电针对SCI大鼠轴突及干细胞可塑性影响及相关机制研究

【摘要】：中枢神经系统(Centre Nerve System,CNS)再生一直是神经科学界乃至生命科学领域的研究热点。脊髓损伤后残存的神经干细胞及轴突具有功能可塑性,如何激活、扩增这种内在固有的潜力为我们所利用?本论文从轴突、神经干细胞两方面阐述电针促进脊髓可塑性发展：1.以大鼠皮质脊髓束(Corticospinal tract,CST)为靶向研究目标,应用神经示踪技术,探讨电针促进健侧皮质脊髓束“侧枝发芽”,及新生轴突跨过中线延伸入失神经支配区形成功能性突触；2.应用免疫荧光标记探索电针是否促进内源性神经干细胞增值、分化、轴突在髓鞘化,旨在为电针促进脊髓损伤修复提供科学证据。 本论文第一部分研究电针促进单侧皮质脊髓束损伤大鼠神经可塑性发展及功能恢复。通过选择36只雌性成年Long Evans大鼠随机分对照组(SHAM,n=18)、电针组(Electro-Acupuncture, EA,n=18),应用锥体束切断术建立大鼠“单侧皮质脊髓束(Corticospinal tract;CST)损伤”模型,于造模后1周后刺激环跳(GB30)及夹脊穴位(HTJJ-T6),每日1次,每次30min,持续3周,通过生物素标记葡聚糖胺(biotinylated dextran amin,BDA)神经顺行示踪技术结合“脚印分析实验”和“水平阶梯爬行实验”,用Western blotting测定大鼠瘫痪侧腰髓组织脑源性神经生长因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF),用荧光免疫组织化学染色观察腰5脊髓组织vGlutl+/BDA+双标阳性定位百分比,研究电针对CST投射通路的形态学改变、机制及患肢行为学恢复情况；探索新生轴突是否到达靶神经元与之形成功能性突触联系。结果：电针组健侧轴突通过侧枝发芽跨过正中线与瘫痪侧建立新的神经连接较对照组有显著性差异(p0.05);vGlutl+/BDA+的百分比对照组有显著性差异(p0.05)；电针组在瘫痪侧腰5脊髓组织BDNF含量较对照组差异有显著性(p0.05)；术后2、3、4周电针组在脚印分析试验及水平阶梯实验均较对照组差异有显著性(p0.01)。说明电针不但促进健侧轴突通过侧枝发芽跨过正中线与瘫痪侧建立新的神经连接而且还构成功能性突触联系,同时电针组瘫痪侧腰髓运动神经元池BDNF高表达,说明BDNF促进健侧皮质脊髓束“侧枝发芽”跨过中线,进而为电针促进中枢神经轴突可塑性修复损伤脊髓提供科学证据。 本论文第二部分研究电针对内源性神经干细胞增殖和向少突胶质细胞分化及对脊髓损伤(SCI)后行为学功能的影响。通过选择对成年SD大鼠T9-10胸段脊髓造成不完全钝性损伤,于造模后1周后刺激环跳(GB30)及夹脊穴位(HTJJ-T6),每日1次,每次30min,持续3周。第四周处死动物取脊髓组织用5-溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)标记及荧光免疫组织化学染色,观察脊髓损伤大鼠距脊髓损伤部位延髓侧和尾椎方向各4mm、15mm处脊髓组织BrdU+/NG2+、BrdU+/GFAP+细胞的数量。并且分别在0、1、2、3、4周采用Basso,Beattie and Bresnahan (BBB)运动功能评分观察对照组及电针组SCI大鼠后肢运动功能的恢复情况。结果发现：电针组BrdU+/NG2+双标阳性细胞在远离脊髓损伤节段(R-15、C-15)明显多于对照组(P0.01)。电针组与对照组BrdU+/GFAP+阳性细胞在远离脊髓损伤节段(R-15、C-15)差异无显著性意义(P0.05)。行为学变化：脊髓损伤后,电针组从损伤后2到4周,BBB评分比对照组高(P0.05)。尤其第4周最为明显(P0.01)。由此我们得出电针可促进脊髓不完全钝性损伤大鼠内源性少突胶质细胞的增殖分化促进脊髓功能恢复。 我们的实验说明电针可以通过神经干细胞、轴突两方面促使CNS自身可塑性的这种潜能力得以更好的发挥,其作用机制涉及上调脑源性神经生长因子BDNF的表达,不但使代偿性生长的轴突有能力延伸至失神经支配区与目标神经元细胞连接重建神经环路。而且促进内源性神经干细胞增殖、分化进而促使患肢功能恢复。