極低頻電磁場治療對缺血性腦卒中大鼠的神經(jīng)保護(hù)作用及其機(jī)制*

歐陽葵 梁培日 吳挺國 周德聰 陳 增 周經(jīng)霞

海南省老年病醫(yī)院老年醫(yī)學(xué)科，海南省海口市 571100

缺血性腦卒中(Ischemic stroke，IS)是因腦血管循環(huán)障礙造成腦組織損傷或壞死的一類疾病的總稱。當(dāng)腦血管發(fā)生狹窄、閉塞，可導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞壞死、凋亡，誘發(fā)神經(jīng)功能障礙，其致死、致殘率較高，極大影響患者生活質(zhì)量?？茖W(xué)有效地治療IS，減少并發(fā)癥和后遺癥，提高患者的生活質(zhì)量，具有重大的意義和價(jià)值。如何運(yùn)用科學(xué)有效的治療方法預(yù)防和治療IS發(fā)病后各種功能障礙問題，最大限度提高IS患者的日常生活活動能力、運(yùn)動功能及神經(jīng)功能恢復(fù)有很大的探討價(jià)值。氧化應(yīng)激損傷是IS的重要病理損傷機(jī)制，控制氧化應(yīng)激損傷具有積極的神經(jīng)保護(hù)作用，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題[1]。極低頻電磁場(ELFEF)是應(yīng)用較廣的一種物理治療手段，可有效減輕炎癥、消除水腫、減少細(xì)胞凋亡、刺激干細(xì)胞增殖，促進(jìn)組織再生[2-3]。本研究通過建立大鼠模型，探討極低頻電磁場康復(fù)對IS大鼠神經(jīng)功能的積極保護(hù)作用，為IS治療提供新的思路，現(xiàn)總結(jié)如下。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物 清潔級成年SD雄性大鼠48只，7～8周齡，體重250～280g；手術(shù)前于本實(shí)驗(yàn)室動物房適應(yīng)性飼養(yǎng)1周，隨機(jī)分為3組：空白組(假手術(shù)組)、對照組(IS組)、治療組(ELFEF治療)，每組16只。

1.2 方法

1.2.1 大鼠模型制備：采用大鼠大腦中動脈栓塞模型(MCAO)模擬腦缺血再灌注損傷。參照Longa等方法。造模成功標(biāo)準(zhǔn)：(1)刺激大鼠右側(cè)肢體，可觀察到回縮遲鈍或消失；(2)爬行時(shí)軀體呈現(xiàn)右傾狀態(tài)；(3)提尾倒懸，可觀察到右上肢朝胸前部屈曲；(4)左肢呈霍納氏征；或右肢癱瘓。排除出現(xiàn)下列情況者：(1)神經(jīng)學(xué)癥狀評分不足2分；(2)24h后CT檢查發(fā)現(xiàn)蛛網(wǎng)膜下腔出血；(3)手術(shù)出血嚴(yán)重；(4)在觀察時(shí)相點(diǎn)前死亡。

1.2.2 ELFEF治療：磁場頻率為5Hz，感應(yīng)強(qiáng)度0～140mT連續(xù)可調(diào)。將治療組暴露磁感強(qiáng)度調(diào)為140mT，暴露時(shí)間為5h，連續(xù)暴露30d。大鼠可在電磁場中自由活動干預(yù)前后肛溫升高不超過0.2℃。空白組和對照組不進(jìn)行ELFEF暴露。

