脊髓损伤经神经途径排便功能重建后脑重塑机制的实验研究

Spinal cord injury (SCI) could result in dysfunction of motor, sensation, urination and defecation below the level of the injury. Bowel dysfunction becomes increasingly prominent following the advancement of treatment to urinary dysfunction. In the previous research by our group, a reflex pathway for defecation was reconstructed by nerve transfer. However, the mechanisms of brain plasticity after reconstruction of the new reflex pathway remain unclear. Rats are chosen as the research animal in this study. By using trans-synaptic retrograde neural tracing, transcranial magnetic stimulation (TMS) and 7.0T fMRI , the changes of the central nervous system controlling defecation (paracentral lobule, hypothalamus and brainstem) will be detected. Cholinergic neurotransmitter in the nucleus will be detected dynamically by brain double-site microdialysis combined with high performance liquid chromatography. Meanwhile, expression of class I major histocompatibility complex (MHCI), NF-κB p65, inhibitory factor IκB, protein kinase M ζ (PKMζ) and protein kinase C λ (PKCλ) in corresponding brain functional area will also be tested. In this way, the molecular mechanism and signal pathway underlying artificial reflex pathway reconstruction will be explored with the aspects of neurotransmitter, immunological network and signal pathway, which may provide experimental basis for patients with SCI to achieve autonomic defecation.

脊髓损伤可导致损伤平面以下运动、感觉障碍以及排尿排便功能障碍。随着对泌尿系统处理方法的进步，使肠道功能障碍的影响日益突出。本课题组在前期研究中，应用神经移位建立了生理排便反射通路。但是新的生理反射通路建立后大脑重塑的机制尚不明确。本研究拟以大鼠为研究对象，通过跨突触逆行示踪、经颅磁刺激、7.0T功能磁共振成像等方法，来观测排便高级中枢——旁中央小叶，丘脑下部及脑干在人工反射通路修复前后的迁移变化规律；并通过脑双位点微透析结合高效液相色谱分析，动态监测神经核团内胆碱类神经递质的含量变化；并测定I型主要组织相容性复合体（MHCI），NF-κB p65及其上游抑制因子IκB，以及蛋白激酶PKMζ、PKCλ在相关脑功能区的表达，进而从神经递质、免疫网络及信号通路等角度来探讨人工排便反射通路修复术后大脑重塑的可能机制，从而可望为临床上脊髓损伤患者实现自主排便奠定实验基础。

脊髓损伤可导致损伤平面以下运动、感觉障碍以及排尿排便功能障碍。随着对泌尿系统处理方法的进步，使肠道功能障碍的影响日益突出。为解决这一困扰无数患者的难题，本课题组借鉴神经根移位重建膀胱功能的思路，建立排便重建模型。且前期已通过神经电生理、PRV逆行示踪、神经根电刺激等手段验证该神经通路的有效性。在此基础上，本课题进一步深入探讨了神经移位术后，排便功能主要靶器官——直肠的系列结构改变，并通过跨突触逆行示踪、7.0T功能磁共振成像等方法，来观测排便高级中枢——旁中央小叶，丘脑下部及脑干在人工反射通路修复前后的迁移变化规律；并通过脑双位点微透析结合高效液相色谱分析，动态监测神经核团内相关神经递质的含量变化，并测定I型主要组织相容性复合体（MHCI），NF-κB p65及其上游抑制因子IκB，以及蛋白激酶P KMζ、PKCλ在相关脑功能区的表达。结果显示，参与排便的主要靶器官——直肠的结构在人工反射通路修复前后发生显著的改变，为排便功能的恢复奠定了结构基础；且在此过程中，排便高级中枢亦发生脑功能的重塑、迁移，相关神经递质、免疫网络及信号通路均参与其中且起重要作用，因此本研究结果有望为临床上脊髓损伤患者实现自主排便奠定实验基础。