Effecten van bewegingsachtige hoofdhuidacupunctuur op de microstructuur van de externe capsule en de excitabiliteit van de spinale reflex in een rattenmodel van spasticiteit na een beroerte

Samenvatting

Dit protocol beschrijft bewegingsachtige hoofdhuidacupunctuur in een ratmodel van spasticiteit na een beroerte en demonstreert de evaluatie ervan met behulp van gedrags-, magnetische resonantiebeeldvorming, histologische en elektrofysiologische beoordelingen om veranderingen in de microstructuur van de externe capsule en de excitabiliteit van de wervelkolomreflexen te onderzoeken.

Samenvatting

Post-stroke spasticiteit (PSS) verstoort de motorische functie en de kwaliteit van leven ernstig na een beroerte. Verstoring van de cortico-reticulospinale baan en een verstoorde supraspinale dalende inhibitie worden beschouwd als belangrijke pathologische mechanismen; de neurale en microstructurele mechanismen die ten grondslag liggen aan de therapeutische effecten van motion-style scalp acupunctuur (MSSA) zijn echter nog onvolledig begrepen. Deze studie had als doel de effecten van MSSA op PSS te onderzoeken met behulp van een multimodale beoordeling waarbij neuroimaging, elektrofysiologie en histologie werd geïntegreerd in een rattenmodel van de afsluiting van de midden-cerebrale arterie. T2-gewogen magnetische resonantiebeeldvorming werd uitgevoerd om het volume van cerebrale infarcten te kwantificeren, en diffusietensorbeeldvorming werd gebruikt om de microstructurele integriteit van de witte stof van de externe capsule te evalueren. Luxol Fast Blue (LFB) kleuring beoordeelde de myelineintegriteit binnen de externe capsule, terwijl H-reflexopnames de prikkelbaarheid van spinale reflexen beoordeelden. Correlatieanalyses werden uitgevoerd om de relaties te onderzoeken tussen infarctvolume, witte stof microstructuur, wervelkolomreflexprikkelbaarheid en spasticiteitsernst. MSSA verminderde het volume van cerebrale infarcten, verlichtte microstructurele schade aan de externe capsule en verminderde demyelinisatie. Daarnaast verbeterde MSSA abnormale H-reflexparameters, normaliseerde de excitabiliteit van spinale reflexen en verminderde spasticiteit. Correlatieanalyses toonden aan dat grotere infarcten geassocieerd waren met meer schade aan de externe capsules, terwijl beter bewaarde witte stofintegriteit geassocieerd was met verbeterde regulatie van de spinale reflexen en minder ernstige spasticiteit. Deze bevindingen suggereren dat MSSA PSS kan verlichten door ischemische hersenschade te verminderen, de microstructurele integriteit van de externe capsule te behouden en cortico-reticulospinale pad-geassocieerde dalende remmende functie te verbeteren, wat preklinisch bewijs levert ter ondersteuning van de therapeutische toepassing.

Inleiding

Post-stroke spasticiteit (PSS) is een veelvoorkomend en invaliderend gevolg van ischemische beroerte, klinisch gedefinieerd door snelheids- en lengteafhankelijke toename van spiertonus. Deze aandoening leidt vaak tot abnormale ledematenhouding en disfunctionele bewegingspatronen, wat de motorische onafhankelijkheid en levenskwaliteit van patiënten ernstig aantast, terwijl het aanzienlijke economische en zorglasten wereldwijd oplegt ^1,2. Als typische manifestatie van het bovenste motorneuronsyndroom wordt de pathogenese van PSS voornamelijk toegeschreven aan een overdreven hyperexcitabiliteit van de wervelkolomrekreflexen. Steeds meer neuroanatomische en neurofysiologische studies hebben aangetoond dat het verlies van dalende remmende modulatie van het extrapiramidale systeem naar spinale reflexcircuits een belangrijk pathologisch mechanisme is dat ten grondslag ligt aan het initieren en progressie van PSS, waarbij het cortico-reticulospinale pad dient als het primaire neurale circuit dat deze dalende regulatiecontrole^{bemiddelt 3,4,5}.

