极低频电磁场治疗对缺血性脑卒中大鼠的神经保护作用及其机制*

欧阳葵 梁培日 吴挺国 周德聪 陈 增 周经霞

海南省老年病医院老年医学科，海南省海口市 571100

缺血性脑卒中(Ischemic stroke，IS)是因脑血管循环障碍造成脑组织损伤或坏死的一类疾病的总称。当脑血管发生狭窄、闭塞，可导致神经细胞坏死、凋亡，诱发神经功能障碍，其致死、致残率较高，极大影响患者生活质量。科学有效地治疗IS，减少并发症和后遗症，提高患者的生活质量，具有重大的意义和价值。如何运用科学有效的治疗方法预防和治疗IS发病后各种功能障碍问题，最大限度提高IS患者的日常生活活动能力、运动功能及神经功能恢复有很大的探讨价值。氧化应激损伤是IS的重要病理损伤机制，控制氧化应激损伤具有积极的神经保护作用，是当前研究的热点问题[1]。极低频电磁场(ELFEF)是应用较广的一种物理治疗手段，可有效减轻炎症、消除水肿、减少细胞凋亡、刺激干细胞增殖，促进组织再生[2-3]。本研究通过建立大鼠模型，探讨极低频电磁场康复对IS大鼠神经功能的积极保护作用，为IS治疗提供新的思路，现总结如下。

1 材料与方法

1.1 实验动物 清洁级成年SD雄性大鼠48只，7～8周龄，体重250～280g；手术前于本实验室动物房适应性饲养1周，随机分为3组：空白组(假手术组)、对照组(IS组)、治疗组(ELFEF治疗)，每组16只。

1.2 方法

1.2.1 大鼠模型制备：采用大鼠大脑中动脉栓塞模型(MCAO)模拟脑缺血再灌注损伤。参照Longa等方法。造模成功标准：(1)刺激大鼠右侧肢体，可观察到回缩迟钝或消失；(2)爬行时躯体呈现右倾状态；(3)提尾倒悬，可观察到右上肢朝胸前部屈曲；(4)左肢呈霍纳氏征；或右肢瘫痪。排除出现下列情况者：(1)神经学症状评分不足2分；(2)24h后CT检查发现蛛网膜下腔出血；(3)手术出血严重；(4)在观察时相点前死亡。

1.2.2 ELFEF治疗：磁场频率为5Hz，感应强度0～140mT连续可调。将治疗组暴露磁感强度调为140mT，暴露时间为5h，连续暴露30d。大鼠可在电磁场中自由活动干预前后肛温升高不超过0.2℃。空白组和对照组不进行ELFEF暴露。

1.3 评价标准 在第30天暴露结束后测评下列指标：(1)神经功能：参考Zea-Longa 评分[4]，0分：无症状；1分：提起大鼠尾巴，可观察到其左前肢屈曲，不能伸展；2分：能够行走，但存在追尾、向左侧划圈症状；3分：躯体左倾，无法正常行走；4分：完全无法行走或昏迷。(2)脑梗死体积：处死大鼠后断颈迅速取出整脑，将脑组织存放在-20℃环境中，大约0.5h，切片置入2% TTC溶液中，温度设置为37℃，避光孵育持续0.5h，4%多聚甲醛固定后第2天摄照，应用Image J图像系统进行分析。脑梗死体积(mm3)=(患侧面积均值总和-对侧面积均值总和)×梗死脑组织厚度。(3)脑组织含水量：取出脑组织，彻底清除硬脑膜、血渍等，用电子分析天平测量脑组织质量，测量结果为湿质量。然后将脑组织置于105℃烤箱，72h后取出称重，其重量为干质量。脑组织含水量=(湿质量-干质量)/湿质量×100%。(4)生化指标：检测大鼠脑组织超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)水平。

2 结果

2.1 神经功能与梗死严重程度 三组神经功能评分、脑梗死体积、脑组织含水量显示：空白组<治疗组<对照组(P<0.05)，见表1。

表1 三组神经功能、脑梗死体积与脑组织含水量比较

2.2 脑组织生化指标 三组SOD、GSH-Px、CAT显示：治疗组>对照组(P<0.05)，而治疗组与空白组间无显著差异(P>0.05)；三组MDA显示：空白组<治疗组<对照组(P<0.05)，见表2。

