Auswirkungen der bewegungsartigen Kopfhautakupunktur auf die äußere Kapselmikrostruktur und die Erregbarkeit des wirbelsäulenartigen Reflexes in einem Rattenmodell der Spastizität nach dem Schlaganfall

Zusammenfassung

Dieses Protokoll beschreibt bewegungsartige Kopfhautakupunktur in einem Rattenmodell der Post-Schlaganfall-Spastikität und demonstriert deren Bewertung anhand von Verhaltens-, Magnetresonanztomographie, histologischen und elektrophysiologischen Untersuchungen zur Untersuchung von Veränderungen der externen Kapselmikrostruktur und der Erregbarkeit der Wirbelsäulenreflexe.

Zusammenfassung

Die Spastizität nach dem Schlaganfall (PSS) beeinträchtigt die motorische Funktion und die Lebensqualität nach dem Schlaganfall erheblich. Die Störung des kortiko-retikulospinalen Bahns und eine beeinträchtigte supraspinale absteigende Hemmung gelten als wichtige pathologische Mechanismen; die neuronalen und mikrostrukturellen Mechanismen, die den therapeutischen Wirkungen der Bewegungs-Skalp-Akupunktur (MSSA) zugrunde liegen, sind jedoch weiterhin unvollständig verstanden. Diese Studie zielte darauf ab, die Auswirkungen von MSSA auf PSS mithilfe einer multimodalen Untersuchung zu untersuchen, die Neuroimaging, Elektrophysiologie und Histologie in einem Rattenmodell der Okklusion der mittleren Gehirnarterie integriert. Eine T2-gewichtete Magnetresonanztomographie wurde durchgeführt, um das Volumen des zerebralen Infarkts zu quantifizieren, und Diffusionstensorbildgebung wurde verwendet, um die mikrostrukturelle Integrität der weißen Substanz der externen Kapsel zu bewerten. Die Luxol Fast Blue (LFB)-Färbung bewertete die Myelin-Integrität innerhalb der äußeren Kapsel, während H-Reflex-Aufnahmen die Erregbarkeit des Spinalreflexes bewerteten. Korrelationsanalysen wurden durchgeführt, um die Zusammenhänge zwischen Infarktvolumen, weißer Substanz-Mikrostruktur, Erregbarkeit von Spinalreflexen und Spastizitätsschwere zu untersuchen. MSSA verringerte das Volumen des zerebralen Infarkten, linderte äußere Kapsel-Mikrostrukturschäden und schwächte die Demyelinisierung ab. Darüber hinaus verbesserte MSSA abnorme H-Reflex-Parameter, normalisierte die Erregbarkeit der Wirbelsäulenreflexe und reduzierte die Spastikität. Korrelationsanalysen zeigten, dass größere Infarkte mit einer stärkeren äußeren Kapselverletzung assoziiert waren, während eine besser erhaltene Integrität der weißen Substanz mit einer verbesserten Regulierung der Wirbelsäulenreflexe und weniger starker Spastizität verbunden war. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass MSSA PSS lindern kann, indem ischämische Hirnverletzungen reduziert, die mikrostrukturelle Integrität der externen Kapseln erhalten und die cortico-retikulospinale Hemmungsfunktion verbessert werden, was präklinische Belege für seine therapeutische Anwendung liefert.

Einleitung

Die Post-Stroke-Spastizität (PSS) ist eine häufige und beeinträchtigende Folge des ischämischen Schlaganfalls, die klinisch durch geschwindigkeits- und längenabhängige Zunahmen des Muskeltonus gekennzeichnet ist. Diese Erkrankung führt häufig zu abnormalen Gliedmaßenhaltungen und dysfunktionalen Bewegungsmustern, was die motorische Unabhängigkeit und Lebensqualität der Patienten stark beeinträchtigt und weltweit erhebliche wirtschaftliche und pflegende Belastungen verursacht ^1,2. Als typische Manifestation des oberen Motoneuron-Syndroms wird die Pathogenese von PSS hauptsächlich auf eine übertriebene Hypererregbarkeit der Wirbelsäulendehnungsreflexe zurückgeführt. Zunehmende neuroanatomische und neurophysiologische Studien haben gezeigt, dass der Verlust der absteigenden inhibitorischen Modulation vom extrapyramidalen System zu den spinalen Reflexschaltkreisen ein zentraler pathologischer Mechanismus für die Initiierung und das Fortschreiten von PSS ist, wobei der kortiko-retikulospinale Weg als primärer neuronaler Kreislauf dient, der diese absteigende regulatorische Kontrolle^{vermittelt 3,4,5}.

Die Nadeltechnik ist ein entscheidender Faktor für die Wirksamkeit der Akupunktur und nimmt eine zentrale Rolle in der klinischen Akupunkturpraxis ein. Die Bewegungs-Skaltakupunktur (MSSA) ist eine eigenständige Nadeltechnik, die speziell für PSS-Interventionen entwickelt wurde und Kopfhautakupunktur mit gleichzeitiger aktiver oder passiver Gliedmaßenübung^{kombiniert 3}. Zahlreiche klinische Studien haben gezeigt, dass MSSA im Vergleich zu allein Kopfhautakupunktur oder Bewegungsrehabilitation bessere Ergebnisse erzielt, um die Schwere der Spastizität zu verringern, die Lokomotorik wiederherzustellen und die täglichen Aktivitäten bei Schlaganfallpatienten^{zu verbessern 6,7,8,9}. Unsere früheren Tierstudien zeigten außerdem, dass MSSA in Rattenmodellen von PSS stärkere antispastische Effekte ausübt als herkömmliche Kopfhautakupunktur. Mechanistisch sind diese therapeutischen Effekte mit einer verbesserten zerebralen Durchfluss im ischämischen Penumbra, einer verminderten Erregbarkeit der Spinalstreckreflexe und einer erhöhten Expression des Kaliumchlorid-Kotransporters 2 (KCC2) in den vorderen Hornneuronen der Spinalität in Verbindung gebracht. Diese molekulare Modulation könnte die spinale γ-Aminobuttersäure (GABA)-erge inhibitorische Übertragung weiter verbessern und so zur Spastizitätslinderung^{beitragen 10,11}.

Bestehende mechanistische Untersuchungen zu MSSA sind weiterhin begrenzt, da es keine vorherigen Studien gab, die speziell untersuchten, wie upstream intracerebrale weiße Substanz innerhalb extrapyramidaler absteigender Bahnen zu PSS beiträgt. Die äußere Kapsel bildet ein kritisches Segment der weißen Substanz des kortiko-retikulospinalen Weges; Es enthält kortiko-tegmentale Fasern, die kortikale Signale an die retikuläre Bildung des Hirnstamms übertragen und so zur supraspinalen inhibitorischen Kontrolle der spinalen Reflexschaltkreise beitragen^12,13. Im Einklang mit dieser anatomischen Rolle haben mehrere Voxel-basierte Läsion-Symptom-Mapping-Studien gezeigt, dass äußere Kapselschäden mit der Spastizität der oberen und unteren Gliedmaßen nach Schlaganfall 12,13,14 assoziiert sind. Diese anatomischen und klinischen Beobachtungen unterstützen die Auswahl der externen Kapsel als primäres Interessengebiet (ROI). Bis heute hat kein in-vivo-Nachweis gezeigt, ob MSSA die mikrostrukturelle Integrität externer Kapseln bewahrt oder ob solche Veränderungen mit Veränderungen der Erregbarkeit der Wirbelsäulenreflexe einhergehen. Klinische Bewertungen auf Basis von Verhaltensbewertungen, konventioneller Magnetresonanztomographie (MRT) und elektrophysiologischen Tests erlauben nur korrelative Analysen und können von Patientenheterogenität, Krankheitsdauer und anderen klinischen Störfaktoren beeinflusst werden. Im Gegensatz dazu ermöglichen standardisierte Rattenmodelle von PSS eine rigorose Kontrolle experimenteller Variablen und einheitliche Interventionsprotokolle und bieten so eine ergänzende Plattform für mechanistische Untersuchungen.