De needlingtechniek is een belangrijke factor voor de effectiviteit van acupunctuur en neemt een cruciale rol in in de klinische acupunctuurpraktijk. Motion-style scalp acupunctuur (MSSA) is een onderscheidende needlingtechniek die speciaal is ontwikkeld voor PSS-interventie en die scalp-acupunctuur combineert met gelijktijdige actieve of passieve ledemaatoefeningen³. Talrijke klinische onderzoeken hebben aangetoond dat MSSA betere resultaten oplevert dan alleen hoofdhuidacupunctuur of alleen oefenrevalidatie in het verminderen van de ernst van spasticiteit, het herstellen van de locomotorische functie en het verbeteren van dagelijkse activiteiten bij beroerteslachtoffers 6,7,8,9. Onze eerdere dierstudies toonden verder aan dat MSSA een uitgesprokener antispastische effecten heeft dan conventionele hoofdhuidacupunctuur in rattenmodellen van PSS. Mechanistisch gezien zijn deze therapeutische effecten geassocieerd met verbeterde cerebrale perfusie in de ischemische penumbra, verminderde excitabiliteit van spinale rekreflexen en een verhoogde expressie van kaliumchloridecotransporter 2 (KCC2) in spinale anterieure hoorn motoneuronen. Deze moleculaire modulatie kan de spinale γ-aminoboterzuur (GABA)-erge remmende transmissie verder versterken, en zo bijdragen aan spasticiteitsverlichting^10,11.

Bestaande mechanistische onderzoeken naar MSSA zijn nog beperkt, zonder eerdere studies die specifiek onderzochten hoe upstream intracerebrale witte stof binnen extrapiramidale dalende paden bijdraagt aan PSS. De externe capsule vormt een cruciaal witstofsegment van het cortico-reticulospinale pad; Het bevat cortico-tegmentale vezels die corticale signalen naar de reticulaire vorming van de hersenstam overbrengen, en zo bijdragen aan supraspinale remmende controle van spinale reflexcircuits^12,13. In overeenstemming met deze anatomische rol hebben meerdere voxel-gebaseerde studies naar laesie-symptoomkaarten aangetoond dat schade aan de externe capsule geassocieerd is met spasticiteit in de boven- en onderledematen na een beroerte 12,13,14. Deze anatomische en klinische observaties ondersteunen de keuze van de externe capsule als primaire interessegebied (ROI). Tot nu toe is er geen in vivo bewijs aangetoond of MSSA de microstructurele integriteit van de externe capsule behoudt of dat dergelijke veranderingen geassocieerd zijn met veranderingen in de excitabiliteit van spinale reflexen. Klinische evaluaties op basis van gedragsbeoordelingen, conventionele magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) en elektrofysiologische tests staan alleen correlationele analyses toe en kunnen worden beïnvloed door de heterogeniteit van de patiënt, de duur van de ziekte en andere klinische verstorende factoren. Daarentegen maken gestandaardiseerde rattenmodellen van PSS rigoureuze controle van experimentele variabelen en uniforme interventieprotocollen mogelijk, waardoor een complementair platform voor mechanistisch onderzoek wordt geboden.

Met de focus op de microstructuur van de cerebrale witte stof en neurofysiologische functie, integreerde deze studie multimodale benaderingen, waaronder T2-gewogen beeldvorming (T2WI), diffusietensorbeeldvorming (DTI), H-reflex elektrofysiologische opname, gerichte Luxol Fast Blue (LFB) kleuring van de externe capsule en gedragsbeoordelingen. Door een geïntegreerd structuur-functioneel-gedragscorrelatiekader op te zetten, was deze studie bedoeld om de relaties tussen cerebrale infarct, externe capsulemicrostructuur, spinale reflexprikkelbaarheid en spasticiteit na MSSA-behandeling in een ratmodel van PSS te onderzoeken. De bevindingen zijn bedoeld om preklinisch bewijs te leveren dat de relatie ondersteunt tussen de behouden externe capsuleintegriteit en verminderde hyperexcitabiliteit van spinale reflexen na MSSA, terwijl ze een theoretische basis bieden voor de translationele toepassing van MSSA in PSS-revalidatie.

Protocol

Veertig volwassen mannelijke Specific Pathogen-Free (SPF) Sprague–Dawley (SD) ratten, met een gewicht van 240–280 g, werden gekocht bij Beijing Vital River Laboratory Animal Technology [Licentienr.: SCXK (Jing) 2021-0011]. Alle ratten werden onder gecontroleerde omstandigheden gehuisvest in het Laboratorium Dierencentrum van de Beijing University of Chinese Medicine, met een kamertemperatuur van 23°C ± 1°C, een relatieve luchtvochtigheid van 50% ± 5% en een 12 uur licht/12 uur donkercyclus, met vrije toegang tot voedsel en water. De ratten werden 5 dagen geacclimatiseerd, waarbij tegelijkertijd de training van de acklimatisatie op de loopband werd uitgevoerd. Dieren ondergingen dagelijks een loopband-aanpassing met een snelheid van 10 m/min gedurende 15 minuten per sessie zonder elektrische stimulatie om de stress van het hanteren te verminderen.