3 讨论

表2 三组脑组织生化指标比较

IS发病后大脑神经元发生凋亡，造成突触结构出现病理变化，诱发神经递质异常分泌，从而引起一系列相关症状，包括认知、运动等功能出现障碍，还包括大脑皮层、海马等部位的胆碱能神经元的缺失和功能异常[5]。以往关于电磁场生物效应的基础研究提示，生命体的功能与低频电磁场存在一定的关联性、协同性以及与频率时间相关的特性。大量研究还证实，电磁场具有消炎消肿、减轻疼痛、促进组织再生等功效，同时对干细胞的增殖、发育、分化等具有积极促进作用[6-7]。ELFEF能够改变人体内离子流动方向，同时影响血液流变，刺激血管扩张，促进血循环加快，改善局部组织微环境[8]。因此，笔者认为ELFEF治疗对于IS康复具有积极作用，但其具体机制还有待深入探讨。

本研究通过线栓法构建IS大鼠模型，观察ELFEF治疗对IS大鼠的作用效果，结果显示，治疗组、对照组神经功能评分、脑梗死体积、脑组织含水量均比空白组明显增高，表明IS造模对大鼠脑组织及功能造成损害，但治疗组上述指标均低于对照组，证实ELFEF治疗可减轻IS大鼠脑组织损伤，对于IS大鼠的神经功能具有积极保护作用。

为进一步探讨ILFEF发挥治疗作用的具体机制，本研究检测了大鼠的氧化应激指标。IS涉及多种损伤机制，其中引起神经元凋亡的最重要、最核心原因可能为氧化应激导致的级联瀑布反应[9]。在氧化应激状态下，活性氧水平异常升高，使大量自由基生成，使抗氧化酶大量失活并最终消耗殆尽，造成内源性抗氧化防御机制完全崩溃，而过量的自由基对脂质、蛋白质及核酸的损坏作用使神经元细胞受到氧化性损伤[10]，引起神经元结构、功能异常，根据上述机制，机体自身的抗氧化活性对于保护神经功能具有关键性作用[11]。已有研究[12-13]指出，IS患者SOD、CAT、GSH-Px水平明显降低，且其下降幅度与病情严重程度相关。本研究中，治疗组SOD、GSH-Px、CAT高于对照组，而MDA低于对照组，证实ELFEF治疗能够减少大鼠脑组织中过氧化物的蓄积和抗氧化酶的消耗并抑制脂质过氧化反应，减轻IS引起的氧化应激，这可能是ELFEF起到神经保护作用的重要机制之一。

随着医学治疗技术的发展、影像学技术不断创新和新药的不断研发，脑血管病的诊断和治疗水平不断提高，IS患者的存活率较前明显升高，但其造成的后遗症，各神经系统的功能障碍随之成为神经康复的首要难题。IS后遗症主要包括有肢体运动和(或)感觉障碍、偏盲、失语等，主要影响患者的自理能力、运动能力、认知能力、语言、也理等，严重降低患者的生存质量，给患者及家庭造成了极大的经济负担和精神负担。因此，科学有效地治疗IS，应尽最大努力保留患者的日常生活活动能力和社会能力，减少并发症和后遗症，提高患者的生活质量。已有研究证实，人体中存在的大量带电离子，可与电磁场发生作用有关。在电磁场作用下其电荷能力发生改变，进一步影响带电离子的移动速度和排列方式[14]。也有研究表明电磁场所产生的非热效应能显著影响细胞膜的通透性，使细胞膜双脂层形成亲水性通路，成为离子、分子等的通道，最终影响细胞间通讯功能，进而导致一系列的生物效应产生[15]。除了在早期采用药物治疗或相关干预外，电磁刺激作为一种非损伤性手段，具有高度穿透能力，长时间连续刺激，无空间限制，具有空间均匀性，相对安全性等特点。与此同时，可控的电磁场可以均匀地对外周和中枢神经系统的目的基因进行精准刺激。弥补了光刺激的不均匀，会发生光吸收和散射的不足，使其更可能成为缺血性脑卒中有效治疗手段。本项目探讨ELFEF康复对IS患者神经功能缺失恢复的作用及其机制。该机制尚未见研究，具有一定的创新性，在弥补既往相关研究缺陷的同时，为临床IS的治疗提供了新的思路和方法，也为磁场的生物学效应提供了理论依据。

综上所述，ELFEF治疗能够改善IS大鼠氧化应激，保护神经功能，减轻脑梗死严重程度。ELFEF作为非损伤性治疗手段，可长期应用，安全性良好，且其操作简单、价格低廉，可为IS的康复治疗提供新的思路，具有积极的临床价值。