛细血管新生，TMS+运动训练可促进这种代偿性微血管新生。第四部分经颅磁刺激、运动训练对脑梗死大鼠健侧感觉运动皮层锥体细胞树突和突触结构的影响目的研究经颅磁刺激（TMS）和运动训练对脑梗死后大鼠健侧感觉运动皮层锥体细胞树突和突触结构的影响，为TMS和运动训练应用于脑梗死的康复治疗提供理论依据。方法选择成年健康雄性SD大鼠制造大鼠大脑中动脉栓塞模型（MCAO），将造模成功、符合入选条件并存活的32只大鼠再随机分为自然恢复组（A组）、TMS组（B组）、运动训练组（C组）和TMS+运动训练组（D组），每组各8只，TMS组在MCAO后24h给予TMS治疗，运动训练组在MCAO后24h给予运动训练，TMS+运动训练组在MCAO后24h给予TMS+运动训练；自然恢复组常规饲养；各组于治疗后4w取材。观察动物健侧感觉运动皮层锥体细胞树突和突触结构的变化。结果与A组相比，治疗4w后各组突触界面曲率增加，突触后致密物（PSD）厚度增加、突触间隙变窄，差异具有非常显著性意义（P＜0.05或0.01）；与A组相比，C组和D组穿孔突触比例增加；而D组突触间隙明显窄于B组和C组。经过4w TMS、运动训练后动物健侧感觉运动皮层区锥体细胞树突总长度、一级数突分支和单位长度树突的树突棘密度较自然恢复组明显增加（P＜0.05或0.01）；其中D组树突总长度、一级数突分支和单位长度树突的树突棘密度明显高于B、C组，差异有显著性意义（P＜0.05或0.01）。结论TMS和运动训练治疗可以改善脑缺血大鼠的神经功能，并导致健侧树突和突触结构参数的改变，使未受损侧感觉运动皮层锥体细胞树突总长度、分枝数和树突棘突密度增加，突触界面曲率增大、PSD厚度增加，突触间隙变窄而使健侧突触传递功能增强，表明了TMS和运动训练促使健侧脑的代偿作用。

论文目录

• 一、中文摘要
• 二、英文摘要
• 三、论文正文 运动康复治疗对局灶脑梗死大鼠脑可塑性影响的实验研究
• 第一部分:经颅磁刺激、运动训练对局灶脑梗死大鼠运动功能恢复的影响
• 第二部分:经颅磁刺激、运动训练对局灶脑梗死大鼠缺血周边区生长相关蛋白-43（GAP-43）和突触素（Syp）表达的影响
• 第三部分:经颅磁刺激、运动训练对大鼠局灶脑缺血后微血管新生的影响
• 第四部分:经颅磁刺激、运动训练对脑梗死大鼠健侧感觉运动皮层锥体细胞树突和突触结构的影响
• 结论
• 四、综述
• 五、英文缩略词表
• 六、附录:攻读博士学位期间发表的文章
• 七、致谢