Op basis van onze eerdere studie is het slagingspercentage van PSS-inductie via de middle cerebral artery occlusion (MCAO) methode ongeveer ^60%. Met behulp van een willekeurige getallettabel werden 9 ratten vooraf willekeurig geselecteerd als de door schijn bediende groep; De resterende 31 ratten werden gebruikt voor het opzetten van modellen. Na succesvolle modellering werden deze ratten willekeurig verdeeld in de modelgroep en de MSSA-groep. Uiteindelijk werden er negen ratten in elke groep opgenomen. Dit experiment werd uitgevoerd volgens de 3R-principes van laboratoriumdierenwelzijn en goedgekeurd door de Animal Ethics Committee van de Beijing University of Chinese Medicine (BUCM 20250915-008).

Modeloprichting

Het MCAO-model werd bij ratten ontwikkeld met behulp van een aangepaste intraluminale filamenttechniek. De ratten werden verdoofd met 3% isoflurane voor inleiding, en de anesthesie werd gehandhaafd met 1,5% isoflurane toegediend in zuurstof met een constante doorstroming van 1 L/min gedurende de operatie. Er werd een middenlijn-cervicale incisie gemaakt, gevolgd door een stomp dissectie om de rechter arteria common carotis (CCA), externe halsslagader (ECA) en interne halsslagader (ICA) bloot te leggen. Een nylon monofilament hechting (diameter, 0,36 ± 0,02 mm) werd via de ECA in de ICA gebracht en ongeveer 18–20 mm naar de oorsprong van de middenarteria cerebrale arterie (MCA) gebracht om arteriële occlusie te bereiken. De vaten werden geligeerd en de incisie werd gesloten. Ratten werden vervolgens op een verwarmingskussen gelegd tot herstel van de narcose. Ratten in de schijngeopereerde groep ondergingen identieke chirurgische blootstelling aan de CCA, ICA en ECA zonder het inbrengen van de intraluminale filament.

Na de operatie kregen alle MCAO-ratten gestandaardiseerde postoperatieve zorg. De dieren werden de eerste 12 uur op een verwarmingskussen van 37°C gehouden om onderkoeling te voorkomen. Chirurgische incisies werden drie dagen lang dagelijks schoongemaakt, ampicilline (100 mg/kg) werd toegediend via intraperitoneale injectie voor infectieprofylaxe, en er werd verzacht voedsel gegeven om voldoende voeding te behouden. Algemene activiteit, voedselinname, wondtoestand en motorische functies van ledematen werden dagelijks gemonitord van postoperatieve dag 1 tot 10.

Neurologische tekorten werden geëvalueerd door onderzoekers die blind waren voor groepstoewijzing met behulp van de Zea Longa neurologische tekortscore, en de spiertonus werd beoordeeld met behulp van de Modified Ashworth Scale (MAS). De beoordelingen werden 1 dag voor de operatie uitgevoerd (dag −1), op de dag van de operatie vóór MCAO (dag 0), en op postoperatieve dagen 1, 3, 5, 7 en 10. Ratten met Zea Longa- en MAS-scores ≥1 op postoperatieve dag 3 werden beschouwd als het hebben opgebouwd van een succesvol PSS-model.

MSSA-behandeling

De interventies begonnen op postoperatieve dag 3. De stimulatieplaats voor acupunctuur op de hoofdhuid was de ipsilesionele MS 6-lijn (anterieure parietotemporale schuine opulsuurlijn). In overeenstemming met de Nationale Standaard voor Gestandaardiseerde Manipulaties van Hoofdacupunctuur (GB/T 21709.2-2021) strekt de MS 6-lijn zich uit van GV 21 (Qianding) tot GB 6 (Xuanli).

Wegwerpsteriele acupunctuurnaalden (0,25 × 13 mm) werden onder de galea aponeurotica ingebracht bij GV 21 onder een schuine hoek van ongeveer 15° ten opzichte van het hoofdhuidoppervlak en bewogen, richting GB 6 langs de voorste parietotemporale schuine oculuslijn tot een diepte van ongeveer 10 mm. Snelle draaimanipulatie (200 omwentelingen/min) werd continu toegepast gedurende 1 minuut. Na 15 minuten naaldretentie werd dezelfde draaiende manipulatie één keer herhaald, wat resulteerde in een totale naaldretentietijd van 30 minuten. Gedurende de hele naaldretentieperiode ondergingen ratten tegelijkertijd een loopbandoefening met een constante snelheid van 10 m/min.

Ratten in de schijn-bediende en modelgroepen kregen noch acupunctuur noch loopbandoefening. Om te voorkomen dat er geen specifieke vasthoudings- en vastzettingsstress plaatsvinden, werden ze voorzichtig vastgehouden en vastgebonden in niet-compressieve houders gedurende 30 minuten per dag, wat overeenkwam met de totale dagelijkse interventieduur van de MSSA-groep.

