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大鼠海马神经元群体对于高频电刺激的响应
脑深部电刺激(DBS)在帕金森和癫痫等疾病治疗中的应用不断发展,但DBS对于神经元的作用机制尚无定论.为了研究DBS对于大脑神经网络的作用,在麻醉大鼠海马CA1区的输入和输出轴突纤维上,分别施加正向和反向高频电刺激(HFS),考察CA1区锥体神经元的同步动作电位(即群峰电位)发放情况.结果表明,50 Hz的正向HFS可以诱发持续发放的群峰电位,而100和200 Hz的正向HFS诱发的群峰电位却要少得多.在不同频率的反向HFS中,每个刺激脉冲均诱发群峰电位,但它们的幅值逐渐减小;而且,刺激频率越高,幅值减小得越快.可见,作用于轴突的HFS对于上游和下游神经元群体都具有兴奋作用,但频率越高,兴奋作用越小.这些结果,对于深入了解DBS的作用机制以及安全有效地推广其临床应用都具有重要的意义.
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丘脑底核生理功能研究进展
丘脑底核(subthalamic nucleus,STN)又称Luys体,是丘脑底部主要的核团[1].以往有关STN生理功能研究的报道较少.近年来由于STN高频电刺激在帕金森病(Parkinson's disease,PD)治疗中的广泛应用[2],有关此核团的研究报道逐渐增多,发现其在认知、情感及运动控制方面均发挥重要作用.
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环状电极电刺激标测犬肾动脉周围神经分布
目的 探讨环状电极电刺激后血压反应与犬肾动脉周围神经分布之间的关系.方法 随机纳入8只昆明犬,经肾动脉造影排除血管畸形,使用环状电极对双侧肾动脉近、中、远段分别进行分区域高频电刺激(HFS,频率20 Hz,电压8V,脉宽2 ms,持续时间1min),将电刺激有反应的区域(持续高频电刺激后收缩压上升≥10 mm Hg)纳入高频电刺激阳性反应组(HFSP组,n=25),电刺激无反应的区域纳入高频电刺激阴性反应组(HFSN组,n=119).对血压及组织病理学进行分析.结果 与基线比较,HFSP组刺激后收缩压和舒张压分别升高(13.4±4.1)和(9.9±4.9)mm Hg(均P＜0.01),HFSN组刺激后收缩压和舒张压分别升高(1.4±3.7)和(1.3±2.5)mm Hg(均P＞0.05).对犬肾动脉周围神经分布进行测量分析,HFSP组的平均神经面积和平均神经数量高于HFSN组[(0.41±0.19)比(0.18±0.06)mm2,(7.16±3.94)比(3.48±2.23)根,均P＜0.01].结论 环状电极电刺激能够有效标测肾动脉周围神经分布,进一步为选择性肾动脉交感神经消融提供了理论依据.
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丘脑底核高频电刺激对猴帕金森病模型氨基酸类神经递质的影响
目的 探讨长期丘脑底核高频电刺激对猴帕金森病模型纹状体细胞外液中氨基酸类神经递质含量的影响.方法 成功制作猴右侧帕金森病丘脑底核高频电刺激模型2只,分别在打开脉冲发生器前和开机后的不同时间点应用微透析的方法对纹状体细胞外液进行取样(开机后1周、1、8、12个月).应用高效液相色谱荧光法检测开机前后的尾状核和壳核细胞外液的谷氨酸、γ-氨基丁酸、牛磺酸的含量变化.结果 在长期高频电刺激下,电极侧壳核和尾状核的谷氨酸含量在开机后的各时间点较开机前明显增加.电极侧尾状核及壳核的γ-氨基丁酸含量在开机后1周、1个月时均较开机前明显增加(P＜0.05),但在开机后8、12个月时γ-氨基丁酸含量较开机前、开机1周、1个月时又明显下降(P＜0.05).电极侧壳核和尾状核的牛磺酸含量在开机后较开机前明显增加(P＜0.05).结论 丘脑底核长期高频刺激可以增加纹状体区细胞外液中谷氨酸和牛磺酸的含量,明显降低γ-氨基丁酸的含量,改善偏侧猴帕金森病模型的症状.