Mit Fokus auf die Mikrostruktur der weißen Gehirnsubstanz und die neurophysiologische Funktion integrierte diese Studie multimodale Ansätze, darunter T2-gewichtete Bildgebung (T2WI), Diffusionstensorbildgebung (DTI), H-reflex-elektrophysiologische Aufzeichnung, gezielte Luxol Fast Blue (LFB)-Färbung der äußeren Kapsel und Verhaltensbewertungen. Durch die Etablierung eines integrierten Struktur-Funktions-Verhaltens-Korrelationsrahmens zielte diese Studie darauf ab, die Zusammenhänge zwischen Hirninfarkt, externer Kapsel-Mikrostruktur, Reizbarkeit von Wirbelsäulenreflexen und Spastizität nach MSSA-Behandlung in einem Rattenmodell von PSS zu untersuchen. Die Ergebnisse sollen präklinische Belege liefern, die den Zusammenhang zwischen erhaltener externer Kapselintegrität und reduzierter Spinalreflex-Hyperexcitabilität nach MSSA unterstützen und gleichzeitig eine theoretische Grundlage für die translationale Anwendung von MSSA in der PSS-Rehabilitation bilden.

Protokoll

Vierzig erwachsene männliche Spezifische Pathogen-freie (SPF) Sprague–Dawley (SD) Ratten, die 240–280 g wiegen, wurden von Beijing Vital River Laboratory Animal Technology gekauft [Lizenznummer: SCXK (Jing) 2021-0011]. Alle Ratten wurden im Labortierzentrum der Universität Peking für Chinesische Medizin unter kontrollierten Bedingungen untergebracht, mit einer Raumtemperatur von 23 °C ± 1 °C, einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % ± 5 % und einem 12-Stunden-Licht/12-Stunden-Dunkelzyklus, mit freiem Zugang zu Nahrung und Wasser. Die Ratten wurden für 5 Tage akklimatisiert, während der gleichzeitig das Laufbandtraining zur Akklimatisierung durchgeführt wurde. Die Tiere durchliefen einmal täglich eine Laufbandgewöhnung mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min für 15 Minuten pro Sitzung ohne elektrische Stimulation, um den Handhabungsstress zu reduzieren.

Basierend auf unserer vorherigen Studie liegt die Erfolgsrate der PSS-Induktion mittels der Methode der mittleren Gehirnarterien-Okklusion (MCAO) bei etwa 60 ^%. Mit einer Zufallszahlentabelle wurden 9 Ratten im Voraus zufällig als Scheingruppe ausgewählt; Die übrigen 31 Ratten wurden für die Modellkonstruktion verwendet. Nach erfolgreicher Modellierung wurden diese Ratten zufällig in die Modellgruppe und die MSSA-Gruppe eingeteilt. Letztlich wurden in jede Gruppe neun Ratten aufgenommen. Dieses Experiment wurde gemäß den 3R-Prinzipien des Labortierschutzes durchgeführt und vom Tierethikkomitee der Pekinger Universität für Chinesische Medizin (BUCM 20250915-008) genehmigt.

Modellgründung

Das MCAO-Modell wurde bei Ratten mit einer modifizierten intraluminalen Filamenttechnik etabliert. Die Ratten wurden mit 3 % Isofluran zur Einleitung betäubt, und die Anästhesie wurde mit 1,5 % Isofluran in Sauerstoff abgegeben, bei einer konstanten Durchflussrate von 1 l/min während des gesamten chirurgischen Eingriffs. Es wurde ein Mittellinien-Halsschnitt gemacht, gefolgt von einer stumpfen Dissektion, um die rechte arteriale Halsschlagader (CCA), die arterie der externen Halsschlagader (ECA) und die arterie der internen Halsschlagader (ICA) freizulegen. Eine Nylon-Monofilamentnaht (Durchmesser 0,36 ± 0,02 mm) wurde über das ECA in die ICA eingeführt und bewegte sich etwa 18–20 mm bis zum Ursprung der mittleren Großhirnarterie (MCA), um eine arterielle Verschlusserscheinung zu erreichen. Die Gefäße wurden ligiert und der Schnitt geschlossen. Anschließend wurden die Ratten auf ein Heizkissen gelegt, bis sie sich von der Narkose erholten. Die Ratten in der Schein-operierten Gruppe unterzogen sich identischer chirurgischer Exposition mit CCA, ICA und ECA ohne Einsetzen des intraluminalen Filaments.

Nach der Operation erhielten alle MCAO-Ratten eine standardisierte postoperative Versorgung. Die Tiere wurden in den ersten 12 Stunden auf einem 37°C-Heizkissen gehalten, um Unterkühlung zu verhindern. Chirurgische Schnitte wurden drei Tage lang täglich gereinigt, Ampicillin (100 mg/kg) wurde per intraperitonealer Injektion zur Infektionsprophylaxe verabreicht, und weiche Lebensmittel wurden bereitgestellt, um eine ausreichende Ernährung zu gewährleisten. Allgemeine Aktivität, Nahrungsaufnahme, Wundzustand und motorische Funktion der Gliedmaßen wurden täglich von den postoperativen Tagen 1 bis 10 überwacht.

Neurologische Defizite wurden von Forschern bewertet, die auf die Gruppenzuweisung blind waren, anhand des Zea Longa neurologischen Defizit-Scores, und der Muskeltonus wurde mit der Modifizierten Ashworth-Skala (MAS) bewertet. Die Untersuchungen wurden 1 Tag vor der Operation (Tag −1), am Tag vor MCAO (Tag 0) sowie an den postoperativen Tagen 1, 3, 5, 7 und 10 durchgeführt. Ratten mit Zea Longa- und MAS-Werten ≥1 am postoperativen Tag 3 galten als erfolgreiche PSS-Modelle.

MSSA-Behandlung

Die Interventionen begannen am postoperativen Tag 3. Die Akupunkturstimulationsstelle der Kopfhaut war die ipsilesionale MS-6-Linie (vordere parietotemporale schräge Linie). Gemäß dem National Standard for Standardized Manipulations of Scalp Acupuncture (GB/T 21709.2-2021) erstreckt sich die MS 6-Reihe von GV 21 (Qianding) bis GB 6 (Xuanli).

Einweg-sterile Akupunkturnadeln (0,25 × 13 mm) wurden unter der Galea aponeurotica bei GV 21 in einem etwa 15° schrägen Winkel zur Kopfhaut eingeführt und bewegten sich entlang der vorderen parietotemporalen Schrägen Linie bis zu einer Tiefe von etwa 10 mm in Richtung GB 6. Eine schnelle Drehung (200 Umdrehungen/min) wurde kontinuierlich 1 Minute lang angewendet. Nach 15 Minuten Nadelfesthalt wurde dieselbe Drehbewegung einmal wiederholt, was zu einer Gesamtzeit der Nadelbindung von 30 Minuten führte. Während der gesamten Nadelhaltzeit durchliefen die Ratten gleichzeitig ein Laufbandtraining mit einer konstanten Geschwindigkeit von 10 m/min.

Ratten in den von Schein betriebenen und Modellgruppen erhielten weder Akupunktur noch Laufbandübung. Um unspezifische Handhabungs- und Fesselbelastungen zu kontrollieren, wurden sie vorsichtig in nicht-kompressiven Strumpfhaltern für 30 Minuten pro Tag gehalten und festgehalten, entsprechend der gesamten täglichen Interventionsdauer der MSSA-Gruppe.

Verhaltensbewertungen

Zea Longa-Score für neurologische Defizite:

Neurologische Defizite bei Ratten wurden mit dem Zea Longa-Bewertungssystem¹⁶ bewertet. Folgende Kriterien wurden angewendet: Ein Wert von 0 zeigte keine neurologische Beeinträchtigung und normale uneingeschränkte Bewegung; Ein Wert von 1 deutet auf eine unvollständige Dehnung der vorderen oder Hintergliedmaße zur betroffenen Seite hin; ein Wert von 2 zeigte das Kreisen zur gegenseitlichen Seite während der Fortbewegung; Ein Wert von 3 zeigte einen Sturz auf die gegenseitliche Seite beim Gehen; und eine Punktzahl von 4 deutete auf Bewusstseinsverlust bei Ausbleiben spontaner Gehbewegung hin.

