强化训练对脑缺血再灌注大鼠脑神经可塑性及脑卒中患者功能恢复的影响

摘要

脑卒中是一种危及人类健康的重大疾病，而脑卒中类型中又以缺血性脑梗死所占比例较大。临床研究指出约有2/3的脑卒中患者能够幸存。然而存活的患者中约有50％遗留下不同程度的功能障碍，明显影响其生活质量与工作能力。改善卒中后患者生活能力，目前已成为现阶段研究的重要方向。
　　康复训练是改善脑卒中后功能障碍的重要治疗方式，其原理是通过运动训练，促进中枢神经系统修复及功能重塑，任务导向的康复训练能够促进正确的脑功能重塑及恢复。临床比较常用的康复治疗方式为运动训练，其可促进缺血性脑血管病的功能恢复，在临床实践及动物实验研究中均已得到证实。运动训练可促使损伤大脑的神经得到进一步修复，许多实验提示康复训练可以通过影响神经胶质细胞、神经元，或是影响抑制性神经细胞凋亡等方式影响脑缺血的恢复进程。
　　现研究已证实运动治疗可改善脑梗死患者功能障碍，但对训练强度问题的关注也与日俱增。多长的运动训练时间能得到最佳的功能康复效果，强化训练（增加康复时长）是否可以提高临床疗效尚未有明确的研究结论。
　　中枢神经系统损伤后突触再生、神经元生长和突触形态均发生变化，功能训练能够促进脑梗死后功能恢复的原理是促进中枢神经可塑性变化及功能重塑。目前临床研究脑神经可塑性方法大多采用局部经颅磁刺激及皮质内微电极刺激的方法，通过观察功能性磁共振图像结果、运动诱发电位及稳态运动皮质电位的变化，通过影像学以及行为学的角度来研究，较少从形态学角度及细胞分子水平来研究康复运动训练对缺血性损伤后神经可塑性作用和相关机制。
　　研究目的：
　　探讨运动训练在促进脑缺血再灌注大鼠运动功能恢复方面的可能机制及不同强度运动训练对实验性脑缺血再灌注大鼠脑神经可塑性及细胞凋亡方面的影响，并探讨不同的训练强度对脑卒中后患者偏瘫上肢运动功能恢复的影响。期望通过本实验的系统基础实验及临床研究，为临床脑卒中患者运动训练量提供指导，以期获得更加有效的康复治疗效果。
　　研究方法：
　　1.实验研究:选取健康成年雄性SPF级SD大鼠，应用颈外动脉线栓法经左侧颈外-内动脉插入线栓栓塞大鼠左侧大脑中动脉，使其左侧大脑中动脉所供血区域缺血2h，并通过左侧颈总动脉进行再灌注，以此来制作大脑中动脉脑缺血再灌注(middle cerebral artery occlusion/reperfusion，MCAO/R)鼠模型。MCAO术后，经神经功能评分合格的大鼠按照训练强度不同随机分为训练1组、2组、3组，对照组及假手术组共五组，训练组大鼠给予不同强度的游泳训练，训练强度依次为训练1组:1次/天，5分钟/次;训练2组:1次/天，10分钟/次;训练3组:2次/天，10分钟/次。而对照组和假手术组大鼠在后续实验中不介入任何治疗干预措施，并持续至实验结束。MCAO成模后的3d、7d、14d对大鼠进行相关神经功能评分并于测试后取出相应时间点的脑组织进行分子生物学指标测试。实验过程中出现死亡及不符试验标准的大鼠，随即淘汰，并及时补充至原有数量。观察指标:(1)大鼠的神经功能变化的情况采用Garcia评分评估，脑缺血再灌注大鼠的脑梗死体积应用氯化三苯基四氮唑(TTC)染色后进行观察统计计算，HE染色用于观察大鼠神经细胞结构的变化情况;(2)分别在第3、7及14d这3个时间点，应用免疫组织化学染色方法(IHC法)、RT-PCR法及Western Blot法对Semaphorin3A(Sema3A)及受体Neuropilin1（NP-1）表达进行分子生物学分析;(3)分别在第3d、7d及14d时间点，采用TUNEL法评定病灶缺血区大脑皮层的细胞凋亡情况。
　　2.临床研究:选择30例在青岛大学附属医院康复医学科住院治疗的脑卒中住院患者，通过筛选及影像学检查后符合实验入选标准。按照随机原则将纳入实验的患者分为A组、B组、C组三个实验组，每组各10例患者，各个训练组都在常规运动训练基础上进行有目的性的上肢功能康复治疗。A、B、C三个训练组每天各自训练量分别为:1小时、2小时、3小时的上肢功能训练，每周连续训练5天，休息2天，总的治疗疗程共6周。分别在在治疗前、治疗第2周、治疗第4周及治疗第6周，采用Fugl-Meyer评分法(Fugl-Meyer assessment，FMA)中的上肢评分部分、上肢动作研究量(ARAT)对患者的上肢进行功能评定。
　　研究结果：