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丘脑底核立体定向手术治疗帕金森病
早年认为,丘脑底核(STN)受损后有造成偏身投掷症的严重危险,故应用STN立体定向手术治疗帕金森病(PD)以往研究较少.近20年来,随着人们对基底节生理功能的进一步认识,发现STN与PD运动症状密切相关.多项动物实验证实,毁损或高频电刺激STN能减少其神经递质谷氨酸(Glu)的输出,对抗1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)和6-羟基多巴胺(6-OHDA)对多巴胺(DA)能神经元的毒性,改善动物PD症状.同时,在临床治疗上也得到初步应用,并取得较好效果.
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高频电刺激丘脑底核治疗帕金森病作用机制的研究进展
帕金森病(Parkinson Disease,PD)是一种发生于中老年时期,以震颤、肌强直、运动减少、姿势异常为主要特征的进行性神经系统变性疾病.目前的外科治疗手段主要有立体定向损毁术和丘脑底核高频电刺激术.立体定向损毁术是应用为广泛的传统手术方式,它虽然可以改善PD运动症状但却是以核团毁损为代价的.随着人们对PD病因和发病机制的研究的深入,丘脑底核的重要性已经被越来越多的学者所重视,它与基底节的许多核团都有广泛的神经纤维联系,被称为基底节活动的动力"源泉".在PD动物试验和PD患者临床治疗中,丘脑底核高频电刺激均取得了令人满意的疗效,但是其作用机制至今仍然是医学界的一个难题,本文就近几年的研究进展做简要综述.
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帕金森病及运动障碍性疾病的脑深部电刺激术治疗研究现状
脑深部电刺激术(deep brain stimulation,DBS)的出现是帕金森病及其他运动障碍性疾病治疗的一个里程碑.它采用立体定向的方法进行精确定位,在脑内特定的靶点植入刺激电极进行高频电刺激,从而改变相应核团的兴奋性以达到改善症状、控制癫癎发作、缓解疼痛,是一种微侵袭神经外科手术方法.自1987年法国的Benabid等应用脑深部电刺激术刺激丘脑腹外侧核治疗帕金森病震颤和特发性震颤获得成功后,至今全世界已有500余家医疗中心实施脑深部电刺激手术治疗运动障碍性疾病,植入电极超过35000例次[1].
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脑深部电刺激技术在神经科的应用
脑深部电刺激(Deep Brain Stimulation,DBS)是通过立体定向方法进行精确定位,在脑内特定的靶点植入刺激电极进行高频电刺激,从而改变相应核团兴奋性以达到改善帕金森病症状、控制癫痫发作、缓解疼痛的一种神经外科的新疗法.在过去的几年间,DBS技术在国内外逐渐发展成熟,其治疗运动障碍性疾病的安全性和有效性得到公认.DBS技术在上个世纪八十年代末期兴起,到2000年已经在欧洲和美国的功能神经外科中得到广泛应用,现已成为治疗运动障碍疾病(帕金森病、原发性震颤和肌张力障碍)、癫痫和顽固性疼痛的重要手段之一.
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高频电刺激对大鼠脚桥核神经元的影响
苍白球(globus pallidus,GP)在大鼠(entopeduncular nucleus,EP)作为基底节重要的输出核团,与(pedunculopontine nucleus,PPN)有着密切的联系.本实验用电刺激的方法观察大鼠EP对PPN神经元放电的影响,以探讨GP-PPN通路对PPN神经元活动的影响.1 资料与方法1.1 材料 实验选用成年SD雄性大鼠10只,体重250-300g,由漯河医专科实验动物中心提供.
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高频电刺激下丘脑后核对氟哌啶醇致大鼠运动不能的影响
目的:利用氟哌啶醇致僵直大鼠模拟帕金森病(PD)的运动不能,通过高频电刺激下丘脑后核(PH),观察大鼠僵直和运动能力的变化,从而探讨PH在PD治疗中潜在的应用价值.方法:将成年雄性SD大鼠随机分为PH刺激组、假刺激组和对照组,对PH刺激组和假刺激组大鼠双侧PH置入双极刺激电极,腹腔注射氟哌啶醇30 min后,PH刺激组给予持续高频电刺激(130 Hz,60μs,100μA),分别利用爬杆实验和跑步机实验评价大鼠僵直程度和运动能力.结果:腹腔注射氟哌啶醇1.0 mg/kg后,①大鼠呈僵直状态,其潜伏期为167.88±17.88 s,给予双侧PH高频电刺激后潜伏期显著缩短至77.5±21.27 s(P＜0.01).②跑步机试验显示大鼠跑动速度和跑动距离显著下降,分别为5.78± 0.90 cm/s和8.06± 4.35 m(P＜0.01),给予双侧PH高频电刺激后显著提高跑动速度和跑动距离,分别为12.72± 3.66 cm/s和98.61±96.75 m(P＜0.01).结论:腹腔注射氟哌啶醇可模拟帕金森病的僵直和运动不能症状,双侧高频电刺激PH可显著拮抗氟哌啶醇对大鼠僵直和运动不能的作用,提示PH为DBS治疗帕金森病运动不能的有效刺激靶点,为临床DBS刺激PH治疗PD提供实验依据.