MAS für Muskeltonus:

Der Muskeltonus wurde mit MAS¹⁷ bewertet. Die Kriterien wurden wie folgt definiert: Grad 0, keine Zunahme des Muskeltonus; Grad 1, leichte Zunahme des Muskeltonus, mit einem vorübergehenden Fangen oder minimalem Widerstand am Ende der passiven Beugung und Dehnung; Grad 1+, deutlicher Anstieg des Muskeltonus, mit einem vorübergehenden Fangen im mittleren Bewegungsumfang und anhaltendem Widerstand in der zweiten Bewegungshälfte; Grad 2, ausgeprägter Anstieg des Muskeltonus, mit Widerstand über den Großteil des Bewegungsumfangs erkennbar, obwohl die Gliedmaße leicht beweglich blieb; Grad 3, erheblicher Anstieg des Muskeltonus, der passive Beugung und Dehnung erschwerte; und Grad 4, eingeschränkte passive Bewegung aufgrund der Gelenksteifigkeit. Die Klasse 1+ erhielt eine Punktzahl von 2 Punkten, was in dieser Studie¹⁰ eine maximale MAS-Punktzahl von 5 Punkten ergibt.

T2WI-Neuroimaging zur Quantifizierung des zerebralen Infarktvolumens

Alle T2WI-Scans wurden mit einem PharmaScan-MRT-Scanner aufgenommen, der mit der ParaVision 360-Software (Version 3.5) betrieben wurde. Eine T2-gewichtete Turbo-Schnellerfassung mit Relaxationsverstärkung (T2_TurboRARE, auch SELTENE/schnelle Spin-Echo [FSE])-Pulssequenz genannt wurde bei MCAO-Ratten zur Quantifizierung des zerebralen Infarktvolumens angewendet. Die Bildparameter waren wie folgt konfiguriert: Wiederholungszeit (TR) = 3000,0 ms, Echozeit (TE) = 33,0 ms, Sichtfeld (FOV) = 35,00 × 35,00 mm², Matrixgröße = 250 × 250, Schnittdicke = 0,80 mm, Anzahl der Schnitte = 35, Anzahl der Anregungen (NEX) = 3,0 und Flip-Winkel (FA) = 180,0°. Die zerebralen Infarktregionen wurden in der ITK-SNAP-Software (Version 4.4.0) manuell von einem einzelnen Forscher abgegrenzt, der auf Gruppenzuweisung anhand von Signalintensitätsänderungen und morphologischen Merkmalen, die mit einem ischämischen Infarkt übereinstimmen, blind war. Das Infarktvolumen des Gehirns wurde dann automatisch von der Software berechnet.

DTI-Neuroimaging zur Bewertung der mikrostrukturellen Integrität der weißen Substanz

MRT-Daten wurden mit einem 7,0 T PharmaScan-Magnetresonanzscanner aufgenommen. Die Anästhesie wurde mit 3 % Isofluran in Druckluft (0,4–0,6 L/min) induziert und während der gesamten DTI-Aufnahme mit 1 % Isofluran aufrechterhalten. Die Körperkerntemperatur wurde während des gesamten Bildgebungsverfahrens mit einem thermostatisch gesteuerten Wasserbad aufrechterhalten.

Während des MRT-Scans wurde zunächst eine Dreiebenen-Lokalisierungssequenz angewendet, um das Rattenhirn im Magneten zu positionieren. DTI wurde mit einer axialen Single-Shot-Spin-Echo-Echo-Echo-Bildabbildung mit folgenden Parametern durchgeführt: TR/TE = 3000/27 ms, Matrix = 90 × 75, FOV = 20 × 15 mm², Schnittdicke = 0,7 mm, 30 Diffusionsgradienten-Richtungen und b-Werte von 0 und 1000 s/mm². Für die DTI-Analyse wurden in der externen Kapsel auf Hirnschnitten 1,3 mm unterhalb von Bregma interessante Bereiche gezeichnet. Parametrische Karten der fraktionierten Anisotropie (FA), mittlerer Diffusivität (MD), axialer Diffusivität (AD) und radialer Diffusivität (RD) wurden mit der ParaVision 360-Software rekonstruiert. Die Daten werden als Verhältnis der betroffenen Hemisphäre zur kontralateralen gesunden Hemisphäre angegeben.

LFB-Färbung zur Beurteilung der Myelinverletzung und Remyelinisierung

Die LFB-Färbung wurde durchgeführt, um strukturelle Schäden an myelinisierten Axonen in der äußeren Kapsel zu bewerten. Myelin-Verletzung, gekennzeichnet durch Myelin-Verdünnung und Vakuolation, wurde durch Messung der integrierten optischen Dichte (IOD) von LFB-gefärbten myelinisierten Fasern innerhalb des ROI in der externen Kapsel mit der ImageJ-Software (Version 6.0; Graustufenschwelle 35–225) quantifiziert. Basierend auf dem stereotaxischen Atlas¹⁸ des Rattenhirns wurden für jedes Tier drei koronale Schnitte mit Bregma +1,0 mm, −1,3 mm und −1,6 mm analysiert, entsprechend den vorderen, mittleren und mittleren hinteren Teilen der äußeren Kapsel. Die mittlere IOD über die drei Abschnitte hinweg wurde berechnet, um jedes Tier darzustellen (n = 4 pro Gruppe). Die ipsilateralen IOD-Werte wurden auf die kontralaterale Seite normalisiert und als Prozentsatz^{von 19} angegeben.

Elektrophysiologische Aufzeichnungen zur Beurteilung der Erregbarkeit von Wirbelsäulenreflexen

Der spinale monosynaptische H-Reflex wurde mit einem biologischen Funktionsexperimentsystem aufgezeichnet. Die Ratten wurden leicht mit α-Chloralose (50 mg/kg, intraperitoneal) betäubt, um die Erregbarkeit des spinalen Reflexes während elektrophysiologischer Aufnahmen zu erhalten. Der linke Ischiasnerv wurde durch eine stumpfe Dissektion freigelegt und auf bipolare Hakenelektroden zur elektrischen Stimulation gesetzt. Eine ölige Vitaminlösung wurde intermittierend auf den freiliegenden Nerv aufgetragen, um die Gewebehydration und die Neurallebensfähigkeit zu erhalten. Ein Paar Edelstahl-Aufnahmeelektroden wurde in die interosseusen Muskeln der linken Hinterpfote eingeführt, und eine Masseelektrode wurde im Schwanz eingesetzt. Der H-Reflex wurde mit einem monopolar-bipolaren Pulsstimulator mit einer Pulsdauer von 100 μs ausgelöst. Die H-Reflex-Schwelle und die motorische Schwelle (MT) wurden mittels inkrementeller elektrischer Stimulation bestimmt, wobei der Strom in 0,05 mA-Schritten auf eine maximale Intensität von 3,0 mA erhöht wurde, um irreversible periphere Nervenverletzungen zu vermeiden.

Mit derselben Stimulationsintensität, die den maximalen H-Reflex (H_max) auslöste, wurden Pulsreize unterschiedlicher Frequenzen (0,3, 5 und 10 Hz) geliefert, um H-Reflexamplituden bei unterschiedlichen Stimulationsfrequenzen zu erhalten. Wiederholte Impulsstimulation bei 0,3 Hz wurde angewendet, um zu überprüfen, dass die M-Wellenamplitude innerhalb von 95 % ihres Anfangswerts blieb; ansonsten wurde der Datensatz verworfen. Die H-reflexartige frequenzabhängige Depression (FDD) wurde als Prozentsatz des H-Wellen/M-Wellen-Amplitudenverhältnisses (H/M-Verhältnis) bei 5 Hz und 10 Hz relativ zu 0,3 Hz berechnet, wobei das H/M-Verhältnis bei 0,3 Hz als Basisreferenz¹⁰ diente.

