大鼠慢性脑灌注不足时的运动诱发电位
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发布者：宁宁 赵士福 成戎川 梁伟华
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时间：2011年1月12日 13:28
【摘要】 目的 制备大鼠慢性脑灌注不足模型，观察运动诱发电位(MEP)变化，研究慢性脑低灌注对脑传导功能的影响。方法 采用双侧颈总动脉结扎制作慢性脑灌注不足动物模型，实验分为对照组、缺血半月组、缺血1月组和缺血2月组共4组。使用电刺激诱发，双下肢记录，刺激电极放于皮层运动区，记录电极置于对侧腓肠肌，记录皮层MEP，观察潜伏期和波幅变化。结果 慢性低灌注期MEP潜伏期显著延长(P<0.01)，并随低灌注持续时间延长而出现MEP潜伏期延长更为明显。结论 慢性低灌注可以引起脑内传导功能受损，临床上MEP可用来反映慢性脑灌注不足后轴索的功能状态。
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【关键词】 运动诱发电位；慢性脑灌注不足；大鼠
慢性脑灌注不足(CCH)在老年个体中普遍存在，是导致老年期认知障碍和运动障碍主要原因，长期反复损害易导致血管性痴呆，而传导功能损害是其重要机制之一〔1〕。本实验采用双侧颈总动脉结扎法制备大鼠CCH，对缺血不同时间进行运动诱发电位（MEP）检测，观察反映轴索传导功能改变的MEP变化及规律，来证明了慢性低灌注是白质传导、传输功能下降重要因素，为预防慢性低灌注状态提供新的途径。
1 材料与方法
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1.1 实验动物及分组
选用纯种健康Sprague?Dawley(SD)大鼠24只(第三军医大学大坪医院野战外科研究所实验动物中心提供)，2～3月龄，雌雄不限，体重200～250 g。自由饮水，普通颗粒型饲料饲养，温度控制18～26℃，光暗周期12 h。将24只SD大鼠随机分为对照组(n=6)、缺血半月组(n=6)、缺血1月组(n=6)和缺血2月组(n=6)。
1.2 实验方法
1.2.1 模型制备
动物模型参照Ohta等〔2〕制作慢性脑灌注不足动物模型。大鼠术前12 h禁食，4 h禁水。用10%水合氯醛腹腔麻醉，400 mg/kg，保证手术操作期间大鼠有自主呼吸。仰卧固定，颈前部去毛消毒后沿颈正中切开，分离出双侧颈总动脉，双重丝线结扎。术中大鼠肛温保持在 36.5～37.5℃，手术后动物被送至通风和有空调的房间饲养。对照组仅切开颈前，不结扎颈总动脉。
1.2.2 经颅电刺激和记录 发表论文代理
采用丹迪公司Keypoint四导诱发电位仪记录。大鼠MEP在安静的电屏蔽室(室温20～24℃)内记录。10%水合氯醛40 mg/kg腹腔注射麻醉大鼠。电极选用EEG 针电极，刺激电置于大鼠前囟后方1 mm皮下，参考电极于矢状缝旁3 mm，记录电极在对侧腓肠肌，鼻部电极针接地。电刺激信号为单个方波电脉冲，刺激强度5～12 mA，波宽0.2 ms。每个结果至少重复2次以获得稳定的波形。
1.3 信号分析及统计学处理
对不同组间潜伏期均数进行比较，采用两样本均数t检验； 3组以上成组资料均值比较采用完全随机的单因素方差分析。应用SPSS11.0软件进行数据分析，定量数据均以x±s表示。
2 结果
2.1 行为学观察
发表论文代理
双侧颈总动脉完全阻断后首先出现短暂惊厥，体温降低，呼吸减慢，翻正反射消失；术后早期观察动物运动减少，后肢呈“八字”，走路共济失调，或爬行和转圈；术后7 d手术组已基本恢复，无明显的运动障碍。摄食饮水均与建模前无显著差异。