1.3 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 在第30天暴露結(jié)束后測評下列指標(biāo)：(1)神經(jīng)功能：參考Zea-Longa 評分[4]，0分：無癥狀；1分：提起大鼠尾巴，可觀察到其左前肢屈曲，不能伸展；2分：能夠行走，但存在追尾、向左側(cè)劃圈癥狀；3分：軀體左傾，無法正常行走；4分：完全無法行走或昏迷。(2)腦梗死體積：處死大鼠后斷頸迅速取出整腦，將腦組織存放在-20℃環(huán)境中，大約0.5h，切片置入2% TTC溶液中，溫度設(shè)置為37℃，避光孵育持續(xù)0.5h，4%多聚甲醛固定后第2天攝照，應(yīng)用Image J圖像系統(tǒng)進(jìn)行分析。腦梗死體積(mm3)=(患側(cè)面積均值總和-對側(cè)面積均值總和)×梗死腦組織厚度。(3)腦組織含水量：取出腦組織，徹底清除硬腦膜、血漬等，用電子分析天平測量腦組織質(zhì)量，測量結(jié)果為濕質(zhì)量。然后將腦組織置于105℃烤箱，72h后取出稱重，其重量為干質(zhì)量。腦組織含水量=(濕質(zhì)量-干質(zhì)量)/濕質(zhì)量×100%。(4)生化指標(biāo)：檢測大鼠腦組織超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化氫酶(CAT)水平。

2 結(jié)果

2.1 神經(jīng)功能與梗死嚴(yán)重程度 三組神經(jīng)功能評分、腦梗死體積、腦組織含水量顯示：空白組<治療組<對照組(P<0.05)，見表1。

表1 三組神經(jīng)功能、腦梗死體積與腦組織含水量比較

2.2 腦組織生化指標(biāo) 三組SOD、GSH-Px、CAT顯示：治療組>對照組(P<0.05)，而治療組與空白組間無顯著差異(P>0.05)；三組MDA顯示：空白組<治療組<對照組(P<0.05)，見表2。

3 討論

表2 三組腦組織生化指標(biāo)比較

IS發(fā)病后大腦神經(jīng)元發(fā)生凋亡，造成突觸結(jié)構(gòu)出現(xiàn)病理變化，誘發(fā)神經(jīng)遞質(zhì)異常分泌，從而引起一系列相關(guān)癥狀，包括認(rèn)知、運(yùn)動等功能出現(xiàn)障礙，還包括大腦皮層、海馬等部位的膽堿能神經(jīng)元的缺失和功能異常[5]。以往關(guān)于電磁場生物效應(yīng)的基礎(chǔ)研究提示，生命體的功能與低頻電磁場存在一定的關(guān)聯(lián)性、協(xié)同性以及與頻率時(shí)間相關(guān)的特性。大量研究還證實(shí)，電磁場具有消炎消腫、減輕疼痛、促進(jìn)組織再生等功效，同時(shí)對干細(xì)胞的增殖、發(fā)育、分化等具有積極促進(jìn)作用[6-7]。ELFEF能夠改變?nèi)梭w內(nèi)離子流動方向，同時(shí)影響血液流變，刺激血管擴(kuò)張，促進(jìn)血循環(huán)加快，改善局部組織微環(huán)境[8]。因此，筆者認(rèn)為ELFEF治療對于IS康復(fù)具有積極作用，但其具體機(jī)制還有待深入探討。

本研究通過線栓法構(gòu)建IS大鼠模型，觀察ELFEF治療對IS大鼠的作用效果，結(jié)果顯示，治療組、對照組神經(jīng)功能評分、腦梗死體積、腦組織含水量均比空白組明顯增高，表明IS造模對大鼠腦組織及功能造成損害，但治療組上述指標(biāo)均低于對照組，證實(shí)ELFEF治療可減輕IS大鼠腦組織損傷，對于IS大鼠的神經(jīng)功能具有積極保護(hù)作用。