Datenanalyse

Statistische Analysen wurden mit SPSS-Software (Version 20.0) durchgeführt. Kontinuierliche Daten werden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) präsentiert. Die Normalität der Daten wurde mit dem Shapiro–Wilk-Test bewertet. Die Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) wurde verwendet, um konventionelle Bildgebende Ergebnisse und andere quantitative Variablen zwischen den Gruppen zu vergleichen. Wenn die Varianzhomogenität erfüllt war, wurden Bonferroni-Post-hoc-Tests durchgeführt; ansonsten wurde Dunnetts T3-Test angewendet. Verhaltensdaten wurden mittels zweiseitiger ANOVA analysiert, wobei experimentelle Gruppe und postoperative Zeitpunkte als feste Faktoren dienten. Die Spearman-Korrelationsanalyse wurde verwendet, um Assoziationen zwischen Studienvariablen zu bewerten. Ein Wert von p < 0,05 galt als statistisch signifikant.

Ergebnisse

MSSA verbessert neurologische funktionelle Defizite

Zweiseitige wiederholte Messungen (ANOVA) zeigten signifikante Haupteffekte der Zeit (F[2,613, 62,71] = 315,3, S. < 0,001) und der Gruppe (F[2, 24] = 142,9, S. < 0,001) sowie eine signifikante Zeit × Gruppeninteraktion (F[12, 144] = 99,94, S. < 0,001) für die neurologischen Zea-Longa-Werte. Einen Tag vor der Operation hatten alle Ratten in den Gruppen mit Schein-Operation, Modell und MSSA einen Zea-Longa-Wert von 0, was auf eine intakte grundlegende neurologische Funktion ohne neurologische Defizite hinweist. Ab dem postoperativen Tag 1 stiegen die Zea-Longa-Werte sowohl in der Modell- als auch in der MSSA-Gruppe allmählich an. Zwischen diesen Gruppen wurde vom postoperativen Tag 1 bis Tag 5 kein signifikanter Unterschied beobachtet (S. > 0,05). Bei fortgesetzter Intervention lagen die Zea-Longa-Werte in der MSSA-Gruppe an den postoperativen Tagen 7 und 10 signifikant niedriger als die der Modellgruppe (S. < 0,001), was auf eine verbesserte neurologische Funktion hinweist (Abbildung 1A).

Abbildung 1. Die bewegungsartige Kopfhautakupunktur verbessert neurologische Defizite und reduziert den Muskeltonus bei Ratten mit Post-Stroke-Spastizität. (A) Zea Longa neurologische Defizitwerte, gemessen vor der Okklusion der mittleren Gehirnarterie (MCAO; Tag −1), unmittelbar vor MCAO (Tag 0) sowie an den postoperativen Tagen 1, 3, 5, 7 und 10. (B) Modifizierte Ashworth-Skala bewertete Ergebnisse zu den entsprechenden Zeitpunkten. Die gestrichelte vertikale Linie zeigt MCAO am Tag 0 an. Die Daten werden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) präsentiert. Fehlerbalken stellen SD dar. ***p < 0,001 für die durch Klammern angegebenen Vergleiche. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

MSSA verringert das Volumen des zerebralen Infarkts

Schein-gesteuerte Ratten zeigten normale T2WI-Befunde mit homogener parenchymaler Signalintensität im gesamten Gehirn. Es wurden keine pathologische Hyperintensität, Hirninfarkt, morphologische Auffälligkeiten oder ventrikuläre Dilatation beobachtet (Abbildung 2A). Im Gegensatz dazu zeigte die Modellgruppe eine ausgeprägte T2-Hyperintensität in der ipsilateralen Gehirnhemisphäre, entsprechend der ischämischen Infarktregion, zusammen mit einer offensichtlichen ventrikulären Vergrößerung (Abbildung 2A). Eine quantitative morphometrische Analyse zeigte, dass das Volumen des zerebralen Infarkts in der MSSA-Gruppe im Vergleich zur Modellgruppe signifikant reduziert war (s. < 0,001; Abbildung 2B). Die MSSA-Intervention ist in Abbildung 2C dargestellt.

Abbildung 2. Bewegungsakupunktur auf der Kopfhaut reduziert das Volumen des Gehirninfarkts bei Ratten mit Spastizität nach dem Schlaganfall. (A) Repräsentative T2-gewichtete Bildgebende (T2WI) Gehirnaufnahmen aus den Placebo-Operations-, Modell- und Bewegungs-Skalp-Akupunkturgruppen (MSSA) bei 1,00, 0,20, −0,92 und −1,88 mm relativ zu Bregma. (B) Quantifizierung des Gehirninfarktvolumens aus T2WI. Einzelne Symbole stehen für einzelne Tiere. (C) Foto der MSSA-Intervention, die gleichzeitig mit dem Laufbandtraining durchgeführt wurde. Die Daten werden als Mittelwert ± SD dargestellt. Fehlerbalken repräsentieren SD. ***p < 0,001 gegenüber der Modellgruppe. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

MSSA schwächt die Muskelspastizität nach einem Schlaganfall ab

Für die MAS-Werte zeigten zweiseitig wiederholte Messungen ANOVA signifikante Haupteffekte von Zeit (F[2,158, 51,79] = 183,7, S. < 0,001) und Gruppe (F[2, 24] = 57,68, S. < 0,001), zusammen mit einer signifikanten Zeit × Gruppeninteraktion (F[10, 120] = 58,70, S. < 0,001). Alle Ratten zeigten einen MAS-Wert von 0 am Tag vor der Operation und am postoperativen Tag 1, was einen normalen Grundmuskeltonus ohne Spastizität widerspiegelte. Ab dem postoperativen Tag 3 stiegen die MAS-Werte in der Modell- und MSSA-Gruppe progressiv an, was auf die Entwicklung einer post-stroke Extremitätspastizität hinweist, ohne signifikante Unterschiede zwischen den beiden Gruppen zu diesem Zeitpunkt. Vom postoperativen Tag 5 bis Tag 10 waren die MAS-Werte in der MSSA-Gruppe signifikant niedriger als die der Modellgruppe (p < 0,01 bis p < 0,001), was darauf hindeutet, dass MSSA PSS linderte (Abbildung 1B).

MSSA bewahrt die mikrostrukturelle Integrität der weißen Substanz in der externen Kapsel

Repräsentative DTI-Parameterabbildungen sind in Abbildung 3A dargestellt. Am postoperativen Tag 10 zeigte die Modellgruppe im Vergleich zur Schein-operierten Gruppe eine deutliche Reduktion des Verhältnisses der fraktionierten Anisotropie (rFA) innerhalb der externen Kapsel (p < 0,001; Abbildung 3B), begleitet von signifikanten Zunahmen der Verhältnisse der mittleren Diffusivität (rMD) und der radialen Diffusivität (rRD) (beide p < 0,001; Abbildung 3C,D). Im Vergleich zur Modellgruppe erhöhte MSSA die rFA signifikant (p < 0,001; Abbildung 3B) und die rMD und rRD (beide p < 0,01; Abbildung 3C,D). Zwischen den Gruppen wurde kein signifikanter Unterschied im Verhältnis der axialen Diffusivität (rAD) beobachtet (p > 0,05; Abbildung 3E). Die Position der Ratten während der DTI-Erfassung und die anatomische Lage des ROI der externen Kapsel sind in Abbildung 3F,G dargestellt.

