利用靶向肌肉神经移植干预幻肢痛的效果及机制研究

Phantom limb pain refers to the pain that occurs in a part of the amputated or deafferented limbs. Most of the patients with limb amputations would suffer from phantom limb pain lightly or severely. Currently, the mechanism of phantom limb pain still remains unclear and there have been no efficient treatments for phantom limb pain. In this project, We propose to use a newly developed peripheral nerve reinnervation method called targeted muscle reinnervation (TMR) to treat or relieve phantom limb pain. The therapeutic efectiveness and the possible mechanism of using TMR to relieve phantom limb pain will be investigated by using animals. Phantom limb pain model will be built through transecting sciatic nerves in rats. And then, the proximal ends of these nerves will be transplanted into the biceps femoris(targeted muscle) for reinnervation. Using these animal models, we will conduct the following studies: 1) the treatment effectiveness and the optimal operation timing of TMR on phantom limb pain will be detected via animal ethology; 2)the morphological and functional changes of synapse in spinal cord and primary somatosensory and motor cortex(S1, M1) will be explored by using electron microscopy and the patch clamp; In addition, the expression of PSD-95and NR2B in spinal cord, S1 and M1 will be investiagted by immunohistochemistry staining, Western blot and immunoprecipitation. These studies will help us to understand the mechanism of neural plasticity caused by TMR. The successful implementation of this project will explore the therapeutic potential of TMR in relieving the phantom limb pain and may provide soundly experimental basics for developing a new technique to relieve phantom limb pain for limb amputees.

截肢者不仅能感到截除肢体的存在（幻肢），一些患者还常会感到幻肢疼痛，这给他们身心带来许多痛苦。目前幻肢痛发生机理尚不明确，也缺乏有效的治疗方法。本项目拟利用一种称之为“靶向肌肉神经移植 (TMR)”的新方法及其动物模型，探索TMR对缓解或治疗幻肢痛的效果及干预机制。我们拟用大鼠坐骨神经横断方法建立幻肢痛模型；将坐骨神经近侧断端移植到股二头肌中实现移植神经在靶向肌肉中的分布重建。利用建立的动物模型，拟开展两个方面的研究：①通过动物行为学研究，评价TMR对幻肢痛的治疗效果及最佳手术时机；②利用电镜和膜片钳技术，研究TMR对脊髓和脑皮质S1、M1区内突触形态及功能可塑性的影响； 利用免疫组化、Western blot及免疫沉淀技术，研究PSD-95-NR2B在脊髓和S1、M1区中的表达，了解突触可塑性改变的可能机制。本研究将为研发治疗或缓解幻肢痛的新技术提供理论基础和实验依据。

肢体残疾人是比例最高的一类残疾人群体，50%-80%的截肢者不仅能感到截除肢体的存在（幻肢），而且还常会感到幻肢疼痛，这给他们身心带来许多痛苦。目前幻肢痛的发生机理尚不明确，也缺乏有效的治疗方法。因此探索能够减轻或消除幻肢痛的康复新方法和新技术，尤其是既能有利于恢复运动功能又能减轻幻肢痛的新方法，具有极其重要的科学意义和社会意义。. 靶向肌肉神经移植术（TMR)是一种有效重建周围神经运动功能的方法，在多功能仿生假肢控制等领域有广阔的应用前景，但其是否能干预幻肢痛尚不清楚。本项目利用大鼠坐骨神经横断方法建立幻肢痛模型，将坐骨神经的近侧断端移植到股二头肌中建立TMR模型，并利用动物模型探索了TMR干预幻肢痛的效果及其可能机制。动物行为学研究结果表明，坐骨神经横断后大鼠的幻肢痛程度不断加重，3周后逐渐趋于稳定，而靶向肌肉神经移植能有效缓解大鼠幻肢痛程度，而且在神经损伤的同时实施TMR是更好的手术时机。组织学染色及神经电生理研究结果表明，大鼠靶向肌肉神经移植术后2周，在移植神经主干给予方波刺激就可以检测到靶向肌肉内的诱发肌电信号，并且4周时同样的刺激引起的肌电信号幅值增大。术后4周时的组织学研究表明移植神经已在靶向肌肉内生长并发出细小分支而且与肌肉形成了运动终板。免疫组织化学染色结果分析表明，坐骨神经横断引起相应的L4-L6脊髓节段的脊髓后角和L4-L6脊神经的背根神经节内的nNOS表达升高，而靶向肌肉神经移植术能部分逆转神经损伤引起的nNOS表达升高，这提示TMR可能是通过改变nNOS的表达来影响幻肢痛的。. 本研究为靶向肌肉神经移植术在截肢者上广泛临床应用提供实验依据和技术支持，为探索新的幻肢痛治疗方法提供新思路和理论基础。