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电刺激丘脑底核对大鼠杏仁核电点燃的抑制作用
目的在大鼠杏仁核电点燃癫痫模型中研究丘脑底核高频深部电刺激对点燃的抑制作用及其对Glu、GABA浓度的影响.方法建立大鼠杏仁核电刺激点燃模型,观察丘脑底核高频深部电刺激对点燃发作的抑制作用,应用高效液相色谱(HPLC)测定大鼠脑组织中Glu、GABA的浓度.结果对丘脑底核高频深部电刺激(130 Hz,0.2 ms,5 V)能够有效抑制大鼠杏仁核电点燃(P＜0.05);并可以降低纹状体内Glu浓度,升高纹状体内GABA浓度(P＜0.05).结论丘脑底核高频深部脑电刺激能有效抑制大鼠杏仁核电点燃,其作用机制可能与改变Glu、GABA浓度平衡有关.
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高频电刺激对癫痫模型大鼠慢性期海马苔藓纤维出芽及痫性发作影响
目的:局部注射海人酸制作癫痫大鼠模型,研究局部高频电刺激对癫痫大鼠苔藓纤维出芽及痫性发作的影响.方法:海马局部注射海人酸制作大鼠颞叶癫痫模型,选择局部海马癫痫灶进行高频电刺激,选择不同时间点,观察大鼠癫痫发作特点及脑电变化,通过改良Timm染色法,观察海马病理改变.结果:行为和脑电变化,点燃大鼠行为学上可分三期,包括急性期、静止期、慢性期,同时各个时期有相应的脑电特征表现.电刺激可减少慢性期大鼠癫痫发作的次数和痫性放电的次数(P<0.001).病理改变,点燃后大鼠海马Timm染色可见4 d时苔藓纤维出芽开始出现,到14 d明显(P<0.01),Golijeh评分电刺激组较海人酸组低(P<0.05).结论:局部高频电刺激海马能有效抑制海人酸癫痫模型大鼠的癫痫发作及痫性放电,抑制海马苔藓纤维出芽可能是高频电刺激控制癫痫发作的作用机制之一.
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高频电刺激对PC12细胞形态及代谢水平的影响
目的:研究细胞外高频电刺激(HFS)对PC12类交感神经细胞的形态及代谢水平的影响.方法:将HFS作用于传代的PC12类交感神经细胞株,高频电流参数为130 Hz,500μA,60μs;每天固定时间刺激3 h,持续3 d.分别用H-E染色、免疫组织化学、电子显微镜等方法检测经HFS后PC12类交感神经细胞在光镜、电镜下的形态变化及细胞代谢水平的变化.结果:相比对照组,HFS后PC12类神经细胞光镜下突起长度显著缩短,突起个数明显减少;酪氨酸羟化酶免疫组织化学结果显示HFS后PC12细胞胞质灰度降低,提示酪氨酸羟化酶代谢水平下降;电镜下可见胞质中的线粒体、分泌颗粒减少,突起和突触减少.结论:HFS对PC12类交感神经细胞有抑制作用,它抑制PC12类交感神经细胞突起的生长以及颗粒分泌的代谢水平.
关键词： 高频电刺激 肾上腺嗜铬细胞瘤细胞 形态 酪氨酸羟化酶 -
丘脑底核高频电刺激对大鼠黑质-纹状体多巴胺代谢的影响
目的研究丘脑底核(STN)高频电刺激(HFS)对大鼠黑质-纹状体系统的影响.方法给予正常大鼠一侧STN-HFS,应用微透析观察其对纹状体多巴胺(DA)及其代谢产物的影响,应用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)和Western blot观察其对黑质、纹状体酪氨酸羟化酶(TH)的影响.结果刺激侧纹状体DA代谢产物明显增多(P＜0.05),DA水平无变化;RT-PCR检测发现刺激侧黑质、纹状体TH mRNA水平升高;Western blot检测发现刺激侧黑质TH表达无变化,而纹状体TH表达明显升高(P＜0.01).结论STN-HFS可能通过影响黑质-纹状体DA代谢及其限速酶的水平发挥作用.