　　1.动物实验结果:①强化训练对脑缺血再灌注大鼠脑梗死体积、病理学改变及神经功能的影响:假手术组大鼠无神经缺损。在各时间点，对照组Garcia评分和同一时间点假手术组相对比，差异具有统计意义(P＜0.01)。训练1组与训练2组在第3d时间点的神经功能评分和对照组同一时间点比较，差异无统计学意义(P＞0.05);各训练组训练7d、14d后Garcia评分明显高于同时间点的对照组(P＜0.01)，训练3组（强化训练组）神经功能评分提高最显著，训练3组训练3d、7d、14d后Garcia评分分别为(12.80±0.45)、(15.20±0.45)、(16.80±0.45)。训练3d、7d、14d后，各个游泳训练组脑梗死体积与同一时间点对照组比较，差异有统计学意义(P＜0.01);训练3组3d、7d、14d的相对脑梗死体积分别为(44.12±0.65)、(13.90±1.64)、(10.84±1.69)，强化训练组的大鼠脑梗死灶体积较其他训练组明显减小，差异有统计学意义(P＜0.01)。假手术组脑组织细胞形态及结构无明显改变，各游泳训练组大鼠训练后3d时间点神经细胞受损程度与对照组相较不明显，在7d、14d两个时间点的损伤水平较对照组减轻，强化训练组（训练3组）模型损伤程度得到了最显著的减轻。②强化训练对MCAO大鼠Semaphorin3A及其受体neuropilin-1表达的影响:各组大鼠缺血侧脑组织均可见Sema3A及NRP-1阳性表达;各组3d时间点的梗死灶周围皮质区Sema3A及其受体NRP-1阳性细胞、mRNA及Western Blot蛋白表达最多。在游泳训练第3、7及14d，运动训练1组、2组、3组的Sema3A及NRP-1阳性表达较对照组下降，差异有统计学意义(P＜0.05)，训练3组（强化训练组）降低较其他训练组更加明显。③强化训练对脑缺血再灌注损伤大鼠缺血区凋亡细胞表达影响:假手术组的TUNEL染色阳性细胞表达相对较低，阳性细胞为散在分布;对照组的TUNEL阳性细胞表达增加，其3d、7d及14d细胞凋亡率分别为(0.4385±0.0227)、(0.3012±0.0188)、(0.2773±0.0180)，与假手术组的细胞凋亡率相比差异具有统计学意义(P＜0.01);各个训练组的TUNEL阳性细胞数率均低于对照组(P＜0.01);训练3组在3d、7d及14d细胞凋亡率分别为(0.2943±0.0138)、(0.2230±0.0121)、(0.1758±0.0170)，与其他各个训练组比较，其阳性细胞表达率显著降低(P＜0.01)。
　　2.临床研究结果:强化训练促进脑卒中偏瘫患者上肢运动功能的恢复:治疗第6周3组的FMA评分分别为(13.00±6.38)、(19.70±7.09)、(24.50±7.96)，ARAT评分分别为(5.30±3.40)、(8.70±4.62)、(10.90±3.60)，与治疗前相比均明显提高(P＜0.05);在治疗的第2周，3组进行上肢训练的患者组间ARAT、FMA评分没有显著统计学意义的差异(P＞0.05);治疗第4周，C组FMA评分为(20.50±7.84)，较A组(11.90±6.52)和B组(13.80±6.41)明显增加(P＜0.05);A组与B组FMA评分差异无显著统计学意义(P＞0.05);C组ARAT评分为(7.30±2.95)较A组(3.30±2.91)明显增加(P＜0.05);A组与B组、B组与C组间ARAT评分差异没有统计学的意义(P＞0.05);在第6周，C组较A组及B组较A组FMA、ARAT明显的提高(P＜0.05);B组与C组比，ARAT、FMA评分差异没有显著统计学意义(P＞0.05)。
　　研究结论：
　　①运动训练可明显改善脑缺血再灌注后的神经功能评分，使脑缺血再灌注大鼠的脑梗死体积缩小，促使缺血性脑损伤后神经功能修复，且强化训练训练的效果最明显。
　　②运动训练能有效地减少MCAO再灌注大鼠脑内Sema3A、NRP-1的表达，进而促进脑梗死大鼠神经可塑性，强化训练训练效果最明显。
　　③运动训练能够减少脑缺血再灌注损伤所诱导的细胞凋亡，强化训练训练效果最明显。
　　④强化训练能够更好提高脑梗死后患者上肢运动功能的恢复程度，对卒中后偏瘫侧肢体功能恢复具有良好的促进作用。

目录

声明

符号说明

摘要

第一部分 强化训练对脑缺血再灌注大鼠脑梗死体积、病理学改变及神经功能的影响

Abstract

前言

材料与方法

结果

讨论

第一部分 附表与附图

参考文献

第二部分 强化训练对MCAO大鼠Semaphorin 3A及其受体neuropilin-1表达的影响

ABSTRACT

前言

材料与方法

结果

讨论

第二部分 附表与附图

参考文献

第三部分 强化训练对脑缺血再灌注损伤大鼠缺血区凋亡细胞表达影响

Abstract

前言

材料与方法

结果

讨论

第三部分 附表与附图

参考文献

第四部分 强化训练促进脑卒中偏瘫患者上肢运动功能的恢复

Abstract

前言

研究对象与方法

结果

讨论

第四部分 附图表

参考文献

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