不同强度磁场对大鼠外周神经瘢痕形成的影响

周 成，姜源涛，薛金伟，张 珂，张志军，陈红刚，杜琳喆，刘双立

（1. 河北大学，河北 保定 071000； 2. 河北大学附属医院，河北 保定 071000；3. 定兴县医院，河北 定兴 072650；4. 望都县医院，河北 望都 072450；5. 涞源县医院，河北 涞源 074100；6. 中国人民解放军第 252 医院，河北 保定 071000）

不同强度磁场对大鼠外周神经瘢痕形成的影响

周 成1，姜源涛2，薛金伟2，张 珂2，张志军3，陈红刚4，杜琳喆5，刘双立6

（1. 河北大学，河北 保定 071000； 2. 河北大学附属医院，河北 保定 071000；3. 定兴县医院，河北 定兴 072650；4. 望都县医院，河北 望都 072450；5. 涞源县医院，河北 涞源 074100；6. 中国人民解放军第 252 医院，河北 保定 071000）

目的 实验旨在观察磁场干预对大鼠外周神经损伤后神经瘢痕形成过程的影响。方法 选用清洁SD大鼠80只，均对其行左侧坐骨神经卡压术，造成神经损伤，术后随机分4组，对照组1组，实验组3组，实验组分别给予0.2 mT、0.6 mT、1.5 mT强度磁疗，60 min/d，21 d后测量坐骨神经功能指数（SFI），之后取材，进行Ⅰ型胶原纤维免疫组织化学染色、透射电镜观察，并对实验资料进行统计学处理。结果 实验组较对照组神经功能指数更接近正常；神经损伤处Ⅰ型胶原纤维增生少，髓鞘板层厚且走行规则。结论 磁场干预可以明显抑制神经瘢痕的形成，促进神经再生及其功能恢复。

磁场；神经损伤；神经瘢痕；胶原纤维

在周围神经损伤后，施加磁场干预可促进神经的修复及其传导功能的恢复[1-4]。神经损伤的修复亦是神经瘢痕的形成过程[5]。有研究表明在组织损伤后施加磁场可对其瘢痕形成起到抑制作用，减少瘢痕形成[6]。由此可见，磁场促进神经修复可能与其抑制神经瘢痕的形成有关，但机理尚不明确，鲜有相关的研究报导。设置磁场干预神经瘢痕的实验，观察周围神经损伤后，磁场对神经瘢痕的影响。

1 材料与方法

1.1 实验对象

SD大鼠80只。

1.2 模型制作

用盐酸氯胺酮按120 mg/kg剂量对大鼠行腹腔内麻醉、备皮、消毒，行左侧臀大肌手术切口，游离并显露左侧坐骨神经。在坐骨结节远端、坐骨神经分支近端，用显微血管钳夹住坐骨神经，卡扣合实30 s，造成坐骨神经卡压伤。用9-0无创尼龙线于卡压处做标记，清洗并逐层缝合伤口，待实验观察所需。

1.3 磁场治疗设备

一康YK-5000磁疗系统。

1.4 分组

将80只大鼠随机分为对照组、0.2 mT组、0.6 mT组、1.5 mT组，每组20只。各组均按上述坐骨神经损伤模型施行手术。对照组不进行干预，实验组术后分别给予强度0.2 mT、0.6 mT、1.5 mT，频率20 Hz的磁疗，60 min/d，21 d后观察。

1.5 观察指标

1.5.1 坐骨神经功能指数（SFI）

制作长50 cm、宽6 cm、高6 cm的硬纸盒，将与盒底等长等宽的白纸铺于盒内。大鼠双后肢用墨汁染色，范围双踝关节至双足。使大鼠自行在纸盒两端行走，观察每侧后肢留下的足印（7～8个即可）。对于每只大鼠的正常足足印（Z）和损伤足足印（S），选择清晰的印迹测量3个指标：A （足印长度）；B（足印宽度）；C（中间三趾宽度）。通过Bain公式：SFI=109.5（SB-ZB）/ZB - 38.3（SA-ZA）/ ZA+13.3（SC-ZC）/ZC - 8.8计算得出实验数据（SFI 0为正常，-100为完全损伤）。

1. 5. 2 Ⅰ型胶原免疫组化染色

颈椎脱位法处死SD大鼠后暴露其两侧的坐骨神经，以尼龙线标记处为中心取材，得坐骨神经1.0 cm，余备用，经福尔马林液固定—乙醇梯度脱水—二甲苯透明—石蜡包埋—切片—SABC法染色—DAB显色—脱水封片，光学显微镜下观察。