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慢性深部脑刺激治疗帕金森病
帕金森病(Parkinson's disease，PD)的治疗仍然是医学界的一大难题。丘脑切开术(thalamoto-my)等手术和左旋多巴(L-Dopa)等药物的疗效均不够满意。近年来PD的慢性深部脑刺激(chronicdeep brain stimulation，CDBS)疗法取得了较大进展，显示出良好前景，成为PD的有效疗法之一。本文综述了CDBS治疗PD的新进展，包括丘脑腹中间核(ventralis intermedius nucleus，VIM核)和丘脑底核(subthalamic nucleus，STN核)电刺激的作用机理、靶点确定、临床疗效、副作用等内容。 一、作用机理 (一)VIM核电刺激在丘脑的腹侧部分，尤其是在VIM核，可以记录到节律性放电，这种电活动与对侧肢体自发性震颤具有时间锁定(time-locked)关系[1]。当刺激频率＜100 Hz时，主要是加重震颤，在刺激频率≥100 Hz时才能恒定地抑制震颤[2,3]，据此，Blond等[4]认为VIM核电刺激可能是通过抑制神经元的活动起作用的，也就是通过抑制丘脑VIM毁损术所应破坏的神经元活动而抑制震颤的。而Benabid等[2]发现，VIM核电刺激阻止震颤的刺激强度-频率关系曲线与在青蛙肌肉神经纤维上记录到的刺激强度-频率关系曲线十分相似，据此认为VIM核电刺激影响的主要是神经传导纤维而不是VIM神经元细胞体。 (二)STN核电刺激在猴PD模型上发现STN-GPi(globus pallidus interna，内侧苍白球)通路上兴奋性神经元存在兴奋过度现象[5]，STN核毁损灶和电刺激都能够减轻对侧肢体的震颤、强直和运动不能[6,7]。在PD病人上，STN核电刺激改善运动不能和强直的方式，在与猴PD模型上STN毁损灶所致者相似[6]。另一方面，STN核电刺激可以激发偏身投掷症，而偏身投掷症被认为是由于STN或其联络纤维的自发性病损所引起的。因而，目前一般认为STN核电刺激对PD的疗效是通过抑制STN-GPi通路上可能的兴奋过度实现的[8]。由于高频电刺激对STN的抑制作用是频率依赖性的，因而这种抑制作用可能与诱发STN神经元的去极化阻滞有关[9]。
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阿托伐他汀对房颤细胞模型中ATBF1/PIAS3/STAT3通路的影响
探讨阿托伐他汀对心房颤动细胞模型中ATBF1/PIAS3/STAT3信号通路的作用.通过高频电刺激(5 ms,25 Hz,7 V/cm) HL-1心房肌细胞系构建房颤细胞模型,并采用CCK-8实验检测梯度浓度阿托伐他汀(0.01,0.1,1,10,50和100 μmol/L)干预下心房肌细胞系HL-1细胞活性,以筛选出阿托伐他汀的药物安全浓度,同时应用Western blotting实验测定以上每组p-STAT3和STAT3蛋白表达情况来选择佳给药浓度,并分别检测在对照组、房颤组和药物实验组3组中ATBF1/PIAS3/STAT3信号通路中各个蛋白表达水平.实验结果证明,CCK-8实验筛选阿托伐他汀的药物安全浓度为0.1～50 μmol/L.房颤细胞模型中,ATBF1的蛋白表达量显著下调,PIAS3蛋白水平降低,p-STAT3水平明显升高,差异均具有统计学意义(P＜0.05),但总STAT3的表达水平并无显著性改变(P＞0.05).阿托伐他汀药物干预后,p-STAT3蛋白与STAT3蛋白比值随浓度升高,在1μmol/L时达到大.在此药物浓度下,房颤模型中ATBF1和PIAS3表达上调,p-STAT3表达下调,有统计学差异(P＜0.05),而总STAT3无显著性差异(P＞0.05).提示阿托伐他汀抗心房颤动的分子作用机制可能与其抑制ATBF1/PIAS3/STAT3信号通路有关.