Gedragsbeoordelingen

Zea Longa-score voor neurologische tekorten:

Neurologische tekorten bij ratten werden beoordeeld met behulp van het Zea Longa-scoresysteem¹⁶. De volgende criteria werden toegepast: een score van 0 gaf geen neurologische beperking aan en normale onbeperkte beweging; een score van 1 duidde op onvolledige extensie van de voor- of achterpoot contralateraal aan de getroffen zijde; een score van 2 gaf aan dat hij tijdens voortbeweging naar de contralaterale zijde cirkelde; een score van 3 gaf aan dat je tijdens het lopen naar de contralaterale kant viel; en een score van 4 duidde op bewustzijnsverlies zonder spontane loopbeweging.

MAS voor spiertonus:

De spiertonus werd beoordeeld met behulp van MAS¹⁷. De criteria werden als volgt gedefinieerd: graad 0, geen toename van spiertonus; graad 1, lichte toename van spiertonus, met een tijdelijke vang of minimale weerstand aan het einde van passieve buiging en extensie; graad 1+, duidelijke toename van spiertonus, met een tijdelijke hapering in het middenbewegingsbereik en aanhoudende weerstand tijdens de tweede helft van de beweging; graad 2, een duidelijke toename van spiertonus, met weerstand zichtbaar gedurende het grootste deel van het bewegingsbereik, hoewel het ledemaat gemakkelijk beweegbaar bleef; graad 3, een aanzienlijke toename van spiertonus waardoor passieve buiging en extensie moeilijk werden; en graad 4, beperkte passieve beweging door gewrichtsstijfheid. Klas 1+ kreeg een score van 2 punten, wat een maximale MAS-score van 5 punten opleverde in deze studie¹⁰.

T2WI Neuroimaging voor kwantificering van het volume van cerebrale infarcten

Alle T2WI-scans werden verkregen met een PharmaScan MRI-scanner die werd bediend met ParaVision 360-software (versie 3.5). Een T2-gewogen turbo rapid acquisition met relaxatieversterking (T2_TurboRARE, ook wel RARE/fast spin echo [FSE]) genoemd) pulssequentie werd toegepast op MCAO-ratten voor de kwantificering van het volume van cerebrale infarcten. De beeldparameters waren als volgt geconfigureerd: herhalingstijd (TR) = 3000,0 ms, echotijd (TE) = 33,0 ms, gezichtsveld (FOV) = 35,00 × 35,00 mm², matrixgrootte = 250 × 250, slicedikte = 0,80 mm, aantal sneden = 35, aantal excitaties (NEX) = 3,0, en flip angle (FA) = 180,0°. Cerebrale infarctgebieden werden handmatig per slice afgebakend in ITK-SNAP-software (versie 4.4.0) door een enkele onderzoeker die blind was voor groepstoewijzing op basis van veranderingen in signaalintensiteit en morfologische kenmerken die overeenkomen met ischemisch infarct. Het volume van herseninfarct werd vervolgens automatisch berekend door de software.

DTI Neuroimaging voor Evaluatie van de microstructurele integriteit van witte stof

MRI-gegevens werden verkregen met een 7,0 T PharmaScan magnetische resonantiescanner. Anesthesie werd geïnduceerd met 3% isoflurane toegediend in perslucht (0,4–0,6 L/min) en gehandhaafd met 1% isoflurane gedurende de DTI-verwerving. De kerntemperatuur van het lichaam werd gedurende de hele beeldvorming gehandhaafd met behulp van een thermostatisch geregeld waterbad.

Tijdens de MRI-scan werd eerst een drievlakse lokalisatiesequentie toegepast om het rattenbrein binnen de magneet te positioneren. DTI werd uitgevoerd met behulp van een axiale single-shot spin-echo echo-planaire beeldvormingssequentie met de volgende parameters: TR/TE = 3000/27 ms, matrix = 90 × 75, FOV = 20 × 15 mm², slicedikte = 0,7 mm, 30 diffusiegradiëntrichtingen en b-waarden van 0 en 1000 s/mm². Voor DTI-analyse werden interessegebieden getekend in de externe capsule op hersensneden 1,3 mm achter bregma. Parametrische kaarten van fractionele anisotropie (FA), gemiddelde diffusiviteit (MD), axiale diffusiviteit (AD) en radiale diffusiviteit (RD) werden gereconstrueerd met behulp van ParaVision 360-software. De gegevens worden uitgedrukt als de verhouding van de aangedane hersenhelft tot de contralaterale gezonde hersenhelft.

