强制性运动疗法对脑缺血后神经发生的影响

曲慧玲 赵传胜

目前强制性运动疗法(constraint-induced movement therapy,CIMT)广泛地应用于康复领域, 并被证实能够有效地促进肢体功能恢复［1］。以往的研究表明, CIMT能够促进脑功能重组,从而改善患侧肢体的功能［2］。近年来研究发现, CIMT还能引起中枢神经系统结构的改变［3］。然而关于CIMT发挥作用的具体机制尚不清楚, 本次研究主要探讨CIMT是否通过促进脑缺血的神经发生发挥作用的。报告如下。

1 材料与方法

1.1 材料 成年雄性(200～250 g)Wistar大鼠由辽宁长生生物技术有限公司购得。所有动物实验操作程序符合中国医科大学伦理委员会管理条例。随机将18只大鼠分为正常组、缺血组及CIMT组(缺血后给予强制性运动组), 各6只。

1.2 方法

1.2.1 大鼠脑缺血模型的制备 采用颅内注射表达内皮素-1(ET-1)的方法制作脑缺血模型。根据大鼠脑解剖图谱,用立体定位的方法将ET-1注射到大鼠大脑皮质的运动区及纹状体区域以形成局部脑缺血。

1.2.2 大鼠强制运动模型 将上部的躯干及同侧的前肢紧靠胸骨在石膏绷带内放置于一个自然回缩的姿势。

1.2.3 BrdU标记 在脑缺血术5～6 d, 向腹腔内注射5-溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)100 mg/kg标记新生细胞。

1.2.4 免疫荧光染色 采用自由漂浮法进行免疫荧光单标及双标染色。

1.3 统计学方法 采用SPSS22.0统计学软件进行数据统计分析。计量资料以均数±标准差表示, 采用t检验验。P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 CIMT对侧脑室神经发生的影响 脑缺血后4周, 每高倍视野(20倍)缺血组侧脑室下区BrdU/DCX双染阳性细胞(27.2±2.2)多于正常组的(15.5±1.6), 差异有统计学意义(P＜0.01), CIMT组侧脑室下区的双染阳性细胞(52.8±3.3)多于缺血组的(27.2±2.2), 差异有统计学意义(P＜0.01)。见图1。

2.2 CIMT对海马神经发生的影响 脑缺血后4周, 每高倍视野(20倍)缺血组海马齿状回BrdU阳性细胞数(19.3±2.6)明显多于正常组的(7.8±1.4), 差异有统计学意义(P＜0.01),CIMT组海马齿状回的BrdU阳性细胞(33.5±2.8)多于缺血组的(19.3±2.6), 差异有统计学意义(P＜0.01)；CIMT组与缺血组BrdU/NeuN双染阳性细胞数比较差异无统计学意义(P＞0.05)。见图2。

图1 脑缺血后4周大鼠侧脑室下区新生神经细胞的增殖情况

图2 脑缺血后4周大鼠海马成熟神经细胞的增殖情况

3 讨论

CIMT是基于习得性废用理论的一种康复治疗方法。许多研究使用神经影像学技术证实CIMT可以促进卒中病人患侧肢体功能的恢复。然而关于CIMT促进脑功能改变的组织学基础的相关研究较少。

本次研究发现脑缺血后第4周大量新生的神经前体细胞会从侧脑室产生并向梗死区域周围迁移, 同时海马新生细胞的数量也明显增多。而脑缺血后的第7天进行为期3周的CIMT后能够促进侧脑室下区产生更多的神经前体细胞, 同时海马新生的细胞数量增多。

以往的研究表明脑缺血后侧脑室下区会产生大量的神经前体细胞, 这与之前的研究一致。而在脑缺血后的3周的CIMT可能通过改善了脑缺血后的微环境进一步促进了侧脑室下区新生神经细胞的增殖, 从而揭示了CIMT在临床促进功能康复的分子机制。

脑缺血还能够引起海马齿状回的新生神经细胞的增殖［4］, 增殖后大量的新生神经细胞死亡，而存活的细胞将迁移分化为成熟的神经细胞，而本次研究发现，脑缺血后大量的新生细胞（BrdU阳性细胞）产生，但这些细胞却很少分化为成熟的神经细胞（NeuN阳性细胞），而CIMT后发现BrdU阳性细胞进一步增多，说明CIMT能够进一步促进新生细胞的产生，但同样并没有促进新生的神经细胞向成熟的神经细胞分化（图2.C）［5］。这可能是其发挥作用的分子机制，本次研究也将为脑梗死的临床康复提供新的干预靶点。