基于代谢组学技术的头针疗法对脑瘫脑内微环境影响的机制研究

The research is a persistent and in-depth study on the basis of the former Natural Science Foundation project. Previous research has confirmed that the brain micoenvironment is the key to regeneration of the nervous system and reconstruction of the brain founction.Both cytokines and neurotransmitters play the important role in the process of the replication and proliferation of neural stem cells. However, Will metabolic biomarkers affect brain microenvironment and the regeneration and reconstruction of nervous system as a genome, transcription and protein group "terminal"? which is of great significance to explore characteristics of cerebral palsy pathology ,physiology and rehabilization mechanism based on the biological metabolic level even though it hasn’t yet been confirmed. The topic will take the model of cerebral palsy rats and the neonatal children as the research object that have risk factors of cerebral palsy , use the scalp acupuncture therapy for intervention, take the brain microenviroment as the breakthrough point, set up the metabolism fingerprint spectrum of both cerebral palsy and under different the scalp acupunture intervention based on UPLC/TOF MS metabolomics analysis technology, by comparing its difference of changes and qualitative and quantitative analysis of specfic targets so as to prove potential biomarkers that can be characterization of ocurrence and development of cerebral palsy and evaluation of head acupuncture intervention effect, interpret the characteristics of cerebral palsy pathology ,physiology as well as the mechanism of scalp acupuncture therapy promoting cerebral palsy rehabilitation from deeper level.

本研究是前国家自然科学基金项目的继续与深入。以往研究证实脑内微环境是脑瘫后大脑神经再塑与功能重建的关键，脑内微环境中的细胞因子、神经递质在神经干细胞的增殖与分化中扮演重要角色。然而，作为基因组、转录组及蛋白组的“终端”-代谢生物标记物是否同样影响脑内微环境及大脑神经的再生与重建？目前尚无确证。这对从生物体代谢的更深层面探讨脑瘫病理生理特点及康复机制具有重要的意义。本课题拟以脑瘫鼠模型和具有脑瘫高危因素的新生儿为研究对象，以头针疗法为干预手段，以脑内微环境为切入点，基于超高效液相色谱-飞行时间质谱（UPLC/TOF MS）的代谢组学技术分析，建立脑瘫及不同头针疗法干预下的生物代谢轮廓谱，通过比较其差异变化及特定靶标的定性、定量分析，确证能够表征脑瘫病理生理状态和评价不同头针疗法干预效果的潜在生物标记物，从生物体代谢的更深层面阐释脑瘫的病理生理特点及头针疗法促进脑瘫康复的作用机制。

项目的背景:脑瘫是儿童疾病中致残率极高的疑难病和多发病，目前尚缺乏理想的治疗手段，已受到世界医学界的广泛关注。.主要研究内容:构建脑瘫鼠动物造模，设立空白组、模型组、针刺头部运动区组、焦氏头针组、靳三针组、焦氏头针＋靳三针组，配合电针刺激；在不同时间节点，采用BBB法评估实验大鼠神经功能，光镜下观察脑组织病理；运用UPLC/TOF/MS技术分析平台进行代谢指纹谱方法学考察和代谢差异分析；通过Western blot法检测NSE、MAP-2、BMP表达，借助PI3K/Akt/GSK3β通路抑制剂LY294002、LiCl，验证该通路在头部电针促进脑瘫神经功能康复中的作用。不同时间节点，采用Peabody、Bayley儿童发育量表对临床试验各组进行神经功能评分。.重要研究结果与数据:动物实验方面，与模型组比较，头针各组不同时间节点运动功能评分皆有增加（P＜0.05），光镜下脑组织病理改变恢复明显，NSE、MAP-2、BMP表达及PCA得分图显示差异代谢物聚集及离散程度均有明显差异（P＜0.05）；上述指标，焦氏头针组与靳三针组比较无差异，针刺头部运动区组与焦氏头针联合靳三针组比较无差异，但均优于前两组（P＜0.05）；加LY294002组与模型组各项实验结果相近（P﹥0.05），加LiCL组各项实验结果与各头针组相近（P﹥0.05）。临床试验，与对照组比较，头针各组不同时间节点运动功能评分皆有增加，有显著差异（P＜0.05），焦氏头针组与靳三针组比较无差异（P﹥0.05），针刺头部运动区与焦氏头针联合靳三针比较无差异（P﹥0.05），但均优于前二组（P＜0.05）。最终证实电针刺激头部运动区经PI3K/Akt通路调控脑内微环境生物代谢能有效促进脑瘫神经功能康复，优于焦氏头针、靳三针单一疗法。.科学意义:为从分子生物学揭示头部电针促进脑瘫神经功能康复的作用“靶点”及机制研究开辟了新思路。