MNES对脑损伤后昏迷大鼠PFC去甲肾上腺素α1受体表达的影响
近年来,脑损伤(TBI)增长率(21%)远超全球人口的增长率(6%),有“静息性流行病”之称,已成为全球医疗难题。
昏迷是TBI的严重并发症之一。我国因TBI所致的长期昏迷患者以10万人/年的速度递增,给国家和患者家庭带来沉重的负担。目前临床上治疗TBI昏迷的方法有:药物治疗、物理治疗、高压氧治疗、中医针灸治疗等。电刺激治疗作为一种物理疗法已应用于临床昏迷患者促醒的治。
探讨正中神经电刺激(MNES)对脑损伤(TBI)后昏迷大鼠的促醒作用及其对前额叶皮质(PFC)去甲肾上腺素α1受体(α1R)表达的影响
材料与方法
实验动物:普通级成年SD大鼠72只,体质量250~300g,适宜条件下饲养1周后开始实验。
实验分组及模型建立将72只大鼠分为4组,每组18只。
对照组:不做任何处理;
假刺激组:造模成功的TBI昏迷大鼠;
刺激组:造模成功的TBI大鼠给予MNES治疗;
拮抗剂组:造模成功的TBI大鼠侧脑室注射OX1R拮抗剂后给予MNES。使用经典“自由落体撞击法”构建TBI昏迷大鼠模型。
乙醚吸入麻醉,取俯卧位,暴露颅顶,立体定位仪定位:中线左侧旁开2mm、冠状缝前1mm,用注射器针头十字标记此点为撞击点。待大鼠翻正反射恢复,依据大鼠体质量,将质量400g圆形铁柱从38~42cm高度沿垂直金属杆自由下落,撞击颅骨表面撞击点上的薄铝垫片,致颅骨凹陷性骨折,操作完毕,消毒并缝合皮肤。1h后采用双盲法完成意识状态等级评分。根据大鼠感觉及运动功能情况,将大鼠意识状态分6级,Ⅰ级:在笼内活动如常;Ⅱ级:在笼内活动减少;Ⅲ级:在笼内活动减少并运动失调;Ⅳ级:当背部放在笼的底部时能滚动(翻正反射存在)但不能站立;Ⅴ级:翻正反射消失但对疼痛刺激有肢体回缩反应;Ⅵ级:对任何刺激无反应。将Ⅴ、Ⅵ级评定为昏迷状态纳入实验。
实验过程中大鼠意外死亡共8只:假刺激组5只,刺激组1只,拮抗剂组2只,在MNES治疗过程中无大鼠死亡,并重新挑选合格大鼠行相应的处理给予补充。
MNES刺激参数
刺激组大鼠在TBI昏迷造模成功后给予MNES治疗;拮抗剂组大鼠TBI造模成功后先行侧脑室注射OX1R,再给予MNES治疗;假刺激组连接MNES仪,但无电流输出。
MNES治疗方法:于大鼠右前肢腕部内侧正中,距腕横纹约5mm处插入1根毫针,齿状接头夹住毫针,连接刺激仪。设置刺激参数:频率30Hz,脉宽0.5ms,电流1.0mA。总治疗时间为15min,共3个循环。刺激结束后1h,再次评估意识状态水平,实验完毕,返回笼中,给予充足的食物和水。
结 果
各组大鼠行为学改变
比较MNES治疗后1H再次进行意识状态评估,刺激组中13只大鼠出现翻正反射(Ⅲ级8只,Ⅳ级5只);拮抗剂组中8只大鼠出现翻正反射(Ⅲ级4只,Ⅳ级4只);假刺激组中4只出现翻正反射(Ⅳ级4只)。
各组大鼠免疫组织化学检测
α1R在PFC区神经元细胞膜和细胞质中均有表达(图1)。
组间IHS比较:α1R水平从低到高依次为对照组(31.56)、假刺激组(31.78)、拮抗剂组(33.34)和刺激组(48.67),两两比较差异有统计学意义(P<0.05)。实验结束后6、12、24h3个时间点的α1R的表达水平分别为34.25、35.08、40.17,呈依次递增趋势,但差异无统计学意义(P>0.05)。
结 论
本实验通过观察大鼠行为学变化,发现刺激组昏迷大鼠18只中有13只清醒,拮抗剂组苏醒8只,假刺激组仅苏醒4只,表明MNES能提高意识状态水平,促进觉醒。此外,通过免疫组织化学检测发现PFC组织中α1R的表达水平呈对照组、假刺激组、拮抗剂组、刺激组依次递增趋势,差异有统计学意义(P<0.05),其中刺激组明显高于假刺激组,提示MNES可上调α1R表达水平。由此可说明MNES对TBI后昏迷大鼠具有促醒作用,其作用机制可能与增加PFC区α1R表达有关。假刺激组高于对照组,可能与TBI后应激性脑保护作用相关,以适应机体内外环境的变化。
综上所述,MNES可以促进TBI后昏迷大鼠意识水平,并上调PFC中α1R表达水平。因此,该研究组推测MNES治疗TBI后意识水平的改善可能与增加PFC区α1R表达有关。上调PFC区α1R表达水平可能是MNES昏迷促醒的机制之一,且OXA参与调节此过程,但是具体的分子机制还有待进一步研究。
参考文献
陈琴,杜青,冯珍.MNES对脑损伤后昏迷大鼠PFC去甲肾上腺素α_1受体表达的影响[J].重庆医学,2017,46(18):2453-2455.
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