正中神经电刺激对缺血性脑卒中大鼠突触可塑性的影响

张成才; 宁蓉; 陈娜; 彭艺晨; 周丽; 杨晰宸; 卢静怡; 张彭跃; 李蕊

doi:10.12259/j.issn.2095-610X.S20231201

正中神经电刺激对缺血性脑卒中大鼠突触可塑性的影响

doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20231201

张成才¹,
宁蓉¹,
陈娜¹,
彭艺晨¹,
周丽¹,
杨晰宸¹,
卢静怡²,
张彭跃^1, ,,
李蕊^2, ,

1.
云南中医药大学第二临床医学院，云南昆明　650500
2.
昆明市第二人民医院康复医学科，云南昆明　650032

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（81960731）；云南省教育厅科学研究基金资助项目（2023Y0434）；云南省地方高校联合专项－面上基金资助项目（202001AO070004）

详细信息

作者简介:
张成才（1998～），男，云南楚雄人，理学学士，在读硕士研究生，主要从事神经系统疾病的中西医结合康复研究工作

通讯作者:
张彭跃，E-mail：zpy19802000@163.com

李蕊，E-mail：309670682@qq.com

中图分类号: R743.3
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出版历程
- 收稿日期: 2023-09-25
- 网络出版日期: 2023-12-15
- 刊出日期: 2023-12-25

Effect of Median Nerve Electrical Stimulation on Synaptic Plasticity in Ischemic Stroke Rats

1.
The 2nd Clinical School，Yunnan University of Traditional Chinese Medicine，Kunming Yunnan 650500
2.
Dept. of Rehabilitation Medicine，The 2nd People’ s Hospital of Kunming City，Kunming Yunnan 650032，China

摘要

摘要: 目的探究正中神经电刺激对缺血性脑卒中大鼠突触可塑性的影响及其初步的作用机制。方法 18只SD健康雄性大鼠随机分为假手术组（Sham组，n = 6）、缺血性脑卒中组（MCAO组，n = 6）、正中神经电刺激组（MNES组，n = 6），采用线栓法建立大鼠左侧大脑中动脉闭塞模型，假手术组不插入线栓，正中神经电刺激组在造模后第3天给予正中神经电刺激干预，隔天干预，干预 7次后进行行为学检测、HE染色检测正中神经的损伤情况、尼式染色检测脑梗死体积、Western blot检测与突触可塑性相关蛋白的表达水平以及电镜检测。结果 HE染色显示正中神经电刺激对脑卒中大鼠的正中神经未造成损伤，正中神经被膜结果完整，无明显炎细胞浸润。与MCAO组相比，MNES组大鼠的神经功能以及损伤侧前肢的运动功能和协调能力显著改善（P < 0.01）。与MCAO组相比，MNES组大鼠脑梗死体积明显减小（P < 0.05），缺血半影区尼氏小体的核固缩现象减少。与MCAO组相比，正中神经电刺激干预后，MNES组大鼠皮层中与突触可塑性相关蛋白PSD95、synI的表达水平明显上调（P < 0.05），缺血损伤侧皮层的突触数量显著增多（P < 0.01）。结论正中神经电刺激是改善脑卒中后受损神经功能安全有效的治疗措施，其作用机制与促进突触可塑性有关。
- 正中神经电刺激 /
- 缺血性脑卒中 /
- 突触可塑性
Abstract: Objective To investigate the effects and mechanisms of median nerve electrical stimulation on synaptic plasticity in ischemic stroke rats. Methods 18 healthy male SD rats were randomly divided into Sham group（n = 6）, ischemic stroke group（MCAO group, n = 6） and median nerve electrical stimulation group（MNES group, n = 6）. The left middle cerebral artery occlusion model of rats was established by thread plug method. Thread plug was not inserted in sham group. The median nerve electrical stimulation group was given median nerve electrical stimulation intervention on the 3rd day after modeling, and intervention on the next day. After intervention for 7 times, behavioral detection, HE staining was used to detect median nerve injury. Nissl staining was used to detect cerebral infarction volume. Western blot was used for detection of the expression level of proteins related to synaptic plasticity, and electron microscopy was performed. Results HE staining showed that median nerve electrical stimulation did not cause damage to the median nerve in stroke rats, and the median nerve membrane was intact without obvious inflammatory cells. Compared with MCAO group, the neural function, motor function and coordination of the injured forelimb in MNES group were significantly improved（P < 0.01）. Compared with MCAO group, cerebral infarction volume in MNES group was significantly reduced（P < 0.05）, the pyknosis of Nissl bodies in ischemic penumbra decreased. Compared with MCAO group, the expression levels of synaptic plastication-related proteins PSD95 and synI in the cortex of MNES group were significantly up-regulated after median nerve electrical stimulation（P < 0.05）, the number of synapses in the ischemic cortex increased significantly（P < 0.01）. Conclusion Median nerve electrical stimulation is a safe and effective therapeutic measure to improve nerve function after stroke, and its mechanism is related to promoting synaptic plasticity.
- Median nerve electrical stimulation /
- Ischemic stroke /
- Synaptic plasticity