2.2 对大鼠活动的大体观察
大鼠在电压超过2 V出现整个头面部肌肉收缩运动，6 V以上头可产生移位，所有大鼠完成刺激后无死亡及活动异常。
2.3 MEP变化
2.3.1 波幅变化
刺激阈值强度约为5～10 mA时，首先出现的是MEP的早期成分(潜伏期< 10 ms)，包括3～4个负向波，以前两个波最为明显；晚期成分潜伏期约为14 ms左右，时程较宽、波幅较小而且不太稳定；大于40～50 mA为超强刺激，潜伏期和波幅不再有明显改变；随着刺激强度逐渐增加，波幅逐渐增加，见图1。发表论文代理
2.3.2 潜伏期变化
制模后半个月，实验组大鼠左、右MEP潜伏期较对照组显著延长，具统计学意义(P<0.01)。实验组大鼠自身左右侧比较无统计学意义 (P>0.05)，对照组大鼠自身左右侧比较无统计学意义(P>0.05)；制模后1个月，实验组大鼠左、右侧潜伏期较对照组延长，具统计学意义(P<0.01)。实验组及对照组大鼠自身左右侧比较无统计学意义(P>0.05);制模后2个月，实验组大鼠左、右侧潜伏期较对照组大鼠延长，具统计学意义(P<0.01)。实验组及对照组大鼠自身左、右侧比较无统计学意义(P>0.05)；对照组、术后半个月组、术后1个月组、术后2个月组大鼠左、右侧两两比较潜伏期均具统计学意义，潜伏期逐渐延长(P<0.01)，见表1。 表1 各组双下肢MEP潜伏期(略)
3 讨论
本实验采用双侧颈总动脉结扎制备慢性脑低灌注模型，此法是目前公认慢性脑缺血模型〔2，3〕。双侧颈总动脉结扎可造成稳定的不完全性前脑缺血，脑供血大幅度下降，更接近慢性脑灌注不足时脑组织病理生理演变过程，脑的幕上部分血流减少，而脑干灌注良好，维持生命中枢的基本功能。范文辉等〔3〕通过数字减影血管造影（DSA）观察，双侧颈总动脉结扎后其血流完全阻断，脑部血液供应主要由双侧椎动脉维持，持久性结扎后1 w侧支循环代偿，双侧颈总动脉无再通。双侧颈总动脉结扎后2.5 h局部(包括皮层、海马和其他1个区域)脑血流量减少了25%～87%，并且1 w后仍显著降低，术后6 w额叶皮层rCBF较对照组减低49%〔4〕。总之，该模型造成的慢性脑血流灌注不足稳定可靠。发表论文代理
MEP指应用电或磁刺激皮质运动区产生的兴奋通过下行传导径路，使脊髓前角细胞或周围神经运动纤维去极化，在相应肌肉或神经表面记录到的电位。能说明轴索传导、突触传递的细胞及分子系统的功能完整性以及功能解剖损伤范围。潜伏期在MEP中是最容易测定和最可靠的指标，电位的起始常常很容易辨认，呈初始负向偏转。本实验观察到在慢性脑底灌注下MEP潜伏期显著延长，并随时间推移，潜伏期延长更为明显，表明脑缺血时轴索传导功能受损，影响传导功能。大鼠脑灌注不足时间的延长，其MEP的潜伏期也随之逐渐延长，提示传导功能在慢性损害逐步加重，已有研究提示，少突胶质细胞（oligodendrocyte）对慢性缺血敏感，易造成髓鞘的完整性破坏，使轴突的传导功能下降，进而影响认知功能和平衡等运动功能〔5～9〕。
相同刺激条件下MEP波形基本稳定，刺激强度对MEP波形的影响较大，随着刺激强度升高，MEP波幅逐渐增加，而在30 mA以上的超强刺激下，MEP波形变化相对较小，推测此时脊髓下行传导束处于兴奋饱和状态，尽管刺激强度增大而神经轴突的兴奋数目或传导速度都不可能再有显著增加。本研究也证实大鼠MEP存在不同种成分，这与Nielsen等〔10〕的研究结果相符。电刺激临床有用于帕金森病的研究和治疗〔11〕，但对慢性脑灌注不足引起的疾病研究治疗较少，本研究可为临床研究提供有力的依据。