Abbildung 3. Die Bewegungsakupunktur auf der Kopfhaut verändert die Bildgebungsparameter des Diffusionstensors bei Ratten mit Spastizität nach dem Schlaganfall. (A) Repräsentative fraktionelle Anisotropie (FA), mittlere Diffusivität (MD), axiale Diffusivität (AD) und radiale Diffusivität (RD) bilden die Gruppen der Schein-betriebenen, modellierten und bewegungsartigen Kopfhautakupunktur (MSSA) bei −1,30 mm relativ zu Bregma ab. (B–E) Quantifizierung der Verhältnisse von ipsilesionaler zu kontralateraler FA (rFA), MD (rMD), RD (rRD) und AD (rAD). Einzelne Symbole stehen für einzelne Tiere. (F) Fotografie einer Ratte, die für die Diffusionstensorbildgebung (DTI) positioniert ist. (G) Schematische und entsprechende Magnetresonanzabbildung, die die kontralateralen und ipsilesionalen externen Kapselregionen von Interesse zeigt. Die Daten werden als Mittelwert ± SD dargestellt. Fehlerbalken stellen SD dar. #p < 0,05 und ###p < 0,001 im Vergleich zur Sham-Gruppe; **p < 0,01 und ***p < 0,001 gegenüber der Modellgruppe. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

MSSA verbessert die Myelin-Integrität in der äußeren Kapsel

Die LFB-Färbung wurde durchgeführt, um die Myelin-Integrität in der äußeren Kapsel zu bewerten. Histologisch zeigten myelinisierte Fasern eine intakte Morphologie und regelmäßige Anordnung in der Schein-operierten Gruppe, während in der externen Kapsel der MCAO-Modellratten deutlicher Myelinverlust und strukturelle Unordnung beobachtet wurden (Abbildung 4A). Quantitative Analysen zeigten, dass die relative IOD der LFB-Färbung in der Modellgruppe signifikant niedriger war als in der Sham-operierten Gruppe (s. < 0,001; Abbildung 4B). Im Vergleich zur Modellgruppe zeigte die MSSA-Gruppe signifikant höhere relative IOD-Werte (p < 0,001; Abbildung 4B), was auf eine verbesserte Myelinintegrität in der äußeren Kapsel nach der MSSA-Behandlung hinweist.

Abbildung 4. Die Bewegungsakupunktur der Kopfhaut mildert die äußere Kapsel-Myelin-Verletzung bei Ratten mit Spastizität nach dem Schlaganfall. (A) Repräsentative panoramische Luxol Fast Blue (LFB)-gefärbte Gehirnschnitte und vergrößerte Ansichten der kontralateralen und ipsilesionalen externen Kapselregionen von Interesse (ROIs) aus den Gruppen der Sham-betriebenen, Modell- und Bewegungsa-Skalp-Akupunktur (MSSA). Blaue und rote Kästchen auf den Panoramabildern zeigen jeweils die kontralaterale und ipsilesionale ROI an. Skalenbalken in den vergrößerten Bildern = 50 μm. (B) Quantifizierung der relativ integrierten optischen Dichte (IOD) der LFB-Färbung in der ipsilesionalen externen Kapsel, die zur kontralateralen Seite normalisiert ist. Einzelne Symbole stehen für einzelne Tiere; n = 4 pro Gruppe. Die Daten werden als Mittelwert ± SD dargestellt. Fehlerbalken stellen SD dar. ###p < 0,001 gegenüber der Sham-Gruppe; p < 0,001 gegenüber der Modellgruppe; △p < 0,05 für den Vergleich, der durch die Klammer angezeigt wird. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

MSSA hemmt die Hypererregbarkeit des H-Reflexes der Wirbelsäule

Repräsentative M- und H-Wellen-Aufzeichnungen sind in Abbildung 5A dargestellt, und das elektrophysiologische Aufzeichnungssystem ist in Abbildung 5B dargestellt. Am postoperativen Tag 10 zeigte die elektrophysiologische Untersuchung, dass die Modellgruppe im Vergleich zur Schein-operierten Gruppe einen signifikant erhöhten motorischen Schwellenwert (MT; p < 0,001) und dem maximalen H-Wellen/maximalen M-Wellen-Amplitudenverhältnis (H_max/M_max) (p < 0,001), einer moderaten Erhöhung der M-Wellen-Latenz (p < 0,05) und einer entsprechenden Abnahme der H-Reflex-Latenz (p < 0,05; Abbildung 5C–H). Im Vergleich zur Modellgruppe zeigte die MSSA-Gruppe signifikant ein niedrigeres MT (p < 0,001) und das_H-Max/_{M-Max-Verhältnis} (p < 0,001) sowie eine signifikant höhere H-Reflex-Schwelle (p < 0,001; Abbildung 5C–H). Es wurde kein signifikanter Unterschied in der Stimulationsintensität beobachtet, die erforderlich ist, um H_max als Vielfaches von MT auszudrücken, zwischen Modell- und MSSA-Gruppen (Abbildung 5H). Außerdem nahm die H-Reflex-FDD, wenn sie auf das H/M-Verhältnis bei 0,3 Hz normalisiert wurde, in allen drei Gruppen schrittweise ab (Abbildung 5I). Sowohl bei 5 Hz als auch bei 10 Hz war das H/M-Verhältnis in der MSSA-Gruppe signifikant niedriger als in der Modellgruppe (beide p < 0,001), was auf eine teilweise Wiederherstellung des H-Reflex-FDD hin zum physiologischen Muster hinweist (Abbildung 5J; Tabelle 1).

Abbildung 5. Bewegungsakupunktur auf der Kopfhaut reduziert die Hypererregbarkeit des Rückenmarksreflexes bei Ratten mit Spastizität nach dem Schlaganfall. (A) Repräsentierte überlagerte M-Wellen- und H-Wellen-Spuren aus den Gruppen von Sham-betriebenen, Modell- und Bewegungs-Skalp-Akupunktur (MSSA). (B) Fotografie des elektrophysiologischen Aufzeichnungsgeräts, das die Ischias-Stimulationsstelle, die Aufzeichnungselektroden und die Masseelektrode zeigt. (C–H) Quantifizierung des motorischen Schwellenwerts (MT), des maximalen H-Wellen-/maximalen M-Wellen-Amplitudenverhältnisses (H_max/M_max), der H-Wellen-Latenz, der H-Reflex-Schwelle, der M-Wellen-Latenz und der Stimulationsintensität, die H_Max auslöst, ausgedrückt als Vielfaches von MT. Einzelne Symbole stehen für einzelne Tiere. (I) Repräsentative H-Reflex-Spuren, die bei Stimulationsfrequenzen von 0,3 Hz, 5 Hz und 10 Hz in jeder Gruppe erhalten werden. (J) Frequenzabhängige Depression des H-Reflexes, ausgedrückt als H/M-Verhältnis bei 5 Hz und 10 Hz normalisiert zum H/M-Verhältnis bei 0,3 Hz. Schattierte Bereiche stellen den SD der Mittelwerte dar. Die Daten werden als Mittelwert ± SD dargestellt. Fehlerbalken stellen SD dar. #p < 0,05 und ###p < 0,001 im Vergleich zur Sham-Gruppe; p < 0,001 gegenüber der Modellgruppe. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Gruppe	MT (mA)	Mmax (mV)	Hmax (mV)	M-Latenz (ms)	H-Latenz (ms)	H-Reflex-Schwelle (×MT)	Hmax (×MT)	H/M-Verhältnis (0,3 Hz)	H/M-Verhältnis (5 Hz)	H/M-Verhältnis (10 Hz)
Sham (n = 9)	0,808 ± 0,218	11.119 ± 7.802	2,804 ± 2,896	4,567 ± 0,731	11,311 ± 0,849	1,296 ± 0,251	1,554 ± 0,264	0,452 ± 0,264	0,304 ± 0,155	0,176 ± 0,137
Modell (n = 9)	1,855 ± 0,203###	3.282 ± 2.040##	2.307 ± 1.296	5,333 ± 0,893	10.456 ± 1.056	0,729 ± 0,299	1,517 ± 0,303	0,826 ± 0,120##	0,741 ± 0,129###	0,684 ± 0,131###
MSSA (n = 9)	0,663 ± 0,236	5,908 ± 2,751	1,497 ± 0,688	4,744 ± 0,590	10,978 ± 0,602	1,939 ± 0,819	1,832 ± 1,557	0,556 ± 0,238*	0,390 ± 0,193**	0,142 ± 0,134

Tabelle 1: Elektrophysiologische Parameter des H-Reflexes bei Ratten mit Post-Stroke-Spastik. Elektrophysiologische Messungen, die aus den Gruppen von Sham-betriebenen, Modell- und Bewegungs-Skalp-Akupunktur (MSSA) gewonnen wurden, einschließlich motorischer Schwellenwert (MT), maximale M-Wellenamplitude (M_max), maximale H-Wellenamplitude (H_max), M-Wellen-Latenz, H-Wellen-Latenz, H-Reflex-Schwelle ausgedrückt als Vielfaches von MT (×MT), Stimulationsintensität, die_H-Max auslöst ausgedrückt als Vielfaches von MT (×MT) und H/M-Verhältnissen, gemessen bei Stimulationsfrequenzen von 0,3, 5 und 10 Hz. Die Daten werden als Mittelwert ± SD präsentiert. ##p < 0,01 und ###p < 0,001 gegenüber der Schein-gesteuerten Gruppe; *p < 0,05, **p < 0,01 und ***p < 0,001 gegenüber der Modellgruppe.

