不同參數(shù)的重復(fù)經(jīng)顱磁刺激對(duì)大鼠血清腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的影響

董國英 陳 霞 周先舉 王林曉

南京醫(yī)科大學(xué)附屬常州市第二人民醫(yī)院神經(jīng)疾病研究室，江蘇常州 213003

重復(fù)經(jīng)顱磁刺激（rTMS）作為一項(xiàng)無痛無創(chuàng)、安全有效且操作簡(jiǎn)便的診斷和治療方法，在神經(jīng)精神領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景［1-3］。rTMS 作用效果受刺激線圈、方向、部位、強(qiáng)度、頻率等多種因素影響，不同刺激參數(shù)可對(duì)皮層產(chǎn)生興奮或抑制作用，進(jìn)而使大腦內(nèi)部發(fā)生可塑性變化［4-6］。然而，目前分子機(jī)制尚不完全清楚，有待進(jìn)一步研究。腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）作為神經(jīng)營養(yǎng)因子家族成員之一，在促進(jìn)突觸可塑性、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和神經(jīng)元存活中發(fā)揮重要的作用［7-9］。在2000 年，Muller 等［10］發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期rTMS 導(dǎo)致腦內(nèi)BDNF表達(dá)上調(diào)，從而促進(jìn)神經(jīng)保護(hù)，揭示BDNF 可能是rTMS發(fā)揮突觸可塑性和神經(jīng)元成活的重要中介［11-12］。本研究旨在研究低頻1 Hz rTMS、高頻10 Hz rTMS 和間斷θ 節(jié)律性刺激（iTBS）3 種模式的rTMS 在不同刺激強(qiáng)度下對(duì)BDNF 的影響，為rTMS 的基礎(chǔ)研究和臨床治療的方案選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

健康雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠54 只，體重250～270 g，由江蘇卡文斯實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心（合格證號(hào)：201710466，生產(chǎn)許可證：SCXK（蘇）2016-0010）。實(shí)驗(yàn)前，將動(dòng)物置于實(shí)驗(yàn)環(huán)境適應(yīng)3 d。本研究所有實(shí)驗(yàn)均經(jīng)過南京醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物保護(hù)和倫理委員會(huì)（IACUC）批準(zhǔn)。

1.2 主要儀器設(shè)備

磁場(chǎng)刺激儀（型號(hào)：CCY-Ⅳ）由武漢依瑞德醫(yī)療設(shè)備有限公司生產(chǎn)，最高刺激頻率為100 Hz，圓形刺激線圈直徑為6 cm。

1.3 主要試劑

大鼠BDNF 酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）試劑盒（Thermo，美國，REF：ERBDNF，LOT：0750040317，生產(chǎn)批號(hào)：25042016）。

1.4 方法

SD 大鼠根據(jù)rTMS 模式分為三組，分別是Sham 組（18 只）、1 Hz rTMS 組（12 只）、10 Hz rTMS 組（12 只）和iTBS 組（12 只）。具體參數(shù)見表1。每一組根據(jù)測(cè)得rMT（機(jī)器最大輸出的25%），分為Sham 組（6 只）、低強(qiáng)度組（80% rMT，機(jī)器最大輸出的20%，6 只）和高強(qiáng)度組（120% rMT，機(jī)器最大輸出的30%，6 只）。根據(jù)分組，將SD 大鼠固定于自制固定罩（目前正在申請(qǐng)專利中）內(nèi)暴露鼠腦，線圈平行置于大鼠頭部上方［13］。Sham 組大鼠進(jìn)行同樣操作，但將刺激線圈垂直放置，使大鼠受到同樣的束縛，聽到同樣的刺激聲音但不會(huì)受到刺激，從而避免容器束縛和刺激聲音對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。rTMS 實(shí)驗(yàn)操作持續(xù)進(jìn)行5 d，第5 天刺激結(jié)束后眼眶取血進(jìn)行ELISA 檢測(cè)。

表1 不同模式rTMS 的參數(shù)設(shè)定（n=6）

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0 對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用q 檢驗(yàn)。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同刺激強(qiáng)度1 Hz rTMS 對(duì)大鼠血清BDNF 水平比較

低強(qiáng)度1 Hz rTMS 組BNDF 水平顯著高于Sham組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。高強(qiáng)度1 Hz rTMS組與Sham 組比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見圖1。

圖1 不同刺激強(qiáng)度1 Hz rTMS 大鼠血清腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子比較

2.2 不同刺激強(qiáng)度10 Hz rTMS 大鼠血清BDNF 比較

Sham 組、低強(qiáng)度10 Hz rTMS 組和高強(qiáng)度10 Hz rTMS 組BDNF 水平比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見圖2。

圖2 不同刺激強(qiáng)度10 Hz rTMS 大鼠血清腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子比較

2.3 不同強(qiáng)度iTBS 大鼠血清BDNF 比較

高強(qiáng)度iTBS 組血清中BNDF 表達(dá)明顯低于Sham 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。而低強(qiáng)度iTBS 組與Sham 組比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見圖3。

圖3 不同刺激強(qiáng)度iTBS 大鼠血清腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子比較

3 討論

不同刺激參數(shù)如頻率和強(qiáng)度對(duì)臨床治療至關(guān)重要，目前臨床rTMS 的方案確定仍沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。臨床治療在確定rTMS 強(qiáng)度時(shí)，80%～120% rMT 都是被普遍認(rèn)可的安全有效范圍［1］。然而，正常范圍內(nèi)的強(qiáng)度選擇也很可能導(dǎo)致治療效果的差異。除rTMS 對(duì)象自身敏感性外，刺激強(qiáng)度是影響rTMS 效果的重要因素。rTMS 刺進(jìn)強(qiáng)度的選擇應(yīng)與頻率模式的設(shè)定相適應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)高頻rTMS，尤其是iTBS 在實(shí)施過程中強(qiáng)度不宜設(shè)置過高［14-17］。對(duì)于高頻的刺激，即使是短促且間歇性的iTBS 可能也會(huì)導(dǎo)致治療反效果，尤其是針對(duì)某些腦創(chuàng)傷性患者。因此，臨床上rTMS 長(zhǎng)期實(shí)施往往偏向選擇低強(qiáng)度的治療方案［18］。

為了進(jìn)一步確定強(qiáng)度對(duì)rTMS 治療效果的影響，本研究選取正常刺激強(qiáng)度范圍的最低值（80% rMT）和最高值（120% rMT）分別進(jìn)行3 種模式的rTMS 干預(yù)。鑒于BDNF 已被證實(shí)是rTMS 發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)和改善認(rèn)知作用的重要介質(zhì)［19-21］，本研究應(yīng)用ELISA 檢測(cè)BDNF 的表達(dá)變化來評(píng)估rTMS 的效果。研究結(jié)果顯示，高強(qiáng)度iTBS 組大鼠BDNF 表達(dá)顯著降低，而高強(qiáng)度10 Hz rTMS 組和高強(qiáng)度1 Hz rTMS 組BDNF 均未受影響。在低強(qiáng)度干預(yù)條件下，低強(qiáng)度1 Hz rTMS 組大鼠BDNF 水平顯著升高，而低強(qiáng)度10 Hz rTMS 組和低強(qiáng)度iTBS 組并無明顯變化。本研究證實(shí)了強(qiáng)度選擇與頻率模式的密切關(guān)系，為rTMS 的臨床應(yīng)用提供了新線索。