【参考文献】
1 Lisa C,Silbert MD.Cognitive impairment risk〔J〕.Neurology，2009;73（9）:120?5.
2 Ohta H，Matsumoto K，Watanabe H.Progressive cognitive impairment following chronic cerebral hypoperfusion induced by permanent occlusion of bilaterall carotid arteries in rats 〔J〕.Brain Res，1994；653(1):231?4.
3 范文辉,李露斯,刘之荣.血管性痴呆的动物模型、神经病理及其胆碱能机制〔J〕.中国临床康复，2002；21(6)：3172?3.
发表论文代理
4 吴剑芸.双侧颈总动脉结扎对老龄大鼠学习记忆功能的影响〔J〕.现代医院，2006；6(9):44?5.
5 Liebetanz D，Koch R，Mayenfels S，et al.Safety limits of cathodal transcranial direct current stimulation in rats〔J〕.Clin Neurophysiol,2009;120(6):1161?7.
6 Peter K.General mechanisms of axonal damage and its prevention〔J〕. Neurol Sci，2005；233(1)：3?13.
7 Fields RD.Oligodendrocytes changing the rules：action potentials in glia and oligodendrocytes controlling action potentials〔J〕.Neuroscientist，2008;14(6):540?3.
8 Criste GA，Kidd GJ,Trapp BD.Axonal injury in demyelinating disease and CNS injury〔J〕.Encycl Neurosci，2009；101：1109?15.
9 赵聪敏,王丽雁.缺氧缺血致脑白质少突胶质细胞损伤的机制〔J〕.中国临床康复，2004；8(10):1930?1.
10 Nielsen JB，Perez MA，Oudega M，et al.Evaluation of transcranial magnetic stimulation for investigating transmission in descending motor tracts in the rat〔J〕.Eur J Neurosci，2007;25(3):805?14.
11 王月平,王学廉,李 江,等.脑深部电刺激术与毁损术治疗双侧帕金森病的疗效对照研究〔J〕.医学研究生学报,2007；20(2):163?6.
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【关键词】 运动诱发电位；慢性脑灌注不足；大鼠
慢性脑灌注不足(CCH)在老年个体中普遍存在，是导致老年期认知障碍和运动障碍主要原因，长期反复损害易导致血管性痴呆，而传导功能损害是其重要机制之一〔1〕。本实验采用双侧颈总动脉结扎法制备大鼠CCH，对缺血不同时间进行运动诱发电位（MEP）检测，观察反映轴索传导功能改变的MEP变化及规律，来证明了慢性低灌注是白质传导、传输功能下降重要因素，为预防慢性低灌注状态提供新的途径。
1 材料与方法
发表论文代理
1.1 实验动物及分组
选用纯种健康Sprague?Dawley(SD)大鼠24只(第三军医大学大坪医院野战外科研究所实验动物中心提供)，2～3月龄，雌雄不限，体重200～250 g。自由饮水，普通颗粒型饲料饲养，温度控制18～26℃，光暗周期12 h。将24只SD大鼠随机分为对照组(n=6)、缺血半月组(n=6)、缺血1月组(n=6)和缺血2月组(n=6)。
