減重步行訓練結合電針對脊髓損傷大鼠損傷組織腦源性神經營養因子的影響①

劉帥，邢艷麗，孟巍

減重步行訓練結合電針對脊髓損傷大鼠損傷組織腦源性神經營養因子的影響①

劉帥1，邢艷麗2，孟巍1

目的探討減重步行訓練結合電針對大鼠脊髓損傷腦源性神經營養因子(BDNF)表達的影響。方法健康成年SD大鼠56只建立T11脊髓橫斷損傷模型，分為對照組、電針組、針康組各16只，其余8只為空白組。造模后3 d開始治療。分別在治療后1 d、7 d、14 d、21 d對各組大鼠進行BBB評分，用免疫組化法測定脊髓組織中BDNF的表達。結果治療后，針康組BBB評分高于電針組及對照組(P＜0.05)；BDNF水平高于電針組和對照組(P＜0.05)。結論電針結合康復訓練可以促進脊髓損傷的恢復。脊髓損傷的恢復與脊髓組織中BDNF的表達有關。

脊髓損傷；電針；減重步行訓練；腦源性神經營養因子；大鼠

[本文著錄格式]劉帥，邢艷麗，孟巍.減重步行訓練結合電針對脊髓損傷大鼠損傷組織腦源性神經營養因子的影響[J].中國康復理論與實踐,2012,18(5):420-422.

脊髓損傷(spinal cord injury,SCI)大多源于交通事故、墜落傷、暴力或運動傷[1]。脊髓損傷后治療方法及其作用機制的研究成為醫學領域的熱點。本研究探究腦源性神經營養因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)在脊髓損傷及其恢復過程中的變化規律，以及電針結合康復訓練治療脊髓損傷的作用效果及其可能存在的機理。

1 材料和方法

1.1 實驗動物 SD大鼠56只，雌雄各半，體重230～280 g，黑龍江中醫藥大學動物實驗中心提供。分為對照組(n=16)、電針組(n=16)、針康組(n=16)及空白組(n=8)，分籠喂養?？瞻捉M不做任何處理，其余各組都建立脊髓損傷模型。

1.2 模型的制備 術前禁食12 h。10%水合氯醛300 g/ kg麻醉，俯臥位固定于手術臺上，剃毛，常規碘伏消毒，鋪消毒巾。以T10為中心沿脊柱正中切開皮膚約3 cm縱行切口，暴露T9-11棘突和椎板表面肌肉，分離椎旁肌，剔除附著在棘突和椎板上的軟組織，用咬骨鉗小心去除T10和T11的棘突和椎板。椎管暴露1/2左右，用自制的鈍性穿針(弧度與所剩椎管弧度相似)沿椎管與脊髓腹側間隙穿至對側，用尖形手術刀切斷暴露的脊髓，取出2～4mm，用鈍性穿針垂直以保證切除徹底。生理鹽水沖洗，用明膠海綿附于缺損的椎板位置，依次縫合肌肉、淺筋膜、皮膚。

術后每只大鼠腹腔注射青霉素2×105U/d，共7 d。人工排尿、排便，會陰清洗[2]，定期翻身、涂撒壓瘡粉以預防壓瘡的發生，抬高雙后肢或者按摩雙后肢2～5m in/d。

1.3 治療 對照組與空白組不進行任何治療，電針組只進行電針治療，針康組接受電針和減重步行訓練。

1.3.1 電針治療 固定大鼠后局部消毒，損傷處上下端兩個椎體的棘突間隙旁開中線3～4mm夾脊穴用華佗牌針灸針(0.40×13mm)針刺3～4mm，接6805-D型電麻儀予持續脈沖電刺激，疏密波，頻率2 Hz，輸出強度12～15 m V(以肌肉出現輕微抖動為度)，每次20 m in，每周5次，連續3周。

1.3.2 屈腿減重步行訓練 脊髓橫斷損傷3 d后在自行設計的強制屈腿步行訓練器上進行減重強制步行訓練：癱瘓的雙后肢固定于訓練器的活動臂，活動臂交替周期性前后運動帶動大鼠雙后肢運動。開始減重量為大鼠體重的100%，前肢幾乎完全離開跑道，以后減重量依大鼠的雙后肢功能變化而進行調整，跑臺速度設為7～10.5m/m in。每次30m in，每天1次，每周5天。

強制屈腿步行訓練器由4部分組成：動力系統、屈腿裝置、減重裝置、支撐架。動力系統提供動力驅動摩擦輪產生轉動，進而帶動屈腿裝置的聯動桿(固定大鼠后肢)交替循環進行前后運動。減重裝置可以減輕大鼠運動時后肢負荷(圖1)。

