评估大鼠膈肌运动单位连接性结局指标作为膈神经运动神经元变性与代偿的定量生物标志物

我们致力于研究在健康、衰老和疾病背景下，神经肌肉系统的正常与适应不良反应。具体而言，我们旨在探讨呼吸运动系统如何通过侧支 sprouting（collateral sprouting）等代偿机制应对运动神经元的丢失。目前，已有多种标记技术被用于量化啮齿类动物变性模型中支配神经支配的运动神经元数量，这些技术包括逆行示踪剂、腺病毒以及免疫组织化学方法。

尽管标记技术在运动神经元评估中具有重要价值，但其在评估运动单位功能方面存在局限性，且不适用于纵向研究。MuNI技术是一种用于临床前啮齿类动物研究的非侵入性方法，可进行纵向重复使用，以定量分析膈神经运动单位。实施MuNI方案有望显著促进并加速实验研究成果向临床测试的转化，特别是在非侵入性、纵向评估膈神经与膈肌的神经肌肉功能障碍方面。

我们多元化的实验室团队致力于研究健康状态及神经退行性疾病临床前模型中的神经肌肉功能。我们力求运用转化医学技术，深入探究可塑性的潜在机制是否能够被利用并加以调整，以维持呼吸功能，从而改善神经退行性疾病患者的生活质量。首先，将已麻醉并准备好的大鼠摆放在合适位置，用于记录复合肌肉动作电位。

将有源针电极置于锁骨中线最后一根肋骨下缘皮下。然后将参考针电极置于剑突与最后一节胸肋软骨交角处皮下。接下来，在颈动脉鞘处使用一对28号单极针电极刺激膈神经。

将电极置于颈侧皮下，位于前部与中部斜方肌之间，间距约为1厘米。确认刺激针的位置处于第四颈椎水平以下。然后将一次性表面电极置于尾部作为接地电极。

首先，将麻醉后的大鼠进行准备并摆放到电生理实验所需的位置。施加单相阴极方波脉冲以刺激膈神经，记录复合肌肉动作电位（CMAP）反应。逐步增加刺激强度，直至反应幅度不再增加为止。

然后将刺激强度提高至达到最大反应所需强度的约120%，以确保超强刺激，并记录一次额外的反应。测量并记录复合肌肉动作电位（CMAP）的峰-峰振幅，单位为毫伏。以0.1毫秒的持续时间、1赫兹的频率施加亚最大刺激。

以0.03毫安为增幅，逐步增加刺激强度，以引发渐进性反应，直至达到最小的“全或无”反应。然后，使用2至10毫安范围内的刺激强度获取初始反应。保存第一次渐进反应后，继续以0.03毫安为增幅，逐步提高刺激强度，获取更多递增的反应数据。

确保递增反应的初始负向波峰在时间上与最大复合肌肉动作电位（CMAP）反应的负向波峰对齐。由于膈肌参与呼吸运动，需检查每次递增反应的稳定性以及是否存在波形离散，以确认三次重复反应之间的一致性。实时观察递增反应，并将其与先前记录的波形叠加，以便进行直观区分。

然后确认每次递增反应的波幅至少为25微伏。记录10次递增反应后，验证每次递增的波幅不超过最终反应总波幅的三分之一。为估算SMUP的平均波幅，取10次递增值的平均值。

接下来，将最大CMAP波幅除以平均SMUP波幅，以确定运动单位数目估计值（MUNE）。在成年大鼠胸膜内注射CTB-SAP后7天，MUNE下降至60个功能性运动单位，而对照组大鼠为74个。CMAP波幅相对保持稳定，提示侧支 sprouting 可能是一种代偿机制。

注射后28天内测量了膈肌的复合肌肉动作电位（CMAP）、单运动单位电位（SMUP）和运动单位计数（MUNE）。CMAP未显示明显变化。CTB-SAP大鼠的SMUP平均增加了约50%至60%。这些变化随时间具有显著性，并归因于CTB-SAP的作用。

CTB-SAP 大鼠的 MUNE 减少了约 40%，表明时间和 CTB-SAP 处理具有显著影响。