LFB-kleuring voor beoordeling van myelineletsel en remyelinisatie

LFB-kleuring werd uitgevoerd om structurele schade aan gemyeliniseerde axonen in de externe capsule te evalueren. Myelineletsel, gekenmerkt door myeline-verdunning en vacuolatie, werd gekwantificeerd door de geïntegreerde optische dichtheid (IOD) van LFB-gekleurde myelinisatievezels binnen de ROI in de externe capsule te meten met behulp van ImageJ-software (versie 6.0; grijswaardendrempel 35–225). Op basis van de rattenhersenstereotaxische atlas¹⁸ werden voor elk dier drie coronale secties geanalyseerd bij bregma +1,0 mm, −1,3 mm en −1,6 mm, wat overeenkomt met de voorste, midden- en midden-posterieure delen van de externe capsule. De gemiddelde IOD over de drie secties werd berekend om elk dier te vertegenwoordigen (n = 4 per groep). Ipsilaterale IOD-waarden werden genormaliseerd naar de contralaterale zijde en uitgedrukt als een percentage^{van 19}.

Elektrofysiologische opnames voor de beoordeling van de excitabiliteit van spinale reflexen

De spinale monosynaptische H-reflex werd geregistreerd met behulp van een biologisch functie-experimentsysteem. Ratten werden licht verdoofd met α-chloralose (50 mg/kg, intraperitoneaal) om de prikkelbaarheid van de spinale reflex tijdens elektrofysiologische opnames te behouden. De linker ischiaszenuw werd blootgelegd door een stomp dissectie en geplaatst op bipolaire haakelektroden voor elektrische stimulatie. Een olieachtige vitamineoplossing werd af en toe op de blootgestelde zenuw aangebracht om de hydratatie van het weefsel en de neurale levensvatbaarheid te behouden. Een paar roestvrijstalen opname-elektroden werd in de interosseus spieren van de linkerachterpoot geplaatst, en een aardelektrode werd in de staart geplaatst. De H-reflex werd opgewekt met een monopolair-bipolaire pulsstimulator met een pulsduur van 100 μs. De H-reflexdrempel en motorische drempel (MT) werden bepaald met behulp van incrementele elektrische stimulatie, waarbij de stroom in stappen van 0,05 mA werd verhoogd tot een maximale intensiteit van 3,0 mA om onomkeerbare perifere zenuwbeschadiging te voorkomen.

Met dezelfde stimulatieintensiteit die de maximale H-reflex (H_max) opriep, werden pulsstimuli van verschillende frequenties (0,3, 5 en 10 Hz) geleverd om H-reflexamplitudes bij verschillende stimulatiefrequenties te verkrijgen. Herhaalde pulsstimulatie bij 0,3 Hz werd toegepast om te verifiëren dat de M-golf amplitude binnen 95% van de oorspronkelijke waarde bleef; anders werd de dataset weggegooid. H-reflex frequentie-afhankelijke depressie (FDD) werd berekend als het percentage van de H-golf/M-golf amplitudeverhouding (H/M-verhouding) bij 5 Hz en 10 Hz ten opzichte van die bij 0,3 Hz, waarbij de H/M-verhouding bij 0,3 Hz als basisreferentie¹⁰ diende.

Data-analyse

Statistische analyses werden uitgevoerd met SPSS-software (versie 20.0). Continue gegevens worden gepresenteerd als het gemiddelde ± standaarddeviatie (SD). De normaliteit van de gegevens werd beoordeeld met behulp van de Shapiro–Wilk-test. Eenrichtingsvariantieanalyse (ANOVA) werd gebruikt om conventionele beeldvormingsuitkomsten en andere kwantitatieve variabelen tussen groepen te vergelijken. Wanneer aan homogeniteit van variantie werd voldaan, werden Bonferroni post hoc-tests uitgevoerd; anders werd Dunnetts T3-test toegepast. Gedragsgegevens werden geanalyseerd met tweerichtings-ANOVA waarbij de experimentele groep en het postoperatieve tijdstip vaste factoren waren. Spearman-correlatieanalyse werd gebruikt om associaties tussen studievariabelen te evalueren. Een waarde van p < 0,05 werd als statistisch significant beschouwd.

Resultaten

MSSA verbetert neurologische functionele tekorten

Tweeweg-repeated-measures ANOVA toonden significante hoofdeffecten van tijd (F[2,613, 62,71] = 315,3, p < 0,001) en groep (F[2, 24] = 142,9, p < 0,001), evenals een significante tijdsinteractie × groep (F[12, 144] = 99,94, p < 0,001) voor de Zea Longa neurologische scores. Een dag voor de operatie hadden alle ratten in de sham-operated, model en MSSA-groepen een Zea Longa-score van 0, wat wijst op intacte basisfunctie van neurologische functies zonder neurologische tekorten. Vanaf de postoperatieve dag 1 namen Zea Longa-scores geleidelijk toe in zowel de model- als MSSA-groepen. Er werd geen significant verschil waargenomen tussen deze groepen van postoperatieve dag 1 tot dag 5 (p> 0,05). Bij voortgezette interventie waren de Zea Longa-scores in de MSSA-groep significant lager dan die in de modelgroep op postoperatieve dagen 7 en 10 (p < 0,001), wat wijst op verbeterde neurologische functie (Figuur 1A).

