脑声常谈丨高压氧能改善脊髓损伤吗？福建医科大学第一医院刘芳团队发表相关研究成果

2024年12月13日，福建医科大学附属第一医院放射科刘芳教授团队在Brain and Behavior发表“The Impact of Hyperbaric Oxygen Therapy on Functional and Structural Plasticity in Rats With Spinal Cord Injury”，揭示了高压氧治疗对脊髓损伤大鼠功能和结构可塑性的影响。

脊髓损伤（SCI）可能导致损伤部位以下的感官和运动功能丧失。高压氧治疗（HBOT，是一种在高于一个大气压的环境中呼吸纯氧或高浓度氧来治疗疾病的方法）已被证明可以缓解SCI。本研究旨在建立SCI大鼠模型，并使用静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）研究HBOT对实验性大鼠SCI模型中大脑神经活动和神经运动功能变化的影响。将27只雌性SD大鼠随机分为三组：假手术组、SCI组和HBOT组。使用rs-fMRI评估全脑区域同质性（ReHo）值和以运动皮层为种子点的功能连接（FC）强度，并计算了神经影像学特征与行为评估之间的相关性。作者评估了相关脑区的尼氏体、NeuN和caspase-3的表达。在SCI之后，左侧初级体感皮层、左侧纹状体、右侧非颗粒状岛叶皮层和部分边缘系统皮层的ReHo值降低，这在HBOT后得到逆转。HBOT能够增加运动皮层与其他脑区之间的FC强度，BBB量表得分显示HBOT促进了SCI大鼠的运动功能恢复。通过组织病理学分析，作者的研究发现HBOT可以减少凋亡蛋白，增加神经元数量，并保护SCI大鼠中ReHo和FC显著变化的脑区的神经功能。

图一 高压氧治疗促进SCI大鼠的大脑皮层活动

在假手术组、SCI组和HBO组之间，观察到左侧初级体感皮层、右侧内嗅皮层（Ent）、左侧纹状体、左侧背外侧眶皮层（DLO）、右侧非颗粒状岛皮层和左侧齿状回的ReHo值存在显著差异。与假手术组相比，SCI组的ReHo值显著降低。相反，与SCI组相比，HBO组的ReHo值明显增加。

图二 ReHo值与BBB评分呈正相关

运动功能通过BBB量表(BBB（Basso, Beattie, Bresnahan）量表是一种广泛用于评估脊髓损伤后动物运动功能恢复情况的评分系统，0 分：后肢无任何运动，完全瘫痪。1 分：仅可见髋关节有轻微活动，膝关节和踝关节无运动。2 分：髋关节和膝关节有轻微活动，踝关节无运动。3 分：髋关节、膝关节和踝关节均有轻微活动，但后肢无法支撑体重。4 分：后肢可在平面上移动，但不能支撑体重，或仅能短暂支撑体重后立即摔倒。5 分：后肢可支撑体重，但行走时后肢不协调，呈明显的蹒跚步态。6 分：后肢可较好地支撑体重，行走时后肢基本协调，但仍存在轻度的运动缺陷。7 分：后肢运动接近正常，但仍有轻微的步态异常，如行走速度较慢或偶尔会出现轻微的滑倒。8 分：后肢运动完全正常，与损伤前无明显差异)评分进行评估，结果显示SCI后大鼠的运动功能降低。高压氧治疗在SCI大鼠中显示出增强运动功能恢复的潜力，但与假手术组相比，运动功能评分仍然显著较低。通过Spearman相关性分析，在所有阳性簇区域以及左侧初级体感皮层、右侧内嗅皮层、左侧纹状体、左侧背外侧眶皮层、右侧非颗粒状岛叶皮层和左侧齿状回等脑区，BBB量表评分与ReHo值之间发现了明显的正相关。

图三 所有簇的功能连接值与BBB评分呈正相关

异常功能连接（FC）强度从这三个组的每只大鼠中提取出来，并对FC强度与BBB量表评分之间的相关性进行了单独分析。Spearman相关性分析显示，运动功能与运动皮层和其他区域之间的FC强度之间存在正相关，包括与左侧次级运动皮层、右侧基底前脑区、右侧初级体感皮层、右侧丘脑、左侧丘脑、右侧背外侧眶皮层、右侧海马角状突起2区、左侧初级体感皮层和左侧海马角状突起3区之间的FC强度。

综上所述，作者探讨了高压氧治疗对SCI大鼠的大脑功能和结构可塑性的影响，以及这种治疗如何促进运动功能的恢复。HBOT能够促进SCI大鼠大脑中的功能和结构可塑性，有助于恢复运动功能。

文章来源：https://doi.org/10.1002/brb3.70196

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