大鼠腦卒中后吞咽障礙改良咽部電刺激治療最佳時機的實驗研究

《Brain Research Bulletin》:An experimental study on the optimal timing of modified pharyngeal electrical stimulation for the treatment of dysphagia after stroke in rats

【字體: 時間:2025年05月19日 來源:Brain Research Bulletin 3.5

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  為探討改良咽部電刺激(mPES)治療腦卒中后吞咽障礙(PSD)的最佳時機,研究人員以 SD 大鼠為模型,分不同時間啟動 mPES 治療。發現 72 小時組吞咽功能改善最顯著,相關受體表達更高。為 PSD 治療提供了時間窗依據。

  
腦卒中(Stroke)作為全球致死致殘的主要疾病之一,其高發病率和并發癥嚴重威脅人類健康。吞咽障礙(Dysphagia)是腦卒中后常見且棘手的并發癥,影響約 81% 的患者,可引發營養不良、吸入性肺炎等嚴重后果。目前臨床治療手段如藥物、神經調控技術等存在局限性,例如缺乏特效藥物、部分療法需患者認知配合等。因此,探尋安全有效的新型治療方案及其最佳干預時機成為迫切需求。

咽部電刺激(PES)作為一種非侵入性神經調控技術,在改善吞咽功能方面展現潛力,但動物實驗證據不足,且其改良形式 —— 改良咽部電刺激(mPES)的最佳治療時機尚未明確。此前研究雖確定了 mPES 在大鼠中的刺激參數(如 5Hz 頻率),但未解決 “何時開始治療” 的關鍵問題。為填補這一空白,廣州中醫藥大學的研究團隊開展了相關實驗,旨在通過動物模型明確 mPES 治療腦卒中后吞咽障礙的最優啟動時間點,研究成果發表在《Brain Research Bulletin》。

研究人員采用改良線栓法構建大鼠短暫大腦中動脈阻塞(tMCAO)模型模擬腦卒中后吞咽障礙,將 74 只 SD 大鼠隨機分為模型組、假手術組及 4 個 mPES 治療組(分別在造模后 24 小時、72 小時、5 天、7 天啟動治療),每組連續治療 3 天。主要運用以下技術方法:

  1. VFSS(熒光透視吞咽研究):通過 X 射線動態評估吞咽功能,檢測咽通過時間(PTT)、食管通過時間(ETT)、吞咽間隔(ISI)和食團面積等指標。
  2. Western blotting(蛋白質免疫印跡):檢測傳感器運動皮層中 N - 甲基 - D - 天冬氨酸受體 1(NMDAR1)、囊泡谷氨酸轉運體 2(Vglut2)和鈣調蛋白依賴性蛋白激酶 IIα(CaMKIIα)的表達,評估神經興奮性。

3.1 模型建立與驗證


通過 TTC 染色證實 tMCAO 模型成功,模型組大鼠腦梗死體積顯著大于假手術組(0.197±0.013 vs 0)。VFSS 顯示模型組吞咽參數(PTT、ETT、ISI)顯著延長,食團面積減小,證實吞咽障礙模型有效。

3.2 不同時間點 mPES 對吞咽功能的影響


與模型組相比,所有 mPES 治療組吞咽功能均改善,表現為 PTT、ETT、ISI 縮短及食團面積增大。其中,72 小時治療組改善最顯著(如 PTT:0.359±0.021 vs 模型組 0.417±0.016,P<0.05)。自然恢復觀察顯示,未干預的模型組在 5 天和 9 天時吞咽功能無自發改善,證實 mPES 的治療作用非自然恢復所致。

3.3 對傳感器運動皮層興奮性的影響


Western blotting 結果顯示,72 小時組的 NMDAR1 和 Vglut2 表達顯著高于 7 天組(NMDAR1:1.002±0.033 vs 0.809±0.048,P<0.05;Vglut2:1.041±0.126 vs 0.549±0.032,P<0.01),提示該時間點可能通過增強谷氨酸能神經傳遞提升皮層興奮性,而 CaMKIIα 表達在各組間無顯著差異。

結論與討論


本研究證實,mPES 在造模后 24 小時、72 小時、5 天、7 天啟動均有效,但72 小時為最優干預時間點,其機制可能與最大化提升傳感器運動皮層興奮性相關。這一發現為腦卒中后吞咽障礙的臨床治療提供了關鍵時間窗依據,有望推動 mPES 從實驗走向臨床應用。

值得注意的是,mPES 通過三角波與方波結合、10ms 寬脈沖等參數設計,在激活感覺軸突的同時減少肌肉疲勞,其作用可能通過刺激咽黏膜感覺傳入,經孤束核(NTS)投射至皮層,增強吞咽相關神經網絡活性。盡管研究未探討梗死體積與治療效果的關系,但其首次在動物模型中明確 mPES 的時間 - 效應關系,為后續機制研究和臨床轉化奠定了基礎。未來可進一步探索孤束核 - 皮層神經通路在 mPES 中的作用,以完善其治療腦卒中后吞咽障礙的理論體系。

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