Korrelationen zwischen Infarktvolumen von T2WI, DTI-Metriken der externen Kapsel, elektrophysiologischen Indizes und MAS-Werten

Korrelationen zwischen dem Zerebralinfarktvolumen, gemessen mit T2WI- und DTI-Metriken der externen Kapsel, wurden zunächst untersucht. In der Pool-Analyse korrelierte das Infarktvolumen stark negativ mit dem rFA (ρ = −0,902, p < 0,001) und positiv mit rMD und rRD (ρ = 0,511, p = 0,03; ρ = 0,661, p = 0,003; Abbildung 6A–D). In den Untergruppenanalysen wurden keine signifikanten Korrelationen zwischen Infarktvolumen und DTI-Parametern beobachtet. Die Zusammenhänge zwischen DTI-Metriken der externen Kapsel, elektrophysiologischen Indizes der Wirbelsäulenreflex-Erregbarkeit und dem vom MAS bewerteten Muskeltonus wurden anschließend bewertet. In der Pool-Analyse war ein niedrigeres rFA mit einem höheren_H-Max/_{M-Max-Verhältnis} verbunden (ρ = −0,895, p < 0,001), während ein höheres rRD mit einer niedrigeren H-Reflex-Schwelle verbunden war (ρ = −0,504, p = 0,03; Abbildung 6E,F). Darüber hinaus waren höhere_H-Max/_{M-Max-Verhältnisse} und niedrigere H-Reflex-Schwellenwerte mit höheren MAS-Werten verbunden (ρ = 0,760, p < 0,001; ρ = −0,479, p = 0,01; Abbildung 6G,H). Subgruppenanalysen zeigten nur in der Modellgruppe eine signifikante negative Korrelation zwischen H-Reflex-Schwelle und MAS-Score (ρ = −0,736, p = 0,03), während in den Sham-betriebenen oder MSSA-Gruppen keine signifikanten Korrelationen beobachtet wurden.

Abbildung 6. Zusammenhänge zwischen Zerebralinfarktvolumen, Diffusions-Tensorbildparametern, H-Reflex-Indizes und Muskeltonus bei Ratten mit Post-Stroke-Spastizität. (A–D) Assoziationen von T2-gewichteten bildgebenden (T2WI)-abgeleiteten zerebralen Infarktvolumen mit den ipsilesionellen zu kontralateralen Verhältnissen von fraktioneller Anisotropie (rFA), mittlerer Diffusivität (rMD), radialer Diffusivität (rRD) und axialer Diffusivität (rAD). (E) Zusammenhang zwischen rFA und dem maximalen H-Wellen/maximalen M-Wellen-Amplitudenverhältnis (H_max/M_max). (F) Zusammenhang zwischen rRD und H-Reflex-Schwelle. (G) Zusammenhang zwischen H_Max/M_Max und dem Modified Ashworth Scale (MAS) Wert. (H) Zusammenhang zwischen H-Reflex-Schwelle und MAS-Wert. Kreise, Quadrate und Dreiecke repräsentieren jeweils die Gruppen der Schein-Betriebs-, Modell- und Bewegungsa-Kopfhautakupunktur (MSSA). Gestrichelte Linien entsprechen der linearen Regressionsanpassungskurve, die aus den gemessenen Daten generiert wird. Gesamt- und gruppenspezifische Spearman-Korrelationskoeffizienten (ρ) sowie entsprechende p-Werte werden in jedem Panel angezeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Datenverfügbarkeit:

Alle während dieser Studie generierten oder analysierten Daten sind in diesem veröffentlichten Artikel und im ergänzenden Material enthalten. Die Rohdatensätze, die die Ergebnisse dieser Studie unterstützen, sind in ergänzender Tabelle 1 bereitgestellt.

Ergänzende Tabelle 1. Rohdatensätze, die die quantitativen Analysen dieser Studie unterstützen. Das Arbeitsheft enthält die rohen experimentellen Daten, die für die Verhaltensbewertungen, die T2-gewichtete Bildabgebung (T2WI) Infarktvolumenanalyse, Diffusionstensorbildgebung (DTI)-Metriken, die Quantifizierung der Luxol Fast Blue (LFB) Färbung und die elektrophysiologischen H-Reflex-Messungen für alle Versuchsgruppen verwendet wurden. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.

Diskussion

Aus Sicht der traditionellen chinesischen Medizin fällt PSS in die Kategorie der Muskel-Sehnen-Erkrankungen, wobei eine Kernpathogenese als zerebrale Verletzung beschrieben wird und die Extremitätsspastizität die oberflächliche Manifestation²⁰ ist. Therapeutische Strategien sollten daher sowohl die primäre zerebrale Läsion als auch die sekundären peripheren Manifestationen adressieren²¹. Die Begründung für MSSA liegt in der ganzheitlichen Regulation vom ischämischen Gehirn bis zu den spastischen Gliedmaßen, mit therapeutischen Zielen, die Durchblutung zu fördern, die Meridiane zu befreien, Sehnen zu entspannen und Spastizität zu lindern. Die Needling-Technik ist zentral für die Wirksamkeit der Akupunktur, und die Wahl einer geeigneten Methode, die auf das Krankheitsmuster zugeschnitten ist, ist entscheidend, um günstige klinische Ergebnisse zu erzielen. MSSA ist eine charakteristische Kopfhautakupunkturmethode für PSS, die Kopfhautakupunktur mit aktiver oder passiver Gliedmaßenbewegung während Nadelretention³ kombiniert. Eine aktuelle systematische Übersichtsarbeit und Metaanalyse zeigte, dass MSSA bei Patienten mit PSS überlegene Effekte bei der Verringerung der Muskelspastizität, der Verbesserung der motorischen Funktion und der Steigerung der täglichen Aktivitäten bei Patienten mit PSS im Vergleich zur herkömmlichen Kopfhautakupunktur oder Bewegungsrehabilitation allein⁹ erzielt. Bemerkenswert ist, dass die gleichzeitige Anwendung von Kopfhautakupunktur und Bewegungsrehabilitation, wie sie in MSSA umgesetzt werden, bessere Ergebnisse als asynchrone Intervention erzielt, wie durch klinische Evidenz von moderater Qualität^{gestützt wird}. MS 6, wie in GB/T 21709.2-2021 definiert, ist eine Akupunkturlinie der vorderen parietotemporalen schrägen Kopfhaut, die wegen ihrer anatomischen Relevanz und etablierten klinischen Nützlichkeit^{ausgewählt wurde}. Sie liegt über den primären und sekundären motorischen Kortex, die die Hauptquellen absteigender kortikofugaler Projektionen sind, die den retikularen Output des Hirnstamms formen und die Erregbarkeit der Wirbelsäulenreflexe modulieren. Klinisch ist MS 6 die am häufigsten verwendete Kopfhautakupunkturlinie für PSS, wie durch die oben genannte Metaanalyse bestätigt wurde, was sie zu einem optimalen Ziel für die Modulation der motorischen Bahnen in der vorliegenden Studie macht. Diese Ergebnisse heben die besonderen Verfahrensmerkmale und potenziellen klinischen Vorteile von MSSA bei der Behandlung von PSS hervor. Präklinische Studien haben zudem gezeigt, dass MSSA die zerebrale Perfusion im ischämischen Penumbra verbessert und die Erregbarkeit der vorderen Horn-Motoneuronen der Wirbelsäule moduliert, was eine vorläufige mechanistische Unterstützung für seine therapeutische Anwendung^{liefert 10,11}.

