膈神经端侧吻合迷走神经重建高位颈髓损伤大鼠呼吸功能的中枢机制研究

Tetraplegia and respiratory failure are the catastrophic complications in the patients with upper cervcial spinal cord injuries. Even if the mechanical ventilation therapy is available, most of them have poor quality of life, higher rate of complications and mortality. People had reconstructed the respiratory function of the rat with upper cervcial spinal cord injuries by transfer the phrenic nerve to assistant nerve or larynx nerve. But it can’t be applied to the clinic, the end to end technique lead to dysfunction of provider. We overcame the disadvantage above by end to side technique. We reconstructed the respiratory function of the rat with upper cervical spinal cord injury by transfer the phrenic nerve to the vagus nerve end to side. Well, it can’t be applied widely in clinic because we knew little about the mechanisms of central neuron remodeling, and focused on the recovery of the function of perinerve and target organ only. So, basing on the former research, we intend to explore, after the transferring of the nerves, whether it influences the former central neuron of the vagus, and whether it produce new respiratory related neuron to control the phrenic nerve in the central of vagus and respiratoy. And if new respiratory related neuron was produced, how about its function. Finally, we want to reveal the neural mechanism of reconstruction of respiratory function. laying more reliable, more perfect foundation for the clinical application

高位颈髓损伤患者呼吸功能丧失，需长期呼吸机辅助通气，死亡率极高。以往的研究将喉返神经或副神经与膈神经端端吻合重建高位颈髓损伤大鼠的呼吸功能，但都因端端吻合技术导致副神经或喉返神经原有神经功能丧失而难应用于临床。本课题组前期实验利用端侧吻合技术克服了上述弊端，将膈神经端-侧吻合至迷走神经重建高位颈髓损伤大鼠的呼吸功能，并取得了成功。然而，目前对神经端侧吻合后中枢神经元的变化机制尚不清楚，使该方法在临床上的推广受限。因此我们拟在原有工作的基础上，通过免疫组化双标记染色法、原位杂交及细胞外微电极记录等技术明确①迷走神经中枢的原有神经元功能是否受到影响②神经吻合后，迷走神经中枢内是否产生新的呼吸相关神经元支配膈神经③这些支配膈神经的呼吸相关神经元是如何进行功能调节的。从而为膈神经端侧吻合迷走神经重建高位颈髓损伤大鼠呼吸功能的中枢机制研究提供理论依据。

高位颈髓损伤患者四肢瘫痪，呼吸功能丧失，需要长期呼吸机辅助通气，引发的呼吸道感染、肺纤维化等并发症使死亡率居高不下。课题组前期实验将膈神经端-侧吻合至迷走神经恢复高位颈髓损伤大鼠的呼吸功能，并取得了成功。然而，目前对神经移位恢复大鼠呼吸功能的研究仅停留在周围神经及靶器官功能的恢复上，对神经端侧吻合后中枢神经元功能的变化机制尚不清楚，使该方法在临床上的推广受到限制。通过本课题的研究，课题组取得了如下实验结果.1）神经吻合后6个月，横断大鼠C2水平脊髓8小时内，血气分析指标基本维持在正常范围之内，无明显呼吸困难，在颈2水平横断脊髓后大鼠可存活超过12个小时。.2）大鼠双侧膈神经端侧吻合迷走神经6个月后，膈肌肌电图显示神经传导速度为正常的49.3±3.1%，波幅为正常的83.1±4.7%，当横断C2水平脊髓后，膈神经传导速度为正常的48.6±4.3%，波幅为正常的95.3±2.8%。.3） PRV-GFP（伪狂犬病毒）逆行示踪神经吻合术后6个月大鼠的颈部单侧膈神经显示，吻合后大鼠支配膈神经的一级和二级神经核团与支配正常大鼠迷走神经的一级和二级神经核团一致。该结果是本次实验的核心研究成果，由此我们可以推测出，在膈神经端侧吻合迷走神经后，支配大鼠膈肌运动的神经回路发生了改变：由延髓呼吸中枢→膈神经核→膈神经→膈肌，变为迷走神经核→迷走神经→膈神经→膈肌。同时迷走神经的一级和二级神经核团未与其他神经核团发生联系，而是自身神经元发生重塑，产生了新的支配膈肌的功能，为神经吻合后膈肌功能的恢复奠定了功能和物质基础。.以上实验结果证明了膈神经端侧吻合迷走神经重建高位颈髓损伤患者呼吸功能的可行性，为该方法应用于临床提供了可靠依据。同时初步阐述了膈神经端侧吻合迷走神经重建高位颈髓损伤大鼠呼吸功能的中枢机制，为周围神经吻合后中枢神经元功能重塑的研究提供了一个新的方向。