Figuur 1. Motion-achtige hoofdhuidacupunctuur verbetert neurologische tekorten en vermindert spiertonus bij ratten met spasticiteit na een beroerte. (A) Zea Longa neurologisch tekortscores, gemeten vóór de occlusie van de midden-cerebrale arterie (MCAO; dag −1), direct voor MCAO (dag 0), en op postoperatieve dagen 1, 3, 5, 7 en 10. (B) Aangepaste Ashworth Scale-scores gemeten op de overeenkomstige tijdstippen. De gestippelde verticale lijn geeft MCAO aan op dag 0. De gegevens worden gepresenteerd als het gemiddelde ± standaarddeviatie (SD). Foutbalken geven SD aan. ***p < 0,001 voor de vergelijkingen die tussen haakjes worden aangegeven. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

MSSA vermindert het volume van cerebrale infarcten

Ratten die door schijn werden geopereerd, vertoonden normale T2WI-bevindingen, met een homogene parenchymale signaalintensiteit door de hele hersenen. Er werden geen pathologische hyperintensiteit, cerebrale infarct, morfologische afwijkingen of ventrikeldilatie waargenomen (Figuur 2A). Daarentegen vertoonde de modelgroep een prominente T2-hyperintensiteit in de ipsilaterale hersenhelft, overeenkomend met het ischemische infarctgebied, samen met duidelijke ventrikelvergroting (Figuur 2A). Kwantitatieve morfometrische analyse toonde aan dat het volume van cerebrale infarcten significant was verminderd in de MSSA-groep vergeleken met de modelgroep (p < 0,001; Figuur 2B). De MSSA-interventie is geïllustreerd in Figuur 2C.

Figuur 2. Bewegingsachtige hoofdacupunctuur vermindert het volume van cerebrale infarcten bij ratten met spasticiteit na een beroerte. (A) Representatieve T2-gewogen beeldvorming (T2WI) hersenbeelden van de sham-geopereerde, model- en bewegingsstijl hoofdacupunctuur (MSSA) groepen op 1,00, 0,20, −0,92 en −1,88 mm ten opzichte van bregma. (B) Kwantificering van het volume van cerebrale infarcten uit T2WI. Individuele symbolen vertegenwoordigen individuele dieren. (C) Foto van de MSSA-interventie die gelijktijdig met de loopbandoefening werd uitgevoerd. De gegevens worden gepresenteerd als het gemiddelde ± SD. Foutbalken geven SD aan. ***p < 0,001 tegenover de modelgroep. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

MSSA vermindert spierspasticiteit na een beroerte

Voor de MAS-scores toonden tweerichtingsherhaalde metingen ANOVA significante hoofdeffecten van tijd (F[2,158, 51,79] = 183,7, p < 0,001) en groep (F[2, 24] = 57,68, p < 0,001), samen met een significante tijdsinteractie × groep (F[10, 120] = 58,70, p < 0,001). Alle ratten vertoonden een MAS-score van 0 op een dag voor de operatie en op de postoperatieve dag 1, wat een normale basisspiertonus zonder spasticiteit weerspiegelde. Vanaf postoperatieve dag 3 stegen de MAS-scores geleidelijk in de model- en MSSA-groepen, wat wijst op de ontwikkeling van post-beroerte ledemaatspasticiteit, zonder dat er op dit moment een significant verschil tussen de twee groepen werd waargenomen. Van postoperatieve dag 5 tot dag 10 waren de MAS-scores in de MSSA-groep significant lager dan die in de modelgroep (p < 0,01 tot p < 0,001), wat aangeeft dat MSSA PSS verlichtte (Figuur 1B).

MSSA behoudt de microstructurele integriteit van witte stof in de externe capsule

Representatieve DTI-parameterkaarten zijn weergegeven in Figuur 3A. Op postoperatieve dag 10, vergeleken met de placebo-geopereerde groep, vertoonde de modelgroep een duidelijke vermindering van de verhouding van fractionele anisotropie (rFA) binnen de externe capsule (p < 0,001; Figuur 3B), vergezeld van significante verhogingen in de verhoudingen van gemiddelde diffusiviteit (rMD) en radiale diffusiviteit (rRD) (beide p < 0,001; Figuur 3C,D). In vergelijking met de modelgroep verhoogde MSSA de rFA significant (p < 0,001; Figuur 3B) en verminderde rMD en rRD significant (beide p < 0,01; Figuur 3C,D). Er werd geen significant verschil waargenomen in de verhouding van axiale diffusiviteit (rAD) tussen de groepen (p > 0,05; Figuur 3E). De positie van ratten tijdens DTI-verwerving en de anatomische locatie van de externe capsule-ROI zijn weergegeven in Figuur 3F, G.