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图 1 大鼠脑卒中后正中神经电刺激示意图

Figure 1. Median nerve electrical stimulation after stroke in rats

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图 2 正中神经电刺激对脑卒中大鼠的正中神经未造成损伤

A：正中神经解剖位置示意图；B：大鼠离体正中神经示意图；C：假手术组HE染色光镜下观察图（10×）；D：干预组HE染色光镜下观察图（10×）。

Figure 2. Median nerve electrical stimulation did not cause damage to the median nerve in rats after stroke

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图 3 正中神经电刺激改善缺血性脑卒中大鼠受损的神经功能和运动协调能力

A：神经功能缺损评分；B：大鼠Foot-fault test评分；C：Rota-rod test运动时间。^**P < 0.01，^***P < 0.001，n = 6。

Figure 3. Median nerve electrical stimulation improves nerve function and motor coordination in ischemic stroke rats

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图 4 正中神经电刺激减轻缺血性脑卒中大鼠的脑梗死体积

A：大鼠脑冰冻切片尼式染色玻片扫描结果（1蓝色区域为梗死面积，2黄色区域为健侧梗死面积）； B：大鼠脑冰冻切片尼式染色玻片扫描放大（40×）示意图；C：大鼠脑梗死体积的定量结果（梗死面积/健侧未梗死面积）。^** P < 0.01，^***P < 0.001，n = 6。

Figure 4. Median nerve electrical stimulation reduced volume of cerebral infarction in ischemic stroke rats

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图 5 正中神经电刺激上调缺血性脑卒中大鼠大脑皮层中与神经可塑性相关蛋白的表达水平

A：神经可塑性相关蛋白WB条带的代表图；B：BDNF的定量结果；C：TrkB的定量结果，D：synI的定量结果；E：PSD95的定量结果。^*P < 0.05，^**P < 0.01，n = 6。

Figure 5. Median nerve electrical stimulation up-regulated the expression level of neuroplasticity-related proteins in cerebral cortex of ischemic stroke rats

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图 6 正中神经电刺激对缺血性脑卒中大鼠突触可塑性的影响

A：大鼠损伤侧皮层突触结构的代表图（5000×），其中红色“SJ”为突触结构；B：大鼠损伤侧皮层突触结构的代表图（20000×），其中红色箭头所指为突触超微结构；C：突触数量统计图。以5000×统计，^*P < 0.05，^**P < 0.01，n = 3。

Figure 6. Effect of median nerve electrical stimulation on synaptic plasticity in ischemic stroke rats

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表 1 神经功能缺损评分

Table 1. Neurological severity score

评分	神经功能缺损评估
0分	无神经损伤
1分	提尾时对侧前肢持续弯曲而无其他异常
2分	将大鼠置于软塑封垫上，轻推其肩膀数次，出现抵抗力下降
3分	在地面上活动时向上拉其尾，向瘫痪侧旋转
4分	自行行走时即向瘫痪侧旋转
5分	不能自行行走
6分	无自发活动
7分	死亡

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表 2 踏错实验评分

Table 2. Foot-fault test scores

评分	运动表现
0分	完全踩空，身体失去平衡和正常的姿势
1分	脚搭在横梯上，但当该脚承重时下滑并掉落，影响行走
2分	脚搭在横梯上，当该脚承重时滑下，但并未掉落，也不影响行走和平衡
3分	脚掌置于横梯上，但在该脚承重前动物将该脚迅速抬起并移到另一横梯上
4分	脚想放到一横梯上，但因没有接触到而放在了另一横梯上
5分	脚部分置于横梯上，行走时由脚踝、脚趾或膝盖承重
6分	脚掌置于正中，并能完全承重

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