圖1 強制屈腿步行訓練器

1.4 評定方法

1.4.1 BBB評分 在治療后第1、7、14、21天分別對各組大鼠進行BBB評分。由熟悉本評分方法但對具體分組內容不了解的人員完成。評分時間固定為上午8: 00～9:00，多次評分，取平均值。

1.4.2 BDNF 分別于治療后第1、7、14、21天從對照組、電針組、針康組中各取4只大鼠，戊巴比妥鈉40 mg/kg腹腔麻醉，開胸，經左心室做升主動脈插管，剪開右心耳。先灌注肝素化生理鹽水125 m l，繼以10%中性甲醛溶液150m l，持續30m in，待皮膚黏膜變白，肢體僵硬后，剝離脊髓周圍組織，取出脊髓組織浸入10%中性甲醛溶液，2～4 h后，取包括脊髓損傷區上下各0.3 cm范圍的脊髓組織。制備石蠟切片，采用BDNF試劑盒(武漢博士德生物工程有限公司)行免疫組織化學S-P染色。10×40倍放大，隨機選4個視野，測定BDNF陽性反應細胞的平均灰度值。

2 結果

2.1 BBB評分 各組治療后，電針組與針康組評分上升。電針組14 d、21 d，針康組7 d、14 d、21 d與同時間點對照組比較有顯著性差異(P＜0.05)；針康組14 d、21 d與電針組相同時間點比較有顯著性差異(P＜0.05)。見表1。

表1 BBB評分結果

2.2 BDNF 治療后各組BDNF表達上升。電針組14 d、21 d，針康組14 d、21 d與同時間點對照組比較有顯著性差異(P＜0.05)；針康組14 d、21 d與同時間點電針組比較有顯著性差異(P＜0.05)。見表2。

表2 BDNF陽性細胞灰度值

3 討論

脊髓是中樞神經系統容易受到損傷的部位。由于分化成熟的神經元無分裂能力，脊髓一旦損傷，致殘率非常高，且常伴嚴重并發癥。隨著社會的進步，每年由于交通意外、高空墜落等因素導致的脊髓損傷人數呈上升趨勢，人們對生活質量的要求也越來越高。因此，對脊髓損傷后功能恢復的研究已成為國內外的熱點之一。

近年來，很多學者進行了植入功能性電刺激治療脊髓損傷的研究，發現具有促進脊髓內神經干細胞分化增生、脊髓再髓鞘化及組織修復等作用。受到操作安全性和費用的影響，電針治療脊髓損傷更被人們所接受。電針可以有效防止神經纖維的潰變，促進軸突膠質細胞增生和再生神經纖維髓鞘形成，抑制損傷后膠質細胞的增生，延緩膠質瘢痕形成，創建有利于脊髓損傷后再修復的微環境，減輕損傷后繼發的病理損害，減少不可逆變性的發生，為神經修復奠定良好基礎[3]。實驗研究顯示，減重平板運動可以有效促進脊髓損傷大鼠運動功能及神經肌肉功能的恢復，減輕遠端神經元的繼發損害，保護遠端神經元，為實現神經再生建立有效傳導通路提供條件[4]。本研究應用自制的減重步行訓練器，其特點為：①開始減重量為100%，這樣大鼠雙前肢幾乎完全離開跑道，以防大鼠的步行完全被前肢代替以及雙后肢癱瘓時前后承重失衡；隨著后肢肌力的恢復，可以視情況調整減重量；②跑臺速度設為7～10.5m/m in，與正常大鼠正常步態時的速度接近；③雙后肢固定在屈腿裝置上，按照大鼠的正常步態設計的屈腿裝置可以使大鼠在損傷情況下按照正常的步行模式進行訓練；強制屈腿使大鼠雙后肢肌肉受到全面刺激，可減少肌萎縮，維持肌肉容積，促進步行模式中樞神經環路發生各種適應性調節。

BDNF是神經生長因子家族中的重要成員之一，它不但對多種神經元的發育、分化和生長再生具有維持和促進作用，也能挽救損傷的脊髓運動神經元和感覺神經元[5-9]。實驗研究顯示，電針治療脊髓損傷大鼠后，損傷周圍脊髓組織中BDNF陽性細胞數有顯著增強，可以促進神經修復和功能活動的恢復[10]。脊髓損傷后在不同的運動時程訓練后，隨著軸突生長、神經功能的改善，脊髓中BDNF的表達也明顯增多，與自然恢復狀態時一過性增高明顯不同，提示運動訓練可能通過誘導脊髓內促進神經再生因子協同表達來改善再生環境[11]。