Figuur 3. Motion-stijl hoofdhuidacupunctuur verandert de beeldvorming van de diffusietensor bij ratten met spasticiteit na een beroerte. (A) Representatieve fractionele anisotropie (FA), gemiddelde diffusiviteit (MD), axiale diffusiviteit (AD) en radiale diffusiviteit (RD) kaarten van de sham-opererende, model- en bewegingsstijl hoofdacupunctuurgroepen (MSSA) op −1,30 mm ten opzichte van bregma. (B–E) Kwantificering van de verhoudingen van ipsilessionele tot contralaterale FA (rFA), MD (rMD), RD (rRD) en AD (rAD), respectievelijk. Individuele symbolen vertegenwoordigen individuele dieren. (F) Foto van een rat die is gepositioneerd voor diffusietensorbeeldvorming (DTI). (G) Schematische en bijbehorende magnetische resonantieafbeelding die de contralaterale en ipsilesionale externe capsuleregio's van belang toont. De gegevens worden gepresenteerd als het gemiddelde ± SD. Foutbalken geven SD aan. #p < 0,05 en ###p < 0,001 tegenover de door sham bediende groep; **p < 0,01 en ***p < 0,001 ten opzichte van de modelgroep. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

MSSA verbetert de integriteit van myeline in de externe capsule

LFB-kleuring werd uitgevoerd om de myelineintegriteit in de externe capsule te evalueren. Histologisch vertoonden myelinatieve vezels intacte morfologie en regelmatige ordening in de schijn-opererende groep, terwijl duidelijk myelineverlies en structurele desorganisatie werden waargenomen in de externe capsule van MCAO-modelratten (Figuur 4A). Kwantitatieve analyse toonde aan dat de relatieve IOD van LFB-kleuring significant lager was in de modelgroep dan in de schijn-opererende groep (p < 0,001; Figuur 4B). In vergelijking met de modelgroep vertoonde de MSSA-groep significant hogere relatieve IOD-waarden (p < 0,001; Figuur 4B), wat een verbeterde myelineintegriteit in de externe capsule na MSSA-behandeling aangeeft.

Figuur 4. Motion-style hoofdhuidacupunctuur vermindert de uitwendige capsule-myelinebeschadiging bij ratten met spasticiteit na een beroerte. (A) Representatieve panoramische Luxol Fast Blue (LFB)-gekleurde hersensecties en vergrote beelden van de contralaterale en ipsilesisionele externe capsulegebieden van belang (ROI's) uit de sham-opererende, model- en bewegingsstijl hoofdhuidacupunctuur (MSSA) groepen. Blauwe en rode vakjes in de panoramische beelden geven respectievelijk de contralaterale en ipsilesionale ROI aan. Schaalbalken in de vergrote beelden = 50 μm. (B) Kwantificering van de relatieve geïntegreerde optische dichtheid (IOD) van LFB-kleuring in de ipsilesionale externe capsule, genormaliseerd naar de contralaterale zijde. Individuele symbolen vertegenwoordigen individuele dieren; n = 4 per groep. De gegevens worden gepresenteerd als het gemiddelde ± SD. Foutbalken geven SD aan. ###p < 0,001 tegenover de door sham bediende groep; p < 0,001 ten opzichte van de modelgroep; △p < 0,05 voor de vergelijking aangegeven door de haak. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

MSSA remt de hyperexcitabiliteit van de H-reflex van de wervelkolom

Representatieve M-golf- en H-golfopnames zijn weergegeven in Figuur 5A, en de elektrofysiologische opnameopstelling is weergegeven in Figuur 5B. Op postoperatieve dag 10 toonde de elektrofysiologische beoordeling aan dat, vergeleken met de door schijn geopereerde groep, de modelgroep significant verhoogde motorische drempel (MT; p < 0,001) en de maximale H-golf/maximale M-golf amplitude (H_max/_{M max}) verhouding (p < 0,001), een bescheiden toename van de M-golf latentie (p < 0,05), en een overeenkomstige afname van de H-reflex latentie (p < 0,05; Figuur 5C–H). In vergelijking met de modelgroep vertoonde de MSSA-groep significant lagere MT (p < 0,001) en H_max/_{M max} ratio (p < 0,001), samen met een significant hogere H-reflexdrempel (p < 0,001; Figuur 5C–H). Er werd geen significant verschil waargenomen in de stimulatieintensiteit die nodig is om H_max uitgedrukt als een veelvoud van MT te bereiken tussen het model en de MSSA-groepen (Figuur 5H). Bovendien nam de H-reflex FDD, wanneer genormaliseerd naar de H/M-verhouding bij 0,3 Hz, geleidelijk af met toenemende stimulatiefrequentie in alle drie de groepen (Figuur 5I). Bij zowel 5 Hz als 10 Hz was de H/M-verhouding significant lager in de MSSA-groep dan in de modelgroep (beide p < 0,001), wat wijst op gedeeltelijke herstel van H-reflex FDD richting het fysiologische patroon (Figuur 5J; Tabel 1).