In der modernen neurologischen Theorie wird die Pathogenese von PSS hauptsächlich auf drei miteinander verbundene pathologische Prozesse zurückgeführt: eine beeinträchtigte supraspinale absteigende Hemmung, abnormale intraspinale Signalverarbeitung und veränderte intrinsische Muskeleigenschaften. Unter diesen sind die Mechanismen, durch die supraspinale absteigende Bahnen die Erregbarkeit des spinalen Reflexes regulieren, noch unvollständig verstanden². Der retikulospinale Trakt (RST) spielt eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts des Dehnungsreflexbogens. Die laterale RST erhält exzitatorische Eingaben vom kontralateralen prämotorischen Kortex und dem ergänzenden motorischen Bereich über den kortiko-retikularen Pfad, wandert im dorsolateralen Funikulus des Rückenmarks ab und übt eine hemmende Kontrolle über die Aktivität des spinalen Dehnungsreflexes aus. Im Gegensatz dazu wird die mediale RST nicht durch den kontralateralen Kortex reguliert, verläuft im ventromedialen Funiculus und fördert die Dehnungsreflexaktivität. Ein kortikaler Schlaganfall stört den kortiko-retikulären Signalweg, reduziert den exzitatorischen Input zur Bildung des medullären Retikulars und führt zur Dominanz der medialen RST-Aktivität. Dieses Ungleichgewicht trägt zur Übererregbarkeit des Wirbelsäulendehnungsreflexes und zur klinischen Manifestation von Extremitätespastizität bei³. Klinische Neuroimaging-Studien haben PSS mit Läsionen im prämotorischen Kortex, Putamen, hinterem Gliedmaß der internen Kapsel und externen Kapseln in Verbindung gebracht^12,14,22. Unter diesen stellt die externe Kapsel einen wichtigen weißen Substanz-Kanal im kortiko-retikulospinalen Bahn dar, einem wichtigen extrapyramidalen Trakt, der kortikale Inputs, Synapsen in den retikulären Kernen des Hirnstamms integriert und zum Rückenmark projiziert, um absteigende hemmende Kontrolle über α-Motoneuronen und Interneuronen auszuüben²³. Dieses anatomische Rahmenwerk wird durch neuronale Nachverfolgung und DTI-Studien gestützt, die die äußere Kapsel konsequent als Hauptverbindung zwischen Großhirnrinde, Basalganglien und Hirnstamm identifizieren^23,24. Bemerkenswert ist, dass Spastizität zunehmend als Netzwerkstörung anerkannt wird, die durch eine Störung des Gleichgewichts mehrerer absteigender motorischer Systeme, einschließlich kortikospinaler und extrapyramidaler Bahnen, entsteht, und nicht durch eine Dysfunktion eines einzelnen Trakts. In diesem Zusammenhang dient die äußere Kapsel als repräsentative Struktur zur Untersuchung extrapyramidaler Beiträge zum PSS, da ihre Beteiligung konsequent mit übertriebener spinaler Reflexaktivität assoziiert wird, während isolierte kortikospinale Läsionen häufiger Schwäche ohne proportionale Spastizität verursachen. Dementsprechend wählten wir die externe Kapsel als primären ROI für die Untersuchung der mikrostrukturellen Veränderungen der weißen Substanz, die mit der Spastizitätsschwere verbunden sind. Im Einklang mit diesem Rahmen zeigte T2WI keinen offensichtlichen Hirninfarkt in der Schein-operierten Gruppe, während in der Modellgruppe ausgeprägte Infarktläsionen beobachtet wurden. Die MSSA-Behandlung verbesserte die neurologische Funktion signifikant, wie auf der Zea-Longa-Skala ermittelt und auf eine neuroprotektive Wirkung gegen ischämische Hirnverletzungen hindeutet. Der infarktenschonende Effekt von MSSA kann mehrere synergetische Mechanismen umfassen. Erstens wurde gezeigt, dass MSSA die regionale zerebrale Perfusion im ischämischen Penumbra verbessert¹⁰, wodurch eine günstigere Mikroumgebung für das neuronale Überleben entsteht. Darüber hinaus haben mechanistische Studien zur Kopfhautakupunktur, obwohl die direkten Belege für MSSA derzeit begrenzt sind, mehrere weitere Wege nahegelegt, die ebenfalls beitragen könnten, darunter die Förderung der Angiogenese durch Aktivierung des MATN2/WNT3a/β-Catenin-Signalwegs²⁵ und Abschwächung postischämischer Neuroentzündung durch Unterdrückung der RORγt-vermittelten Th17-Differenzierung und Wiederherstellung des Th17/Treg-Gleichgewichts²⁶. Diese Erkenntnisse lassen die Möglichkeit nahe, dass MSSA ähnliche neuroprotektive Mechanismen über ihre hämodynamischen Effekte hinaus aktiviert. Der relative Beitrag jedes Weges muss jedoch noch geklärt werden und rechtfertigt eine weitere Untersuchung.

DTI ermöglicht eine sensible quantitative Bewertung der weißen Substanz-Mikrostruktur, wobei FA die Faserintegrität widerspiegelt, RD als Marker der Demyelinisierung dient und AD die axonale Integrität²³ widerspiegelt. In der vorliegenden Studie wurde die externe Kapsel als ROI ausgewählt, um mikrostrukturelle Veränderungen im Zusammenhang mit dem kortiko-retikulospinalen Weg im PSS zu bewerten. Im Vergleich zur Placebo-operierten Gruppe zeigten Modellratten signifikante Reduktionen der relativen FA sowie deutliche Zunahmen von relativem MD und RD, was auf eine gestörte Integrität der weißen Substanz, ein Hirnödem und Demyelinisierung innerhalb der äußeren Kapsel hindeutet. Die LFB-Färbung zeigte zudem einen deutlichen Myelinverlust und eine Desorganisation der weißen Substanzbündel, was eine histologische Unterstützung für die DTI-Ergebnisse lieferte. Zusammen deuten die Neurobildgebenden und histologischen Ergebnisse darauf hin, dass eine ischämische Verletzung mit einer ausgeprägten mikrostrukturellen Beeinträchtigung der äußeren Kapsel assoziiert ist, die nach der MSSA-Behandlung abgeschwächt wurde. Der H-Reflex ist ein gut etabliertes elektrophysiologisches Maß zur Bewertung der Erregbarkeit des spinalen α-Motoneuron-Pools und der supraspinalen absteigenden Regulation²⁷. Das_H-max/_{M-Max-Verhältnis} spiegelt die allgemeine Erregbarkeit der spinalen Motoneuronen wider, während die H-Reflex-Schwelle eine präsynaptische Hemmung widerspiegelt, die durch spinale Interneuronen zusammen mit integrierten supraspinalen absteigenden Eingaben²⁷ vermittelt wird. Schlaganfallinduzierte Störung des kortiko-retikulospinalen Signalwegs schwächt die absteigende Inhibitionsregulation, was zu einer Hypererregbarkeit spinaler Motoneuronen führt, die durch ein erhöhtes_H-max/_{M-Max-Verhältnis} und eine reduzierte H-Reflex-Schwelle^{von 27} gekennzeichnet ist. Unsere vorläufigen Experimente untersuchten die molekularen Mechanismen, die den antispastischen Effekten von MSSA zugrunde liegen, und zeigten, dass diese Therapie die spinale KCC2-Expression hochregulieren und die GABAerge Inhibitorfunktion^{wiederherstellen kann}. Aufbauend auf diesen molekularen Ergebnissen der Wirbelsäule erläutert die vorliegende Studie die upstream supraspinalen Mechanismen, die für übertriebene spinale Reflexe verantwortlich sind, indem gezeigt wird, dass mikrostrukturelle Verletzungen der externen Kapsel innerhalb des kortiko-retikulospinalen Pfads mit einer deutlich erhöhten Wirbelsäulenerregbarkeit verbunden sind. Zusammen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass MSSA die Rekonstruktion supraspinaler absteigender inhibitorischer Bahnen fördern und die Rückkehrreflex-Hypererregbarkeit bei Ratten mit PSS umkehren kann.