1.2 实验方法
1.2.1 模型制备
动物模型参照Ohta等〔2〕制作慢性脑灌注不足动物模型。大鼠术前12 h禁食，4 h禁水。用10%水合氯醛腹腔麻醉，400 mg/kg，保证手术操作期间大鼠有自主呼吸。仰卧固定，颈前部去毛消毒后沿颈正中切开，分离出双侧颈总动脉，双重丝线结扎。术中大鼠肛温保持在 36.5～37.5℃，手术后动物被送至通风和有空调的房间饲养。对照组仅切开颈前，不结扎颈总动脉。
1.2.2 经颅电刺激和记录 发表论文代理
采用丹迪公司Keypoint四导诱发电位仪记录。大鼠MEP在安静的电屏蔽室(室温20～24℃)内记录。10%水合氯醛40 mg/kg腹腔注射麻醉大鼠。电极选用EEG 针电极，刺激电置于大鼠前囟后方1 mm皮下，参考电极于矢状缝旁3 mm，记录电极在对侧腓肠肌，鼻部电极针接地。电刺激信号为单个方波电脉冲，刺激强度5～12 mA，波宽0.2 ms。每个结果至少重复2次以获得稳定的波形。
1.3 信号分析及统计学处理
对不同组间潜伏期均数进行比较，采用两样本均数t检验； 3组以上成组资料均值比较采用完全随机的单因素方差分析。应用SPSS11.0软件进行数据分析，定量数据均以x±s表示。
2 结果
2.1 行为学观察
发表论文代理
双侧颈总动脉完全阻断后首先出现短暂惊厥，体温降低，呼吸减慢，翻正反射消失；术后早期观察动物运动减少，后肢呈“八字”，走路共济失调，或爬行和转圈；术后7 d手术组已基本恢复，无明显的运动障碍。摄食饮水均与建模前无显著差异。
2.2 对大鼠活动的大体观察
大鼠在电压超过2 V出现整个头面部肌肉收缩运动，6 V以上头可产生移位，所有大鼠完成刺激后无死亡及活动异常。
2.3 MEP变化
2.3.1 波幅变化
刺激阈值强度约为5～10 mA时，首先出现的是MEP的早期成分(潜伏期< 10 ms)，包括3～4个负向波，以前两个波最为明显；晚期成分潜伏期约为14 ms左右，时程较宽、波幅较小而且不太稳定；大于40～50 mA为超强刺激，潜伏期和波幅不再有明显改变；随着刺激强度逐渐增加，波幅逐渐增加，见图1。发表论文代理
2.3.2 潜伏期变化
制模后半个月，实验组大鼠左、右MEP潜伏期较对照组显著延长，具统计学意义(P<0.01)。实验组大鼠自身左右侧比较无统计学意义 (P>0.05)，对照组大鼠自身左右侧比较无统计学意义(P>0.05)；制模后1个月，实验组大鼠左、右侧潜伏期较对照组延长，具统计学意义(P<0.01)。实验组及对照组大鼠自身左右侧比较无统计学意义(P>0.05);制模后2个月，实验组大鼠左、右侧潜伏期较对照组大鼠延长，具统计学意义(P<0.01)。实验组及对照组大鼠自身左、右侧比较无统计学意义(P>0.05)；对照组、术后半个月组、术后1个月组、术后2个月组大鼠左、右侧两两比较潜伏期均具统计学意义，潜伏期逐渐延长(P<0.01)，见表1。 表1 各组双下肢MEP潜伏期(略)
3 讨论
本实验采用双侧颈总动脉结扎制备慢性脑低灌注模型，此法是目前公认慢性脑缺血模型〔2，3〕。双侧颈总动脉结扎可造成稳定的不完全性前脑缺血，脑供血大幅度下降，更接近慢性脑灌注不足时脑组织病理生理演变过程，脑的幕上部分血流减少，而脑干灌注良好，维持生命中枢的基本功能。范文辉等〔3〕通过数字减影血管造影（DSA）观察，双侧颈总动脉结扎后其血流完全阻断，脑部血液供应主要由双侧椎动脉维持，持久性结扎后1 w侧支循环代偿，双侧颈总动脉无再通。双侧颈总动脉结扎后2.5 h局部(包括皮层、海马和其他1个区域)脑血流量减少了25%～87%，并且1 w后仍显著降低，术后6 w额叶皮层rCBF较对照组减低49%〔4〕。总之，该模型造成的慢性脑血流灌注不足稳定可靠。发表论文代理