BBB評分結果顯示，通過治療，各組運動功能都有所改善，而以針康組最為明顯。提示電針對脊髓損傷后的運動功能恢復有作用，而結合康復訓練效果更佳。

電針結合康復訓練對脊髓損傷神經功能康復有協同作用，可能通過影響BDNF或其他神經內環境來促進脊髓損傷的恢復。其具體的作用機理值得進一步探究。

[1]Stevens RD,Bhardwaj A,Kirsh JR,etal.Critical care and perioperativemanagement in traumatic spinal cord injury[J].Neurosurg Anesthesiol,2003,15(3):215-229.

[2]林斌珍,劉文革.大鼠T7脊髓半橫切損傷模型的建立及飼養護理[J].福建醫藥雜志,2010,32(1):82-86.

[3]李祖劍,葛林寶,王美娟,等.電針對中度脊髓損傷大鼠模型運動功能和紅核神經元的影響[J].上海針灸雜志,2005,24(3): 37-39.

[4]丁曉晶,王瑾,王紅星,等.減重平板訓練對脊髓損傷大鼠運動功能及遠端脊髓形態學的影響[J].中國康復醫學雜志,2011, 26(3):210-214.

[5]Leibrock J,Lottspeich F,Hohn A,et al.Molecular cloning and expression of brain-derived neurotrophic factor[J].Nature, 1989,341:149.

[6]Yurek DM,Lu W,Hipkens S,et al.BDNF enhances the functional reinnervation of the striatum by grafted fetal dopam ine neurons[J].Exp Neurol,1996,137:105.

[7]Spenger C,Hyman C,Studer L,etal.Effects of BDNF on dopam inergic,serotonergic,and GABAergic neurons in cultures of human fetal ventralmesencephalon[J].Exp Neurol,1995, 133:50.

[8]Diener PS,Bregman BS.Neurotrophic factors prevent the death of CNS neurons after spinal cord lesions in new born rats[J].Neuroreport,1994,5:1913.

[9]Vejsada R,SagotY,Kato AC.BDNF-mediated rescue of axotom izedmotor neurones decreaseswith increasing dose[J].Neuroreport,1994,5:1889.

[10]杜旭,萬瑞輝.電針對脊髓損傷大鼠神經生長因子和神經功能的影響[J].針灸臨床雜志,2009,25(2):42-44.

[11]雷曉婷,劉興波,王紅星,等.康復訓練對脊髓損傷后大鼠內再生微環境的影響[J].南京醫科大學學報(自然科學版),2009, 29(4):429-434.

Effect of Body W eight Support Treadm ill Training and Electroacupuncture on Exp ression of Brain-derived Neurotrophic Factor in Spinal Cord In juried Rats

LIU Shuai,XING Yan-li,MENG Wei.Heilongjiang University of Chinese Medicine,Harbin 150040,Heilongjiang,China

Ob jectiveTo investigate themechanism of body weight support treadm ill training(BWSTT)and electroacupuncture(EA) for spinal cord injury.M ethods56 adult SD rats were divided into control group(n=16),EA group(n=16),BWSTT-EA group(n=16)and blank group(n=8).They w ere treated 3 d after operation,and assessed with Basso-Beattie-Bresnahan(BBB)scale and the brain-derived neurotrophic factor(BDNF)wasmeasured in injured tissue with real time immunohistochem isty assay 1 d,7 d,14 d,21 d after treatment.Resu lts The score of BBB was significantly higher in the BWSTT-EA group than in controlgroup and EA group 1 d,7 d,14 d,21 d after treatment(P＜0.05),as well as the expression of BDNF(P＜0.05).ConclusionBWSTT and EA can promote the recovery of spinal cord injury, whichmay associatewith the expression of BDNF in injured tissue.

spinal cord injury;electroacupuncture;body weightsupport treadm ill training;brain-derived neurotrophic factor;rats

R651.2

A

1006-9771(2012)05-0420-03

2011-11-08

2011-12-16)

1.黑龍江中醫藥大學，黑龍江哈爾濱市150040；2.黑龍江中醫藥大學附屬第二醫院，黑龍江哈爾濱市150040。作者簡介：劉帥(1984-)，男，內蒙古巴彥淖爾市人，碩士研究生，主要研究方向：腦卒中后遺癥的康復評定與治療。通訊作者：邢艷麗。

10.3969/j.issn.1006-9771.2012.05.007