為進(jìn)一步探討ILFEF發(fā)揮治療作用的具體機(jī)制，本研究檢測了大鼠的氧化應(yīng)激指標(biāo)。IS涉及多種損傷機(jī)制，其中引起神經(jīng)元凋亡的最重要、最核心原因可能為氧化應(yīng)激導(dǎo)致的級聯(lián)瀑布反應(yīng)[9]。在氧化應(yīng)激狀態(tài)下，活性氧水平異常升高，使大量自由基生成，使抗氧化酶大量失活并最終消耗殆盡，造成內(nèi)源性抗氧化防御機(jī)制完全崩潰，而過量的自由基對脂質(zhì)、蛋白質(zhì)及核酸的損壞作用使神經(jīng)元細(xì)胞受到氧化性損傷[10]，引起神經(jīng)元結(jié)構(gòu)、功能異常，根據(jù)上述機(jī)制，機(jī)體自身的抗氧化活性對于保護(hù)神經(jīng)功能具有關(guān)鍵性作用[11]。已有研究[12-13]指出，IS患者SOD、CAT、GSH-Px水平明顯降低，且其下降幅度與病情嚴(yán)重程度相關(guān)。本研究中，治療組SOD、GSH-Px、CAT高于對照組，而MDA低于對照組，證實(shí)ELFEF治療能夠減少大鼠腦組織中過氧化物的蓄積和抗氧化酶的消耗并抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，減輕IS引起的氧化應(yīng)激，這可能是ELFEF起到神經(jīng)保護(hù)作用的重要機(jī)制之一。

隨著醫(yī)學(xué)治療技術(shù)的發(fā)展、影像學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新和新藥的不斷研發(fā)，腦血管病的診斷和治療水平不斷提高，IS患者的存活率較前明顯升高，但其造成的后遺癥，各神經(jīng)系統(tǒng)的功能障礙隨之成為神經(jīng)康復(fù)的首要難題。IS后遺癥主要包括有肢體運(yùn)動和(或)感覺障礙、偏盲、失語等，主要影響患者的自理能力、運(yùn)動能力、認(rèn)知能力、語言、也理等，嚴(yán)重降低患者的生存質(zhì)量，給患者及家庭造成了極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和精神負(fù)擔(dān)。因此，科學(xué)有效地治療IS，應(yīng)盡最大努力保留患者的日常生活活動能力和社會能力，減少并發(fā)癥和后遺癥，提高患者的生活質(zhì)量。已有研究證實(shí)，人體中存在的大量帶電離子，可與電磁場發(fā)生作用有關(guān)。在電磁場作用下其電荷能力發(fā)生改變，進(jìn)一步影響帶電離子的移動速度和排列方式[14]。也有研究表明電磁場所產(chǎn)生的非熱效應(yīng)能顯著影響細(xì)胞膜的通透性，使細(xì)胞膜雙脂層形成親水性通路，成為離子、分子等的通道，最終影響細(xì)胞間通訊功能，進(jìn)而導(dǎo)致一系列的生物效應(yīng)產(chǎn)生[15]。除了在早期采用藥物治療或相關(guān)干預(yù)外，電磁刺激作為一種非損傷性手段，具有高度穿透能力，長時(shí)間連續(xù)刺激，無空間限制，具有空間均勻性，相對安全性等特點(diǎn)。與此同時(shí)，可控的電磁場可以均勻地對外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的目的基因進(jìn)行精準(zhǔn)刺激。彌補(bǔ)了光刺激的不均勻，會發(fā)生光吸收和散射的不足，使其更可能成為缺血性腦卒中有效治療手段。本項(xiàng)目探討ELFEF康復(fù)對IS患者神經(jīng)功能缺失恢復(fù)的作用及其機(jī)制。該機(jī)制尚未見研究，具有一定的創(chuàng)新性，在彌補(bǔ)既往相關(guān)研究缺陷的同時(shí)，為臨床IS的治療提供了新的思路和方法，也為磁場的生物學(xué)效應(yīng)提供了理論依據(jù)。

綜上所述，ELFEF治療能夠改善IS大鼠氧化應(yīng)激，保護(hù)神經(jīng)功能，減輕腦梗死嚴(yán)重程度。ELFEF作為非損傷性治療手段，可長期應(yīng)用，安全性良好，且其操作簡單、價(jià)格低廉，可為IS的康復(fù)治療提供新的思路，具有積極的臨床價(jià)值。