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光基因技术刺激小脑外侧核促进卒中后功能恢复

2017-08-16 Tim

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Ref: Shah AM, et alSci Rep. 2017 Jun 1;7:46612. doi: 10.1038/srep46612.


卒中可导致脑网络的广泛变化,影响周围和远处联系区域的细胞兴奋性。脑刺激是一种新兴的神经修复技术,可通过改变靶区神经元的活性来改善卒中患者的预后。然而,刺激靶区的所有细胞,包括神经元、胶质细胞、内皮细胞和少突胶质细胞等,均可起激活或抑制作用。因此,刺激神经元或非神经元,是否能产生有效的激活或抑制作用?仍不明确。同时,对刺激脑回路所起的影响也不清楚。近期,美国斯坦福大学医学院神经外科和斯坦福卒中中心的Aatman M. Shah等在动物卒中模型上,采用光基因神经元刺激(optogenetic neuronal stimulation)技术选择性干预小脑外侧核(lateral cerebellar nucleus,LCN),观察其对动物神经功能恢复的影响,结果发表在2017年6月的《Sci Rep》在线。

 

该研究每次实验均采用18只10-12周年龄的Thy1-ChR2-YFP系列转基因雄性大鼠,通过闭塞左侧大脑中动脉M1段建立左大脑梗死模型。应用立体定向迈图娱乐官网将光纤植入到对侧小脑外侧核(contralesional LCN,cLCN)。18只cLCN短期刺激组的实验鼠在卒中后5-14天,每天接受3个长达1分钟的光刺激,每次间隔三分钟。18只cLCN长期组的实验鼠在卒中后5-28天,每天接受光刺激,方法相同。脑刺激涉及的神经传导通路为齿状核-丘脑-皮质通路(图1)。利用旋转梁实验检测卒中后的神经功能缺损状况。短期组大鼠在卒中后15天和长期组大鼠在卒中后29天时,取大脑进行免疫荧光染色,利用NIH Image J计算大脑梗死区大小。并检测磷酸化环腺苷酸反应序列结合蛋白(pCREB)的表达。

图1. 脑刺激靶区及其通路示意图。lateral cerebellar nucleus,小脑外侧核;ventrolateral thalamus,腹外侧丘脑;motor & premotor cortices, 运动/前运动皮质。


研究结果显示,cLCN刺激组的pCREB高表达表明刺激对侧LCN可激活神经元。通过旋转梁实验证明持续重复的LCN刺激可以促使实验鼠神经功能恢复。停止刺激后,实验鼠在第14天仍可以保持康复状态,证实刺激的效果是永久的。同时western-blot实验证实LCN刺激可降低健侧感觉皮质的轴突生长蛋白GAP43的表达。总之,LCN的泛神经元刺激足以对卒中后动物模型产生强大的、持续的神经修复促进作用,提示脑刺激具有临床治疗前景。


Tim编译,江苏省常熟市第一人民医院刘创宏审校,《迈图娱乐注册,迈图娱乐官网,迈图娱乐平台》主编、复旦大学附属华山医院陈衔城教授终审)