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高频电刺激对神经动作电位阻断作用的研究
目的:研究了高频交流电信号对神经动作电位的阻断作用.方法:采用离体的蟾蜍坐骨神经进行实验,对神经施加高频的正弦信号.观察动作电位的幅度和肌肉的状态来确定阻断的效果.结果:在一定频率下,高频正弦信号能完全阻断神经传导,阻断的阈值随阻断信号频率的增加而增加.给肌肉一小段时间高于阻断信号频率的刺激,肌肉对高频信号的强直效应会消失,之后肌肉的收缩也能被高频信号阻断.结论:高频电刺激对神经动作电位阻断作用为临床局麻、镇痛和解痉探索提供了新的依据.
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高频电刺激HL-1细胞对线粒体凋亡途径的影响
目的 探讨高频电刺激HL-1细胞对线粒体凋亡途径的影响.方法 Western blot检测对照组(HL-1细胞)和刺激组(25 Hz高频电刺激HL-1细胞24 h)B细胞淋巴瘤/白血病2(Bcl-2)、Bcl-2相关X蛋白(Bax)、半胱氨酸天门冬氨酸蛋白酶(Caspase)9和Caspase-3的蛋白表达量,细胞线粒体分离试剂盒分离对照组和刺激组HL-1细胞的线粒体和细胞质,Western blot检测细胞色素C(Cyt C)在线粒体内外的表达.结果 与对照组比较,刺激组Bcl-2表达下调,Bax、Caspase-9及Caspase-3表达上调(P＜0.01),线粒体内的Cyt C表达下调,而细胞质内的Cyt C表达上调(P＜0.01).结论 高频电刺激HL-1细胞能够通过激活细胞内的线粒体凋亡途径来促进HL-1细胞凋亡.
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丘脑底核高频电刺激对偏侧帕金森猴苍白球内侧部中氨基酸神经递质含量的影响
目的 通过微透析-高效液相神经递质分析技术观察丘脑底核(subthalamic nucleus,STN)脑深部电刺激(deep brain stimulation,DBS)对偏侧帕金森(parkinson's disease,PD)模型猴苍白球内侧部(globus pallidus internus,GPi)氨基酸类神经递质水平的影响.探讨PD的发病机制及DBS治疗PD的可能作用机制.方法 成功制备的偏侧PD模型猴4只,微透析方法收集未注药侧GPi的细胞外液以及注药侧STN高频电刺激(high frequncy stimulation,HFS)过程中以及刺激前后同侧GPi的细胞外液,应用高效液相—荧光法分析谷氨酸(glutamate,Glu)和(γ)-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)的水平变化.结果 MPTP注药侧Gpi细胞外液中Glu含量较未注药侧升高,而GABA含量却下降.高频电刺激偏侧PD猴模型的STN后,同侧的Gpi细胞外液中Glu的含量明显上升,而GABA的含量无明显变化.结论 无法用单一的神经元抑制机制解释STN-HFS的作用机制,STN-HFS的作用不只是局限于STN核团本身,对整个基底节环路都有影响.
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高频电刺激双侧伏隔核抑制吗啡成瘾大鼠复吸行为
目的 研究高频电刺激双侧伏隔核对吗啡成瘾大鼠复吸行为的影响.方法 成年SD大鼠20只,电极外套管通过立体定向手术植入大鼠双侧伏隔核,术后休息5d,应用腹腔注射吗啡(10mg/kg)诱导建立吗啡成瘾大鼠位置偏爱(CPP)模型,建模成功后用生理盐水替代吗啡进行熄灭训练.CPP检测确定消退成功后,将大鼠随机分成实验组(吗啡+DBS)和对照组(吗啡+假刺激),通过DBS电路给予电刺激,实验组给予高频电刺激,对照组予假刺激,连续刺激7d.末次刺激后24 h内给予小剂量吗啡诱导复吸.结果 (1)大鼠建模后CPP评分[(616.2±74.7)s]较建模前CPP评分[(353.9±84.3)s]升高,差异有统计学意义(P＜0.01).(2)消退CPP评分与建模后评分降低[(456.4±148.8)s vs (616.2±74.7)s,P=0.0219],与建模前评分[(353.9±84.3)s]相比,差异无统计学意义(P=0.0847).(3)末次刺激24h内给予小剂量吗啡诱导复吸,实验组复吸评分较对照组复吸评分降低[(330.1±212.6)svs(684.2±230.2)s,P=0.0029],复吸得到抑制.结论 戒断期高频刺激成瘾大鼠双侧伏隔核会抑制大鼠点燃复吸行为.
