Elucidation of the mechanism by which exercise therapy promotes plastic changes and functional recovery of central nervous circuit after peripheral nerve injury

阐明运动疗法促进周围神经损伤后中枢神经回路塑性改变和功能恢复的机制

基本信息

批准号：
20J23448
负责人：
峯岸雄基
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Saitama Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，末梢神経損傷後の中枢神経回路の可塑的変化と機能回復を促進する機序を明らかにすることを目的とした．損傷後の運動機能回復を規定する一要因である脱神経期間に着目し，脱神経期間の異なる坐骨神経圧挫モデルに対する運動介入が，運動ニューロン（MN）とシナプス関連タンパク質との接触（シナプス被覆率）に及ぼす影響を検証した．結果として，脱神経期間が短い場合，運動介入により早期の時点でMNと一次求心性ニューロン終末（VGLUT1+）との再接続が図られること，また，時間は要するものの軸索断裂後は自然治癒により再接続が図られることを示した．一方，脱神経期間を延長した場合，運動介入の有無にかかわらず，一次求心性ニューロン終末（VGLUT1+）はMNから撤退したままであった．興味深いことに，興奮性グルタミン酸作動性（VGLUT2+），GABAおよび/またはGlycine作動性（VGAT+またはGAD67+）ニューロン終末は，いずれも運動介入の有無で，MNとの接触に有意差を認めなかった．なお，運動機能評価と腓腹筋CMAP振幅は，SC-EX 群では圧挫後4週時点までSC群に比べ有意に高かった．MSC-EX群は，圧挫後4週から12週時点までMSC群に比べ有意に高かった．したがって，脊髄神経回路の可塑的変化にはMNへの求心性入力が必要であり，軸索断裂後に脱神経期間を延長することでMNへの求心性入力が遮断された状態が延長された場合，運動介入による一次求心性ニューロン終末との再接続を促進する効果は得られないことを示した．また，脱神経期間の延長により脊髄神経回路の可塑的変化が得られない場合でも，運動介入により運動機能回復や機能的回復を促進した．そのため，予後不良とされている絞扼性神経障害者の罹病期間や神経移植術における手術待機時間の長い患者においても，運動介入により機能回復を促進する可能性がある．

本研究的目的是阐明周围神经损伤后促进中枢神经回路可塑性变化和功能恢复的机制。针对决定损伤后运动功能恢复的因素之一的去神经期，对不同去神经期的坐骨神经挤压模型进行运动干预，以改善运动神经元（MN）与突触相关蛋白之间的接触（突触覆盖）。结果，当去神经时间较短时，运动干预可以在早期时间点重新连接 MN 与初级传入神经元末梢（VGLUT1+），并且在轴突横断后发生自发恢复，尽管重新连接需要时间。尝试过。另一方面，当去神经支配时间延长时，无论是否存在运动干预，初级传入神经元末梢（VGLUT1+）仍然从 MN 中退出。有趣的是，在有或没有运动干预的情况下，兴奋性谷氨酸能（VGLUT2+）、GABA能和/或甘氨酸能（VGAT+或GAD67+）神经元末梢之间的接触没有显着差异。此外，直到挤压伤后 4 周，SC-EX 组的运动功能评估和腓肠肌 CMAP 振幅均显着高于 SC 组。挤压伤后4周至12周期间，MSC-EX组的发生率明显高于MSC组。因此，脊髓神经回路的可塑性变化需要对 MN 的传入输入，如果通过延长轴突横断后的去神经支配时间来延长对 MN 的传入输入被阻断的状态，则表明运动干预对促进与初级传入神经的重新连接没有作用。神经元末端。此外，即使由于长期去神经支配而未能实现脊髓神经回路的塑性变化，运动干预也能促进运动和功能恢复。因此，运动干预甚至可以促进预后不良的绞窄性神经病患者以及等待神经移植手术时间较长的患者的功能恢复。