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植入式皮层电刺激对脑梗死大鼠行为学和大脑重塑的影响

目的:大鼠局灶性脑缺血后植入全植入式、变频电刺激器,观察低强度皮层电刺激器(cortical electrical stimulationCES对卒中后神经功能和大脑重塑的影响。方法:成年雄性SD大鼠70只,线栓法制作大脑中动脉阻塞(middle cerebral artery occlusionMCAO)模型。MCAO术后2天进行MRI扫描,筛选出有皮层梗死的大鼠(n=23)并确定刺激器的靶点。将有皮层梗死的大鼠随机分为2组:电刺激组(CES组,n=13)和无刺激组(no stimulationNS组,n=10)。MCAO1周植入刺激器,CES组的刺激器每天开启4次(5:3011:3017:3023:30),每次30分钟,电流强度分别为0.65 mA0.5 mA0.65 mA0.5 mA刺激频率50Hz20 Hz5 Hz 间变化,10秒一个循环然后重复。NS组仅植入刺激器,但不进行电刺激。电刺激时间为2周,2周后进行4周的观察期。全程记录大鼠的体重变化,在植入刺激器后的第2581114172023262932353841天,对两组大鼠进行肢体放置、足失误和横木行走测试的综合行为学评价。6周后,用免疫组织化学方法评价两组大鼠梗死灶周大脑皮层和梗死对侧大脑皮层的神经元标记物(neuronal nucleiNeuN)、血管标记物laminin、星型胶质细胞标记物glial fibrillary acidic proteinGFAP和树突标记物microtubule associated protein 2MAP2的表达。结果:2周电刺激期和4周观察期内,CES组大鼠的体重高于NSF=5.757P=0.026)。行为学方面,CES组大鼠的肢体放置结果在各时间点均优于NSP0.05,两组间有统计学差异(F=4.46P=0.047CES组大鼠的足失误率在各时间点(除电刺激后第8天)均低于NS组(P0.05),两组间有统计学差异(F=39.017P=0.000);CES组大鼠的横木行走得分在各时间点(除电刺激后第517天)均高于NS组(P0.05),两组间有统计学差异F=8.323P=0.009)。免疫组化方面,在梗死侧大脑皮层,CESNSNeuN表达无统计学差异(P0.05);CESlaminin的表达高于NS组(P0.05);CESGFAP的表达显著低于NS组(P0.01);CESMAP2的表达显著高于NS组(P0.01);CES组尼氏体表达显著高于NS组(P<0.01)CESGAP-43的表达高于NS组(P<0.05) CESNF-200的表达高于NS组(P<0.05)在梗死对侧大脑皮层,CESNSlaminin表达无统计学差异(P0.05);CESGFAP表面密度低于NS组(P0.05);CESMAP2表达高于NS组(P0.05CESNF-200的表达高于NS组(P<0.05)结论:全植入式皮层能促进脑梗死灶周围神经元内尼氏体功能的恢复,促进梗死侧大脑皮层的血管新生和树突、轴突萌芽,促进轴突生长、突触重建,抑制梗死侧大脑皮层的炎症反应,重建神经网络来从而促进神经功能康复。另外,皮层电刺激还促进了梗死对侧皮层的树突萌芽、轴突生长并抑制炎症反应。