1.5.3 透射电镜

按上法以坐骨神经尼龙线标记处为中心取材，并制成2 mm×1 mm×1 mm大小，常规标本处理，透射电镜观察。

1.6 图像分析

Ⅰ型胶原纤维免疫组化切片通过Image-pro plus 6.0软件进行图像分析，然后以百分比的形式得出Ⅰ型胶原纤维占组织中的比例。

1.7 统计学处理

所得数据应用SPSS 17.0软件处理，单因素方差分析，数据结果以x±s来表示，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 坐骨神经功能指数(SFI)

治疗21 d后各组SFI测量结果见表1。各组间差异均有统计学意义（P＜0.01）。实验组疗效优于对照组（q=102.681、137.957、59.694，均P＜0.01）；0.6 mT组优于0.2 mT组（q=35.277，P＜0.01）、2组均优于1.5 mT组（q=78.263、42.986，均P＜0.01）。

表1 各组治疗21 d后SFI 比较

表1 各组治疗21 d后SFI 比较

每 2 组比较，均P＜0.01。

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2.2 Ⅰ型胶原纤维免疫组化染色

镜下可见染色后Ⅰ型胶原纤维呈黄褐色。对照组较实验组黄褐色胶原在卡压标记处增生明显，甚至有少量胶原团块形成，而神经纤维稀疏，组织间又大量空泡变性存在。见图1。实验组较对照组胶原纤维含量较少，神经纤维分布广泛、排列整齐，鲜有空泡样变性。见图2。且上述表现0.6 mT组显著，0.2 mT组次之，1.5 mT组表现与对照组接近。

图1 对照组 Ⅰ型胶原纤维免疫组化染色 100×

图2 0.6 mT组 Ⅰ型胶原纤维免疫组化染色 100×

2.3 透射电镜

电镜下观察见对照组较实验组有髓神经纤维界限不清、排列紊乱，胶原纤维增生明显，周围髓鞘大多变形肿胀，少量新生髓鞘出现变性再生，甚至脱髓鞘表现。见图3。实验组较对照组有髓神经纤维界限清晰、排列整齐，髓鞘板层可见结构良好，组织间胶原纤维含量少，鲜有髓鞘变形及脱髓鞘表现。见图4。且0.6 mT组优于0.2 mT组、优于1.5 mT组。

图3 对照组透射电镜观察 2 500×

图4 0.6 mT组透射电镜观察 2 500×

2.4 图像分析

Ⅰ型胶原纤维在损伤处面积百分比见表2。各组间差异均有统计学意义（P＜0.01）。对照组Ⅰ型胶原纤维增生较实验组增多（q=27.443、35.284、13.722，均P＜0.01）；1.5 mT组增生多于0.2 mT组（q=13.722，P＜0.01），2组均多于0.6 mT组（q=13.722、7.840，均P＜0.01）。

表2 各组Ⅰ型胶原纤维在损伤处面积百分比()

表2 各组Ⅰ型胶原纤维在损伤处面积百分比()

每 2 组比较，均P＜0.01。

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3 讨论

3.1 周围神经瘢痕的形成机制

周围神经损伤后多种原因造成局部神经血流中断及轴浆运输受阻，该处神经纤维发生脱髓鞘改变，进而束间结缔组织大量增生，瘢痕组织由此形成。外界损伤等刺激可使成纤维细胞活化并大量增殖。成纤维细胞是产生瘢痕的主体细胞，通过产生大量的胶原蛋白（胶原蛋白是形成细胞外基质的主要成分），分泌到细胞外形成细胞外基质，导致瘢痕的产生[7-8]。胶原的合成与降解都要靠细胞因子进行调节。其中表皮生长因子（EGF）、血小板源性生长因子（PDGF）和碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）都可以抑制胶原纤维的增殖，且EGF和bFGF可以抑制瘢痕组织中胶原蛋白合成，bFGF还可以减少胶原蛋白的沉积。有研究发现，转化因子β（TGF-β）可以激活成纤维细胞使其不受生长因子的调控而过度增殖，进而促进胶原蛋白的产生和分泌使细胞外基质沉积，同时抑制基质的降解，导致瘢痕形成[9]。周围神经瘢痕形成过程中，涉及局部血流与运输、成纤维细胞增生与分泌、胶原蛋白形成胞外基质（ECM）及细胞因子调控等多种因素，是多因素相互作用的复杂过程，并非某一因素的单独作用。

