卒中后运动系统跨突触变性机制和重复磁刺激干预研究

Rehabilitation is the most important way to improve function of motor system after stroke. Recovery of neuronal and axonal transmission, experience-dependent learning within partially spared tissue, activity-dependent representational plasticity, and compensation by new behavioral strategies may account for much of this improvement. While there is less study about trans-synaptic degeneration of lower motor neuron after acute upper motor neuron injuries, which may affect outcome of stroke. Repetitive trans-cranial magnetic stimulation has significant effect on exciting of cortex. Whether exciting upper motor neuron with rTMS can prevent lower motor neuron from trans-synaptic degeneration remain unclear. This research focused on trans-synaptic degeneration in motor system after stroke. The clinical electrophysiology, cellular electrophysiology, pathology and histochemistry will be studied in different group including controls, repetitive trans-cranial magnetic stimulation and trans-cervical magnetic stimulation in SD mouse with middle cerebral artery occlusion, to explore the mechanism and the therapeutic effect of r-TMS in trans-synaptic degeneration of lower motor neuron after stroke.

运动系统损害是导致卒中患者致残的主要原因之一，康复治疗对于功能的恢复至关重要。脑的可塑性和功能重组是神经康复治疗的主要理论依据，而急性上运动神经元损伤后，跨突触变性导致的下运动神经元损害一直未受重视，这种改变对卒中后康复的影响仍有待进一步研究。既往研究显示，在不同刺激条件下，重复经颅磁刺激技术对于皮层兴奋性具有不同的调节作用，当采用重复磁刺激兴奋上运动神经元时，是否能够预防跨突触变性的产生、提高康复效果，国内外均缺乏相关研究资料。本研究从运动系统跨突触变性角度入手，利用SD大鼠大脑中动脉脑梗死模型，比较对照组、经颅重复磁刺激组、经颈部重复磁刺激组在不同频率刺激后的差异，从神经电生理、细胞电生理以及病理组化角度，观察卒中后运动系统跨突触变性的表现和发生机制，以及重复磁刺激在预防运动系统跨突触变性中的作用，希望为卒中后康复理论提出新的思路。

本课题初步观察了在大脑中动脉栓塞(occlusion of the middle cerebral artery，MCAO)脑卒中SD大鼠，当上运动神经元受损导致肢体瘫痪后，腰段脊髓前角运动神经元电生理和病理组织学改变的特点。本研究发现，进行电生理测定时，在卒中发生后第7天，与健侧相比，患侧坐骨神经复合肌肉动作电位（compound muscle action potential, CMAP）波幅下降，运动单位数目（motor unit number estimation, MUNE）明显减少；而在发病前、发病第1天和第14天，两侧比较CMAP波幅和MUNE均无差别。有15.4%的卒中大鼠出现异常自发电位，主要见于残疾严重的大鼠，异常自发电位在发病第1天时即可出现，但在7天后随诊时即消失。在健侧均未记录到异常自发电位。脊髓前角细胞病理学研究发现，在卒中后24小时，Bcl-2和Bax染色阳性前角运动神经元数目明显高于对照组和卒中后7天组、14天组。而Neun阳性前角运动神经元数目在各组之间并无明显差异。提示卒中发生后出现上运动神经元损害时，尽管可以诱发下运动神经元凋亡的启动和抑制过程，但并未造成前角运动神经元细胞明显的变性坏死。上述结果提示，在卒中后，存在前角细胞跨突触变性改变过程，可能主要影响了前角细胞的生理功能改变，但并未导致明显的下运动神经元坏死。肌电图的看到的异常自发电位以及CMAP波幅的下降，MUNE的减少，以及随诊之后较快恢复，也提示电生理的改变并非源于前角细胞变性坏死，而可能是生理功能的异常，导致其所支配的肌纤维细胞兴奋性出现改变，以及有功能的运动单位数目减少。随着康复过程的代偿恢复，这种电生理异常现象在2周左右时消失。本研究初步显示，瘫痪肢体的严重程度和距离瘫痪出现的时间是影响跨突触变性的主要因素。由于重症瘫痪大鼠难以存活较长时间，因此本研主要反应的是轻症卒中大鼠的跨突触变性改变特点，以及在重症瘫痪者早期的改变。