近日,首都医科大学神经病学王晓民实验室贾军老师及其团队在Clinical and Translational Medicine杂志发表题为:“Corticostriatal glutamate-mediated dynamic therapeutic efficacy of electroacupuncture in a parkinsonian rat model.”的文章。本文研究揭示了电针(EA)刺激在6-羟基多巴胺(6-OHDA)诱导的帕金森病大鼠模型中具备调节皮质纹状体突触可塑性和降低皮质纹状体部位谷氨酸浓度异常升高的能力。本文为研究皮质纹状体谷氨酸能回路的调节机制与帕金森病(PD)患者运动功能障碍的相关性提供了新的视角,为帕金森病的治疗提供了理论依据。
本研究通过单侧注射6-羟基多巴胺(6-OHDA)建立PD大鼠模型,探讨电针刺激前后100 Hz对PD模型大鼠的影响。为了确定EA的最佳治疗参数,采用开阔场地和旋转杆试验动态评估运动行为。使用免疫电镜评估皮质纹状体突触可塑性,并通过微透析、体内电化学和高效液相色谱测量多巴胺能和谷氨酸能神经递质的水平。通过测量运动皮层和纹状体的局部场电位来记录神经活动动态。此外,采用化学遗传学技术来调节皮质纹状体谷氨酸能神经元,并阐明EA在PD大鼠模型中的治疗作用机制。
01、100 Hz电针刺激可改善6-OHDA 损伤大鼠的运动功能障碍,且呈时间依赖性
首先通过行为学实验比较了EA刺激的频率,找到了最佳的EA刺激方式,在特定治疗穴位进行 100 Hz EA 刺激可有效缓解 6-OHDA 损伤大鼠模型中的运动障碍,并产生明显的时间依赖性。随后免疫组化结果显示,EA刺激并不会恢复6-OHDA诱导的帕金森模型大鼠黑质纹状体(DA)能神经细胞的数量。
02、EA 刺激不能恢复 PD 模型大鼠的黑质纹状体能神经支配
使用高效液相色谱(HPLC)检查了中脑和纹状体样本中的 DA 水平,结果表明6-OHDA诱导的帕金森病大鼠模型的中脑和纹状体部位DA浓度不会受EA刺激的影响,为了进一步验证 EA 刺激是否激活残留的黑质纹状体末梢以改善 PD 模型大鼠的运动障碍,研究人员通过活体脑化学系统检测无损伤侧的纹状体部位不同深度下高钾刺激所引起DA的释放,损伤侧的纹状体部位接收高钾刺激,均没有DA的释放,说明损伤侧纹状体DA的释放不受EA刺激的影响,活体脑化学物质实时分析系统的应用,协助客户验证了实验猜想。搭配上微透析-液相检测体系,两个方案的联合使用极大的提高了实验结果的可靠性,也极大的丰富了神经科学研究者的视角,为后续该设备在神经科学研究上的应用奠定了良好的根基。
03、用 100 Hz EA 刺激治疗可逆转 PD 模型大鼠皮质纹状体棘可塑性和谷氨酸能传递的增强
作者通过免疫荧光染色技术观察囊泡谷氨酸转运蛋白(vGluT 1)的密度,发现6-OHDA诱导的帕金森模型大鼠皮质纹状体轴突末端的密度会升高,依靠高尔基体浸渍技术,6-OHDA诱导的帕金森模型大鼠的神经元中观察到树突分支的数量减少,但是这种减少可被100 Hz EA刺激逆转,EA刺激帕金森模型大鼠组总树突长度和分支数目有明显的升高,突触的结构受EA刺激会发生变化。电子显微镜下发现EA刺激导致帕金森模型大鼠皮质纹状体谷氨酸能神经元轴突末端尺寸变小。
此外,通过微透析活体采样技术结合高效液相电化学检测结果发现6-OHDA诱导的帕金森模型大鼠背侧纹状体部位谷氨酸浓度异常升高,在EA刺激下会有所改善,还进行了电生理学测试,以评估三个实验组的谷氨酸介导的纹状体兴奋性传递,结果表明EA刺激有效地调节帕金森模型大鼠皮质纹状体突触可塑性,使异常升高的谷氨酸浓度降低。
04、用 100 Hz EA 治疗可降低 PD 模型大鼠皮质纹状体高 β 振荡同步
过度同步的 β 振荡已被公认为帕金森病运动症状的功能性生物标志物,为了进一步评估 EA 刺激的动态治疗效果,在运动皮层和背外侧纹状体中使用长期植入电极进行了同步记录。EA 治疗对皮质纹状体通路中的同步高 β 振荡具有动态调节作用,对 PD 模型大鼠运动功能有相似的改善作用。
05、选择性皮质纹状体抑制减轻 PD 模型大鼠的 β 振荡、谷氨酸水平和运动障碍
为了实现对皮质纹状体谷氨酸能神经元的选择性抑制,通过化学遗传技术在 6-OHDA 损伤大鼠中使用了由药物 (DREADD) hM4Di 独家激活的抑制性受体,使用微透析监测表达hM4Di并有6- ohda诱导病变的大鼠在给药前后两侧背纹状体谷氨酸的浓度。后续结合行为学分析,微透析-HPLC-ECD检测,在体多通道电生理等技术,证实了选择性抑制皮质纹状体谷氨酸能神经元可以改善6-OHDA诱导的帕金森模型大鼠的过度同步β振荡和运动障碍,降低纹状体异常升高的谷氨酸浓度。
06、EA 的治疗效果被慢性皮质纹状体谷氨酸能激活逆转
为了进一步阐明皮质纹状体谷氨酸能神经元在EA刺激治疗 6-OHDA诱导的帕金森模型大鼠中的作用,作者通过化学遗传技术激活6-OHDA诱导的帕金森模型大鼠皮质纹状体谷氨酸能神经元来逆转EA刺激的影响。
综上所述,EA 刺激通过多种方法对多巴胺能神经元提供神经保护作用,这些作用包括抗神经炎症、抗氧化应激和抗凋亡反应,以及调节肠道微生物组。此外,先前的研究表明,EA 可以调节神经胶质功能以发挥抗炎和抗氧化作用。目前的研究强调了 EA 干预对帕金森病具有显著的非多巴胺能保护作用。探索 EA 介导的皮质纹状体谷氨酸传递变化(非神经保护作用)与其对神经胶质细胞功能的影响(神经保护作用)之间的相互作用,可以为 EA 如何缓解 PD 的复杂病理学提供关键见解。
07、结论
本研究揭示了EA治疗PD的时间动态和最佳参数,它强调了抑制皮质纹状体谷氨酸传递在EA治疗PD中的意义。用EA靶向谷氨酸能神经元有望作为一种非多巴胺能干预治疗PD患者的运动症状和异常神经活动。
文献来源:
Jiang X, Sun M, Yan Y, Wang Y, Fan X, Wei J, Wang K, Liang P, Wang Z, Wang J, Wang X, Jia J. Corticostriatal glutamate-mediated dynamic therapeutic efficacy of electroacupuncture in a parkinsonian rat model. Clin Transl Med. 2024 Dec;14(12):e70117. doi: 10.1002/ctm2.70117. PMID: 39627032; PMCID: PMC11614550.
创作声明:本文是在原英文文献基础上进行解读,存在观点偏向性,仅作分享,请参考原文深入学习。