本研究介绍了应用高强度聚焦超声阻断糖尿病神经病变神经动作电位的方法学。
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摘要
摘要
使用高强度聚焦超声（HIFU）换能器对正常及糖尿病动物模型进行神经传导阻滞的研究 recently 已有开展。在采用适当超声参数的条件下，HIFU 可在不损伤神经组织的前提下可逆地阻断外周神经的传导。神经动作电位的暂时性和部分性阻滞表明，HIFU 具有作为临床镇痛治疗手段的应用潜力。本研究展示了在糖尿病大鼠模型中抑制神经病理性神经动作电位的实验操作流程 体内 使用HIFU换能器。第一步是通过注射链脲佐菌素（STZ）建立成年雄性糖尿病神经病变大鼠模型。第二步是利用电子von Frey探针和热板仪评估STZ诱导的糖尿病大鼠的周围神经病变。最后一步是记录 体内 神经在经受HIFU照射时的细胞外动作电位。此处展示的方法可能有助于超声镇痛应用的研究。
引言
口服药物，针灸1，以及电刺激神经2 已用于治疗疼痛性糖尿病多发性神经病变。然而，口服药物的副作用、针灸的侵入性操作以及电刺激神经等方法限制了治疗效果及患者的依从性。在动物模型中，超声阻断外周神经的研究已持续数十年。3,4,5传导的 体外 大型绿蛙的坐骨神经在经受0.4 - 1.0秒、10 - 20次超声脉冲照射后，其功能可逆性地受到抑制6阻断神经传导的因素之一是超声引起的温度升高7对于患有多发性神经病的患者，在腓神经接受低强度超声照射2分钟后，进行了复合肌肉动作电位（CMAPs）的抑制。8完全恢复时间在5分钟内。
近期，美国食品药品监督管理局批准高强度聚焦超声（HIFU）作为子宫肌瘤肿瘤的非侵入性治疗手段9骨转移的疼痛缓解10以及前列腺癌11高强度聚焦超声（HIFU）换能器在体外发射声束，声束在不....
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方案
中国台湾国家卫生研究院机构动物照护及使用委员会批准了所有动物实验方案。
1. 在雄性成年Sprague-Dawley（SD）大鼠中诱导糖尿病模型
- 在STZ诱导前6小时，从笼中移除大鼠饲料颗粒，使雄性SD大鼠（300 - 350 g）禁食。
- 配制柠檬酸钠缓冲液（0.1 M，pH 4.5）。
- 将1.05 g一水柠檬酸（C6H8O7 · H2O；分子量210.14）溶于50 mL蒸馏水中，配制成0.1 M柠檬酸溶液。
- 将1.47 g二水合柠檬酸三钠（C8H5O7Na3 · 2H2O；分子量294.12）溶于50 mL蒸馏水中，配制成0.1 M柠檬酸钠溶液。
- 将25 mL柠檬酸溶液加入25 mL柠檬酸钠溶液中。使用pH计监测柠檬酸钠缓冲液的pH值（pH 4.5）。
注意：通过加入适量的0.1 M柠檬酸钠溶液使缓冲液达到等渗。
- 将STZ溶于0.1 M柠檬酸钠缓冲液中，配制成50 mg/mL的STZ溶液。
注意：STZ溶液对光敏感，因此需用铝箔包裹避光，并在15 - 20分钟内使用完毕。
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结果
的 体内 研究结果表明，在2,810 W/cm²的强度下进行3秒的HIFU照射，可实现预期效应2，CMAPs 被抑制至基线水平的 20%，但在 30 分钟后完全恢复（图2A，钻石）在28天期间几乎保持恒定（图2B，金刚石）。在相同强度下进行5秒HIFU暴露后，CMAPs在4分钟时降至基线的65.4%（9.5%），并在120分钟时恢复至基线的73.7%（12.6%）图 2A，方格）。CMAPs 直到第 14 天才恢复至基线水平（图2B，方格）。当在相同强度下将HIFU照射时间延长至8秒时，4分钟时的CMAPs降至基线的26.0%（14.1%）图 2A，三角形），但在120分钟时增加至基线的38.0%（12.0%），并在第28天逐渐增加至基线.......
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讨论
糖尿病大鼠神经病理性神经动作电位的部分和暂时性抑制 体内 在HIFU治疗后立即观察到阻滞效应的发生。对CMAPs进行的28天随访研究表明，在适当的HIFU暴露条件下，可实现神经传导的安全性阻断。因此，上述HIFU治疗方案可为糖尿病大鼠坐骨神经的可逆性传导阻滞提供一种替代解决方案。
在该方法中，不存在神经变性，且在轻度神经损伤情况下，感觉神经可在数小时至数天内完全恢复14。对于重度损伤，感觉功能的恢复过程通常需要数月时间，甚至可能无法恢复。此外，当神经纤维受到挤压损伤后，若神经内膜管和施万细胞基底膜保持完整，则周围神经纤维的再生更为完全15。因此，我们推断高强度聚焦超声（HIFU）在此情况下导致的是轻度且可逆的神经损伤，因为HIFU治疗后被抑制的复合肌肉动作电位（CMAPs）随时间逐渐恢复至基线水平。而对于重度神经损伤，即使在28天后，CMAPs也仅能部分恢复。
本研究的技术为在临床研究之前开展高强度聚焦超声（HIF.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究由科学技术部（项目编号 MOST 105-2221-E-400 -001）和国家卫生研究院（项目编号 BN-105-PP-10）资助，中国台湾。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 链脲佐菌素 | Sigma | 85882 | |
| 一水柠檬酸 | Sigma | C1909 | |
| 二水合柠檬酸三钠 | Sigma | W302600 | |
| 血糖仪 | Roche Accu-Check Active | GC | |
| 电子 von Frey 装置 | IITC Life Science | 2390 | |
| 热板仪 | IITC Life Science | ||
| Biopac MP36 数据采集系统 | Biopac Systems, Inc. | ||
| HIFU 换能器 | Sonic Concepts | H108 | |
| 函数发生器 | Agilent | 33250A | |
| 功率放大器 | Electronics & Innovation | 1040L | |
| 大鼠 | Biolasco 中国台湾 | Sprague-Dawley | |
| Puralube vet 软膏 | Dechra | ||
| 异氟烷蒸发器 | Parkland Scientific | V3000PS | |
| 异氟烷 | Attane | ||
| 固定袋（Decapicones） | Braintree Scientific | DC 200 |
参考文献
- Abuaisha, B. B., Costanzi, J. B., Boulton, A. J. Acupuncture for the treatment of chronic painful peripheral diabetic neuropathy: A long-term study. Diabetes Res Clin Pract. 39 (2), 115-121 (1998).
- Hamza, M. A., et al.
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