MEP指应用电或磁刺激皮质运动区产生的兴奋通过下行传导径路，使脊髓前角细胞或周围神经运动纤维去极化，在相应肌肉或神经表面记录到的电位。能说明轴索传导、突触传递的细胞及分子系统的功能完整性以及功能解剖损伤范围。潜伏期在MEP中是最容易测定和最可靠的指标，电位的起始常常很容易辨认，呈初始负向偏转。本实验观察到在慢性脑底灌注下MEP潜伏期显著延长，并随时间推移，潜伏期延长更为明显，表明脑缺血时轴索传导功能受损，影响传导功能。大鼠脑灌注不足时间的延长，其MEP的潜伏期也随之逐渐延长，提示传导功能在慢性损害逐步加重，已有研究提示，少突胶质细胞（oligodendrocyte）对慢性缺血敏感，易造成髓鞘的完整性破坏，使轴突的传导功能下降，进而影响认知功能和平衡等运动功能〔5～9〕。
相同刺激条件下MEP波形基本稳定，刺激强度对MEP波形的影响较大，随着刺激强度升高，MEP波幅逐渐增加，而在30 mA以上的超强刺激下，MEP波形变化相对较小，推测此时脊髓下行传导束处于兴奋饱和状态，尽管刺激强度增大而神经轴突的兴奋数目或传导速度都不可能再有显著增加。本研究也证实大鼠MEP存在不同种成分，这与Nielsen等〔10〕的研究结果相符。电刺激临床有用于帕金森病的研究和治疗〔11〕，但对慢性脑灌注不足引起的疾病研究治疗较少，本研究可为临床研究提供有力的依据。
【参考文献】
1 Lisa C,Silbert MD.Cognitive impairment risk〔J〕.Neurology，2009;73（9）:120?5.
2 Ohta H，Matsumoto K，Watanabe H.Progressive cognitive impairment following chronic cerebral hypoperfusion induced by permanent occlusion of bilaterall carotid arteries in rats 〔J〕.Brain Res，1994；653(1):231?4.
3 范文辉,李露斯,刘之荣.血管性痴呆的动物模型、神经病理及其胆碱能机制〔J〕.中国临床康复，2002；21(6)：3172?3.
发表论文代理
4 吴剑芸.双侧颈总动脉结扎对老龄大鼠学习记忆功能的影响〔J〕.现代医院，2006；6(9):44?5.
5 Liebetanz D，Koch R，Mayenfels S，et al.Safety limits of cathodal transcranial direct current stimulation in rats〔J〕.Clin Neurophysiol,2009;120(6):1161?7.
6 Peter K.General mechanisms of axonal damage and its prevention〔J〕. Neurol Sci，2005；233(1)：3?13.
7 Fields RD.Oligodendrocytes changing the rules：action potentials in glia and oligodendrocytes controlling action potentials〔J〕.Neuroscientist，2008;14(6):540?3.
8 Criste GA，Kidd GJ,Trapp BD.Axonal injury in demyelinating disease and CNS injury〔J〕.Encycl Neurosci，2009；101：1109?15.
9 赵聪敏,王丽雁.缺氧缺血致脑白质少突胶质细胞损伤的机制〔J〕.中国临床康复，2004；8(10):1930?1.
10 Nielsen JB，Perez MA，Oudega M，et al.Evaluation of transcranial magnetic stimulation for investigating transmission in descending motor tracts in the rat〔J〕.Eur J Neurosci，2007;25(3):805?14.
11 王月平,王学廉,李 江,等.脑深部电刺激术与毁损术治疗双侧帕金森病的疗效对照研究〔J〕.医学研究生学报,2007；20(2):163?6.
