磁刺激对神经系统疾病中脑源性神经营养因子表达的影响
研究进展
侯蓓蓓1 综述，余 茜2 审校
【摘 要】【摘要】磁刺激(magnetic stimulation，MS)是利用电磁感应原理非侵入性地刺激大脑皮层，从而改变刺激部位及与刺激部位存在解剖连接部位的脑组织兴奋性的生物学技术。脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor，BDNF)是神经营养素家族之一，与神经系统疾病的发生、发展密切相关。以往研究证实MS可通过磁场的变化而引起中枢神经系统发生生物电效应，进而影响神经细胞的代谢和蛋白质的合成。本文主要综述了MS的作用机理及其对BDNF表达影响的研究，以为未来相关研究提供参考。 【期刊名称】实用医院临床杂志 【年(卷),期】2016(013)001 【总页数】4
【关键词】【关键词】磁刺激；神经系统；脑源性神经营养因子
磁刺激(magnetic stimulation，MS)是1985年由Barker和他的团队发明的一种神经生理学技术[1]，并首先诱导出运动诱发电位。近年来因其在脑卒中、抑郁症、帕金森、血管性痴呆等疾病的治疗中取得了明显效果，被广泛应用于神经系统疾病的康复治疗中[2]。脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor，BDNF)是神经营养素家族成员之一，已经被证实能促进多种神经元的存活，参与神经元的损伤修复，与神经系统疾病的发生、发展密切相关。以往研究证实MS可通过磁场变化转换为生物电效应而影响BDNF的表达。本文就MS的作用机理及对神经系统疾病中BDNF表达影响的相关研究
情况予以简单综述，为MS在脑血管疾病的治疗及康复等临床应用提供参考。
1 MS原理及其对大脑的作用
1.1 MS的原理 MS用于大脑区域治疗的原理是基于法拉第定律线圈通电时磁场感应产生的实变电流，即实变磁场通过对置在的大脑皮层的脉冲线圈产生电流而对大脑相应的区域产生作用[3]，使中枢神经突触细胞去极化，激发突触末端神经活动，从而引起一系列脑内代谢、神经电位活动等生理功能反应的效应。其刺激模式主要有单脉冲 (sTMS)、双脉冲(pTMS)和重复经颅磁刺激(rTMS)三种。通常认为刺激频率≤1 Hz的为低频刺激，≥1 Hz的为高频刺激。低频刺激能抑制局部大脑皮质，降低大脑皮质的兴奋性，高频刺激则能易化局部神经元，增加大脑皮质的兴奋性。相关研究证实rTMS可影响大脑的多个功能区域，例如：记忆、情绪、运动、言语、注意力等区域[4]。大脑两半球之间相互抑制，处于平衡状态。当一侧受损时，对侧半球的抑制状态缺失，将导致未受损侧半球兴奋性增高，受损侧的抑制加重。MS治疗时，应用于不同的刺激频率作用于治疗区域，将会产生相应的效应。如对于中风患者，可使用低频刺激作用健侧大脑区域，抑制健侧大脑的过度兴奋状态，而高频刺激则作用于患侧，增强患侧大脑的兴奋性。低频rTMS可改善大脑半球之间、大脑半球内部之间功能相关区域之间的重组[5]。此外长时程低频rTMS可以逐渐提高皮层脑血流量及脑代谢率的耗氧量[6]。高频磁刺激治疗大鼠脑缺血再灌注模型时发现，其通过阻断细胞凋亡、维持缺血区葡萄糖的利用，能缩小脑梗死体积及改善缺血再灌注模型鼠的神经功能预后[7]。MS应用于脑组织的机理推测为通过神经生物效应改善脑部血氧含量、调节大脑半球内部之间的功能及阻断细胞凋亡等。 1.2 MS对大脑的作用 MS在临床及科研中主要用于神经系统疾病的治疗和研
究。其刺激大脑产生的作用主要有：①兴奋局部神经产生动作电位、运动诱发电位(MEP)；②干扰大脑功能；③影响神经递质分泌，基因表达；④调节神经可塑性和大脑的兴奋性；⑤促进BDNF的分泌，增加神经营养；⑥双向调节脑血流、能量、代谢；⑦调节大脑工作节率和共振频率。MS是脑科学中唯一确定因果关系的无创方法。
2 MS对神经系统疾病BDNF的影响
2.1 MS对脑缺血BDNF的影响 BDNF参与脑缺血损伤的保护过程[8]，其能对抗脑缺血，保护神经元，促进神经元修复。电刺激可以增加脑血流量，上调化学物质的释放，以激活并营养神经元[9]。电磁相互转换，可以推测MS将影响脑血流量，增加神经细胞的代谢。
脑缺血后BDNF的上调是否与BDNF的基因型、相应的信号通道，其它细胞因子等有关？有学者通过临床实验发现亚急性脑卒中患者经过10 Hz 1000脉冲/天，共10天的rTMS治疗后，患者上肢运动功能情况均有改善，但携带BDNF Val/Val基因型的患者较携带Met allele的患者上肢运动功能改善情况更显著[10]。由此可推测，磁刺激是通过上调该病患者脑组织受损区BDNF的表达而改善卒中后上肢运动功能障碍的，其治疗效果与患者所携带的BDNF基因型有一定的关系。类似地,有学者深入研究发现慢性中风患者经过rTMS治疗后，个体对磁刺激的神经反应受BDNF Val66Met多态性的影响[11]。高频rTMS 能促进脑缺血后海马 VEGF、BDNF表达，并通过PKA-CREB 信号通路的调节来实现，最终引起 NSCs 的增殖。但rTMS 对 VEGF、BDNF 表达影响的长期效应还有待于进一步研究[12]。Zhang等研究发现，0.5 Hz 1.33 T的TMS能促进脑梗死大鼠梗死侧皮质c-Fos 和BDNF的表达，因此推测rTMS
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