Angesichts der Querschnittsstruktur der vorliegenden Daten sollten alle Korrelationsanalysen als explorative und hypothesenbildende Analysen interpretiert werden und nicht als Beleg für kausale Zusammenhänge. Korrelationsanalysen wurden durchgeführt, um die Zusammenhänge zwischen der Infarktbelastung, der mikrostrukturellen Integrität externer Kapseln, der Erregbarkeit des Wirbelsäulenreflexes und dem Spastizitätsschwere zu untersuchen. Bei allen Tieren waren größere Infarktvolumen mit stärkeren DTI-abgeleiteten mikrostrukturellen Störungen innerhalb der externen Kapsel assoziiert, was auf einen Zusammenhang zwischen primärer ischämischer Verletzung und sekundären Veränderungen der weißen Substanz entlang des kortiko-retikulospinalen Wegs hindeutet. Bemerkenswert ist, dass diese Gesamtkorrelationen in erster Linie von Intergruppenunterschieden und nicht von individuellen Variationen innerhalb der Gruppe getrieben wurden, da innerhalb einer einzelnen Gruppe keine signifikanten Korrelationen beobachtet wurden. Ein höherer relativer FA (rFA) war mit einem niedrigeren_H-Max/_{M-Max-Verhältnis} assoziiert, während ein höherer relativer RD (rRD) mit einer niedrigeren H-Reflex-Schwelle einherging, was mit der Annahme übereinstimmt, dass die erhaltene externe Kapselintegrität mit einer effektiveren absteigenden Inhibitionsregulation verbunden ist. Darüber hinaus waren höhere_H-Max/_{M-Max-Verhältnisse} und niedrigere H-Reflex-Schwellenwerte beide mit höheren MAS-Werten assoziiert, was einen Zusammenhang zwischen elektrophysiologischen Veränderungen und Spastizitätsschwere untermauert. Untergruppenanalysen zeigten zudem, dass die Gesamtkorrelationsmuster überwiegend auf Intergruppenunterschiede zurückzuführen sind. Bemerkenswert ist, dass eine signifikante negative Korrelation zwischen H-Reflex-Schwelle und MAS-Wert nur in der Modellgruppe beobachtet wurde, was darauf hindeutet, dass eine beeinträchtigte präsynaptische Hemmung unter unbehandelten pathologischen Bedingungen mit einer größeren Spastizität assoziiert sein könnte.

Mehrere Einschränkungen sollten anerkannt werden. Erstens schließt das Fehlen von ausschließlich akupunkturbasierten und nur Übungskontrollgruppen eine Analyse ihrer unabhängigen und synergetischen Beiträge aus. Zukünftige Studien mit diesen Vergleichsgruppen würden helfen, die Mechanismen der kombinierten Intervention zu klären. Zweitens war die Beobachtungsperiode auf die akute Phase (postoperative Tage 0–10) beschränkt, die auf Basis des Spitzen-Spastizitätsfensters im permanenten MCAO-Modell ausgewählt wurde. Ob MSSA über das akute Stadium hinaus nachhaltige therapeutische Vorteile bringt, bleibt unbekannt, und die Validierung in chronischen PSS-Modellen wird wichtig sein, um sein langfristiges translationales Potenzial zu bestimmen. Drittens wird der MAS zwar weit verbreitet zur Bewertung des Muskeltonus verwendet, ist aber von Natur aus subjektiv und halb-quantitativ. Um diese Einschränkung zu ergänzen, wurde der H-Reflex gleichzeitig als objektives elektrophysiologisches Maß für die Erregbarkeit von Spinalreflexen bewertet. Viertens war die Stichprobengröße aufgrund der technischen Anforderungen multimodaler Bewertungen bescheiden, und Studien mit größeren Tierzahlen würden die statistische Stärke und die Robustheit der Ergebnisse verbessern. Schließlich wurden alle Endpunkte nur am postoperativen Tag 10 bewertet. Zukünftige Studien mit longitudinalen Bewertungen an mehreren Zeitpunkten würden ein umfassenderes Verständnis der zeitlichen Entwicklung von MSSA-induzierten neuroplastischen Veränderungen ermöglichen.

Zukünftige Studien könnten die Mechanismen der Neurogenese und Remyelinisierung nach einer MSSA-Intervention untersuchen. Da DTI die neuronale Regeneration nicht direkt visualisieren kann, können komplementäre Ansätze wie neuronale Nachverfolgung und Immunhistochemie die neuronale Plastizität und Remyelinisierung weiter charakterisieren. Aus translationaler Sicht können DTI-Metriken der externen Kapsel, insbesondere FA und RD, dazu beitragen, Patienten mit Schlaganfall nach dem Schweregrad der kortiko-retikulospinalen Bahnverletzung zu stratifizieren und diejenigen zu identifizieren, die am ehesten von MSSA profitieren. Ein solcher biomarkergetriebener Ansatz könnte die Patientenauswahl und Behandlungsstratifizierung in zukünftigen klinischen Studien erleichtern, obwohl sein klinischer Nutzen in prospektiven Schlaganfallkohorten noch validiert werden muss. Abschließend untersuchte diese Studie die neuronalen Mechanismen, die mit der MSSA-Behandlung von PSS verbunden sind, anhand eines integrierten Rahmens, der T2WI-basierte Infarktbewertung, DTI-Bewertung der weißen Substanz-Mikrostruktur, H-Reflex-Elektrophysiologie und LFB-histologische Analyse umfasst. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass MSSA mit einem verringerten zerebralen Infarktvolumen, der Erhaltung der mikrostrukturellen Integrität der externen Kapsel und einer verbesserten absteigenden hemmenden Regulation des kortiko-retikulospinalen Weges verbunden ist. Diese Veränderungen gingen einher mit einer Normalisierung der Erregbarkeit der Wirbelsäulenreflexe und einer verminderten Spastizität. Zusammen liefern die Ergebnisse mechanistische Erkenntnisse und präklinische Belege, die die potenzielle translationale Anwendung von MSSA im Management von PSS unterstützen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
α-Chloralose	GoldBio	C-118-250	Anästhetikum für H-Reflex-Aufnahmen
Absolutes Ethanol	Beijing Tong Guang Fine Chemicals Co., Ltd.	VS104021-500 mL	Histologisches Reagenz
Akupunkturnadeln (0,25 × 13 mm)	Beijing Zhongyan Taihe Acupuncture Needle Co., Ltd.	NA	Einmalige sterile Nadeln für Schädelapunktur
Ampicillin	Beijing Rui Da Heng Hui Technology Development Co., Ltd.	HD-3018-500g	Antibiotikum zur postoperativen Infektionsprophylaxe
Biologisches Funktionsexperimentsystem (BL420N)	Chengdu Taimeng Technology Co., Ltd.	NA	Elektrophysiologisches Aufnahmesystem
Diffusion Tensor Imaging Analyse Software (ParaVision 360)	Bruker	NA	MRT-Aufnahme und DTI-Rekonstruktion
Umweltfreundliche Entwachsungs- und Klärlösung	Servicebio	G1128-500ML	Histologisches Reagenz
Vollautomatisches Rotationsmikrotom	Leica Microsystems	RM2255	Gewebesektion
Wärmepolster	Suzhou Caiyang Electric Heating Technology Co., Ltd.	TT180×150-1XD	Postoperative Temperaturaufrechterhaltung
ImageJ 6.0	National Institutes of Health	NA	Quantitative Bildanalyse
Isofluran	Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.	I8000-25g	Inhalationsanästhetikum
ITK-SNAP 4.4.0	University of Pennsylvania	NA	Hirninfarktsegmentierung
Luxol Fast Blau Lösung	Servicebio	G1030-100ML	Myelinfärbung
Monofilament Nylon-Naht (0,36 ± 0,02 mm)	Beijing Cinontech Co., Ltd.	NA	MCAO-Induktion
Paraformaldehyd (4% in PBS)	Servicebio	TBAB0102	Gewebsfixierung
PharmaScan 7,0 T Magnetresonanzscanner	Bruker	NA	MRT-Aufnahme
SPSS Statistics 20.0	IBM	NA	Statistische Analyse
Sprague–Dawley-Ratten (SPF, männlich)	Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd.	NA	Experimentelle Tiere
Thermostatisch gesteuertes Wasserbadsystem	Shanghai Zhixin Experimental Instrument Technology Co., Ltd.	ZX-5A	Temperaturaufrechterhaltung während MRT
Laufband für Nagetiere	Clever	TreadScan	Training während Akklimatisierung und MSSA