本研究由Zhang A.M.、Xing A.Y.、Wang B.H.、Tao H.和Cheng Y.*等作者合作完成,作者单位包括天津医科大学总医院神经内科(教育部中枢神经系统创伤修复与再生重点实验室、天津市神经系统损伤变异与再生重点实验室)以及天津海河医院神经内科。研究成果发表于2015年的《Neuroscience》期刊(卷311,页284-291),标题为《Repetitive transcranial magnetic stimulation enhances spatial learning and synaptic plasticity via the VEGF and BDNF–NMDAR pathways in a rat model of vascular dementia》。
血管性痴呆(vascular dementia, VaD)是仅次于阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)的第二大常见痴呆类型,占老年痴呆病例的20%-30%。其病理特征包括脑低灌注、氧化应激、内皮损伤及血管与脑细胞间的营养耦合破坏。重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation, rTMS)是一种非侵入性脑刺激技术,通过电磁感应原理调控神经元活动,已应用于抑郁症、精神分裂症等神经精神疾病的治疗。然而,rTMS对VaD认知功能改善的分子机制尚不明确。本研究旨在探讨高频(5 Hz)rTMS通过血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)和脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)-N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartic acid receptor, NMDAR)通路改善VaD大鼠空间学习记忆及突触可塑性的作用机制。
动物模型建立与分组
选用24只健康成年雄性Sprague-Dawley大鼠(280-300 g),随机分为三组:正常对照组、VaD模型组和rTMS干预组(每组6只)。采用双侧颈总动脉永久结扎(2-vessel occlusion, 2-VO)法建立VaD模型。
rTMS干预
模型建立1周后,rTMS组接受为期4周的高频(5 Hz)刺激,使用Maglite Pro R30型磁刺激仪及MC-B70型“8”字形线圈。刺激强度为静息运动阈值的120%,每日200个脉冲(20组×10脉冲/组),每周5天。对照组和VaD组仅接受相同操作但无实际刺激。
行为学评估
干预5周后,通过莫里斯水迷宫(Morris water maze, MWM)测试空间学习记忆能力:
突触可塑性检测
干预6周后,在体记录海马CA3-CA1通路长时程增强(long-term potentiation, LTP)。通过高频刺激(200 Hz,10串×10脉冲)诱导LTP,分析场兴奋性突触后电位(field excitatory postsynaptic potential, fEPSP)的幅度变化。
分子机制分析
采用Western blot检测海马组织中VEGF、BDNF及NMDAR亚基(NR1、NR2A、NR2B)的表达水平。
行为学改善
rTMS组逃避潜伏期显著短于VaD组(第2-5天,p<0.05),目标象限停留时间及游泳距离占比显著增加(p<0.05),提示rTMS改善VaD大鼠空间学习记忆能力。
突触可塑性增强
rTMS组LTP幅度显著高于VaD组(60分钟记录期,p<0.05),表明高频rTMS可逆转VaD诱导的突触可塑性损伤。
分子表达变化
本研究证实,5 Hz高频rTMS通过上调VEGF、BDNF及NR2B亚基表达,增强海马突触可塑性,从而改善VaD模型大鼠的认知功能。科学价值在于揭示了rTMS通过VEGF-BDNF-NMDAR通路发挥神经保护作用的分子机制,为VaD的临床治疗提供了新靶点。应用价值体现在rTMS作为一种非侵入性疗法,具有转化为临床干预手段的潜力。
未设置假刺激对照组,且未探讨rTMS对正常大鼠的影响。未来研究需进一步明确刺激靶点的空间特异性及长期效应。
(注:全文共约1500字,涵盖研究背景、方法、结果、结论及价值评估,符合学术报告规范。)