适度跑步运动和低频率电刺激抑制周围神经损伤后脊髓运动神经元突触剥离的机制

Peripheral nerve injury can result in a series of changes in CNS circuitry. A classical theory suggests that irreversible inhibition or degeneration of synapses, knowns as synaptic stripping, takes place on more than 50 percent of the synaptic inputs to axotomized motoneurons and dendrites, which is one of the most important reasons for the bad functional recovery after the peripheral nerve injury. Besides, synaptic stripping is a hallmark of the early stages of several neurodegenerative diseases. Thus, we assume treatments that influence synaptic stripping might contribute to improved functional outcomes following injuries to peripheral nerves. Our previous experiments indicated that moderate treadmill exercise and low-frequency electrical stimulation could completely inhibit the effects of synaptic strippings on spinal motoneurons and dendrites after peripheral nerve injury. In this study, we further cultivate various types of knockout mice to study the specific mechanism of the effects of moderate treadmill exercise and low-frequency electrical stimulation on inhibiting synaptic strippings of spinal motoneurons after peripheral nerve injury. Meanwhile, we are interested in the possible role of BDNF-TrkB signaling pathway, synthesis and secretion of RNA binding protein in afferent neurons to promote synaptic repair and regeneration of axotomized motoneurons . In all, we hope our results could offer new ideas and theoretical basis for the clinical improvement of treating the patients of peripheral nerve trauma.

周围神经损伤能引起脊髓或脑干环路发生一系列变化。经典突触剥脱理论认为，周围神经离断后受损的运动神经元和树突周围表达的约一半的突触传入功能发生不可逆的抑制或退变(突触剥离)可能是临床上周围神经损伤后功能恢复差的一个重要原因。已有研究提示，突触剥离是很多中枢神经退行性疾病早期进展的重要标志。鉴于此，我们推断能影响突触剥离现象的治疗策略很有可能在临床上改善受损伤的周围神经功能恢复。我们前期实验发现适度跑步运动和低频电刺激可以完全抑制周围神经损伤后投射在受损运动神经元周围突触发生剥离。在本项目中，我们拟进一步培育各种类型的基因敲除小鼠，研究适度跑步运动和低频电刺激抑制周围神经损伤后受损运动神经元周围突触剥离现象的具体机制，深入探讨BDNF-trkB信号转导通路、感觉神经元合成分泌轴突蛋白、沿轴浆转运营养受损运动神经元促进突触修复再生的可能性，为临床上改善治疗周围神经损伤病例提供新的思路和理论依据。

治疗周围神经损伤病人临床上最常用的方式是神经断端行端端吻合以恢复神经支配的肌肉效应器和中枢神经系统的物理连接性，尽可能地促进受损神经的功能得到恢复。近三十年来，国际上虽然在如何改善修复受损神经的方法上做了大量研究并取得了不少成果，周围神经损伤后功能恢复仍然不理想。除了恢复受损神经完整物理连接的重要性之外，一定还有其它因素参与了周围神经损伤后功能的恢复。..周围神经损伤能引起脊髓或脑干环路发生一系列变化。经典突触剥脱理论认为，周围神经离断后受损的运动神经元和树突周围表达的约一半的突触传入功能发生不可逆的抑制或退变(突触剥离)可能是临床上周围神经损伤后功能恢复差的一个重要原因。已有研究提示，突触剥离是很多中枢神经退行性疾病早期进展的重要标志。在临床改善治疗周围神经受损病例的策略上，对周围神经损伤后引起的中枢神经系统突触连接性的变化以及脊髓环路研究仍然是一片空白，鉴于此，我们拟在此找到突破口，我们假设能影响突触剥离现象的治疗策略很有可能在临床上改善受损伤的周围神经功能恢复。..我们前期实验发现适度跑步运动和低频电刺激可以完全抑制周围神经损伤后投射在受损运动神经元周围突触发生剥离。我们假设适度跑步运动和电刺激是可以用来治疗脊髓损伤的病人，这很有可能是通过保留和恢复神经损伤后退行或被破坏的传入突触、改善相对完整的脊髓环路来实现的。在本项目中，我们深入研究了适度跑步运动和低频电刺激抑制周围神经损伤后受损运动神经元周围突触剥离现象的具体机制，深入探讨并优化了适度跑步运动和电刺激作为潜在治疗方式的具体细节和步骤，同时我们也结合并应用脂肪干细胞分泌的外泌体作为一种新的治疗方式在营养受损运动神经元促进突触修复再生治疗周围神经损伤修复病患的可能性，在临床上提供一些革新的治疗途径和手段，为每年数以万计的周围神经创伤病患带来福音，产生较广泛的社会效益。