3.2 磁场应用的理论依据

磁场非热生物效应外加磁场产生的电磁效应可使细胞内外离子交换的速度加快[10]，细胞代谢增强，这样可以促进炎性渗出物的吸收，同时加速损伤组织的修复，抑制瘢痕粘连。磁场产生微电流人体的体液是电解质溶液，属于导体，当血管和血流运动，对磁力线产生切割时，就会产生微电流。微电流可以影响体内生物电活动，改变膜电位[11]，增强细胞膜的通透性，促进细胞内外物质交换，最终抑制瘢痕粘连。 磁场影响信息传递微电流的产生，改变膜电位，离子通道的活性也随之改变，从而改变细胞信息传递[12]，使成纤维细胞内胶原蛋白的合成和分泌障碍，进而抑制瘢痕形成。

3.3 相关研究

采用0.6 mT旋转作用于小鼠背部创伤模型，频率0～20 Hz可调[13]。研究发现：（1）磁场能提高小鼠的创伤愈合速度和愈合质量，抑制瘢痕粘连；（2）磁场生物效应与磁场的多种因素有关，强磁场的生物效应由于弱磁场；旋磁效应优于恒磁[14]，适当延长磁疗时间效果更加明显。有关研究不同频率脉冲电磁场对大鼠坐骨神经损伤干预的影响[15]，其实验表明脉冲电磁场（PEMF）对外周神经修复具有正面作用。PEMF的频率是重要影响因素，选择不同的频率作用，神经修复的效果也不同，选择合适频率的PEMF对外周神经损伤修复的预后产生关键影响。

然而，也有不同结果得出。强度为1.5 mT的PEMF，选用大于10 Hz的几种频率，治疗大鼠坐骨神经损伤模型。结果发现PEMF对神经恢复几乎没有帮助[15]。可以看出，磁场对神经组织的作用与其频率及强度等有关，不存在正相关性；在相同的磁场强度、干预时间下，选择2 Hz可能效果最佳，这些都为用于临床治疗提供了依据。

磁场对促进创伤修复、抑制瘢痕粘连有明显作用，而磁场对神经损伤修复及其功能恢复同样也有促进作用。影响神经恢复的重要原因就是损伤后形成的神经瘢痕，瘢痕的大小直接影响到神经功能的预后。本实验表明，磁场对神经修复的促进作用与磁场对神经瘢痕的影响、抑制神经瘢痕粘连有密切关系，在同种磁场，相同频率和作用时间下，磁场强度在一定范围内增大对瘢痕形成的影响更明显，但强度过大时，其影响可能大大削弱[16]，0.6 mT可能是对大鼠坐骨神经损伤作用的最佳磁场强度。同时，不同种类的磁场对神经恢复的作用不同、对瘢痕形成的影响亦不同；同种磁场，所选频率不同，作用时间不同，其影响亦不同，他们之间的关联目前尚不清楚，这些都值得去进一步研究，为日后的临床应用提供参考和依据。

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（责任编辑：高艳华）

Effects of different intensity of magnetic field on peripheral nerve scar formation in rats

ZHOU Cheng1, JIANG Yuantao2, XUE Jinwei2, ZHANG Ke2, ZHANG Zhijun3, CHEN Honggang4, DU Linzhe5, LIU Shuangli6
(1. Hebei University, Baoding 071000, China; 2. Affiliated Hospital of Hebei University, Baoding 071000, China; 3. Dingxing County Hospital, Dingxing 072650, China; 4. Wangdu County Hospital, Wangdu 072450, China; 5. Laiyuan County Hospital, Laiyuan 074100, China; 6. The 252 Hospital of PLA, Baoding 071000, China)

Objective To observe how magnetic field interference effect on nerve scar formation after nerve injury in rats. Methods 80 SD rats were implemented left sciatic nerve entrapment surgery, with nerve damaged. After surgery, the rats were randomly divided into four groups: 1 control group and 3 experimental groups. Experimental groups were respectively given 0.2 mT's, 0.6 mT's, and 1.5 mT's intensity magnetic therapy, 60 min/d. Sciatic nerve function index measurement (SFI) was tested in 21 days. After drawn, the samples were applied, type collagen fibers immunohistochemical staining, transmission electron microscope and experimental data statistics processing were performed. Results Compared with the control group, the experimental group was closer to normal in nerve function index, with less, type collagen fibers hyperplasia in Nerve lesions, thicker myelin sheath and line rules walking. Conclusion Magnetic field interference can significantly inhibit scar formation, promote nerve regeneration and functional recovery.

magnetic field; nerve injury; nerve scar; collagen fiber

R36

A

1674-490X(2014)06-0005-05

2014-11-20

周成（1988—），男，河北保定人，在读硕士，主要从事周围神经损伤临床与基础研究。E-mail: 635671978@qq.com

薛金伟（1978—），男，河北保定人，副主任医师，博士，研究生导师，主要从事周围神经损伤临床与基础研究。E-mail: xuexueisen@sohu.com