Figuur 5. Motion-achtige hoofdacupunctuur vermindert de hyperexcitabiliteit van de spinale reflex bij ratten met spasticiteit na een beroerte. (A) Vertegenwoordigers gesuperponeerde M-golf en H-golf sporen van de sham-bediende, model- en motion-style scalp acupunctuur (MSSA) groepen. (B) Foto van de elektrofysiologische opnameopstelling waarop de ischiaszenuwstimulatieplaats, opname-elektroden en aardelektrode te zien zijn. (C–H) Kwantificering van motorische drempel (MT), maximale H-golf/maximale M-golf amplitudeverhouding (H_max/_{M max}), H-golf latentie, H-reflex drempel, M-golf latentie en de stimulatieintensiteit die H_max opwekt, uitgedrukt als een veelvoud van MT, respectievelijk. Individuele symbolen vertegenwoordigen individuele dieren. (I) Representatieve H-reflexsporen verkregen bij stimulatiefrequenties van 0,3 Hz, 5 Hz en 10 Hz in elke groep. (J) Frequentieafhankelijke depressie van de H-reflex, uitgedrukt als de H/M-verhouding bij 5 Hz en 10 Hz genormaliseerd naar de H/M-verhouding bij 0,3 Hz. Gearceerde gebieden vertegenwoordigen de SD van de gemiddelde waarden. De gegevens worden gepresenteerd als het gemiddelde ± SD. Foutbalken geven SD aan. #p < 0,05 en ###p < 0,001 tegenover de door schijn bediende groep; p < 0,001 ten opzichte van de modelgroep. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Groep	MT (mA)	Mmax (mV)	Hmax (mV)	M-latentie (ms)	H-latentie (ms)	H-reflexdrempel (×MT)	Hmax (×MT)	H/M-verhouding (0,3 Hz)	H/M-verhouding (5 Hz)	H/M-verhouding (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
Model (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

Tabel 1: Elektrofysiologische parameters van de H-reflex bij ratten met spasticiteit na een beroerte. Elektrofysiologische metingen verkregen uit de sham-bediende, model- en bewegingsstijl hoofdacupunctuur (MSSA) groepen, waaronder motorische drempel (MT), maximale M-golf amplitude (M_max), maximale H-golf amplitude (H_max), M-golf latentie, H-golf latentie, H-reflex drempel uitgedrukt als veelvoud van MT (×MT), stimulatieintensiteit die H_max opwekt uitgedrukt als een veelvoud van MT (×MT) en H/M-verhoudingen gemeten bij stimulatiefrequenties van 0,3, 5 en 10 Hz. De gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± SD. ##p < 0,01 en ###p < 0,001 versus de schijn-uitgevoerde groep; *p < 0,05, **p < 0,01 en ***p < 0,001 ten opzichte van de modelgroep.

Correlaties tussen T2WI infarctvolume, DTI-metrieken van de externe capsule, elektrofysiologische indices en MAS-scores

Correlaties tussen het volume van cerebrale infarcten, gemeten met T2WI, en DTI-metrieken van de externe capsule werden eerst onderzocht. In de gepoolde analyse was het infarctvolume sterk negatief gecorreleerd met de rFA (ρ = −0,902, p < 0,001) en positief gecorreleerd met de rMD en rRD (ρ = 0,511, p = 0,03; ρ = 0,661, p = 0,003; Figuur 6A–D). In de subgroepanalyses werden geen significante correlaties waargenomen tussen infarctvolume en DTI-parameters. De relaties tussen DTI-metrieken van de externe capsule, elektrofysiologische indices van spinale reflexprikkelbaarheid en spiertonus beoordeeld door de MAS werden vervolgens geëvalueerd. In de gepoolde analyse was een lagere rFA geassocieerd met een hogere H_max/M_max verhouding (ρ = −0,895, p < 0,001), terwijl een hogere rRD geassocieerd was met een lagere H-reflexdrempel (ρ = −0,504, p = 0,03; Figuur 6E,F). Daarnaast waren hogere H_max/_{M-maxverhoudingen} en lagere H-reflexdrempels geassocieerd met hogere MAS-scores (ρ = 0,760, p < 0,001; ρ = −0,479, p = 0,01; Figuur 6G,H). Subgroepanalyses toonden alleen een significante negatieve correlatie tussen de H-reflexdrempel en de MAS-score aan in de modelgroep (ρ = −0,736, p = 0,03), terwijl er geen significante correlaties werden waargenomen in de sham-opererde of MSSA-groepen.

Figuur 6. Associaties tussen cerebrale infarctvolume, diffusietensorbeeldvormingsparameters, H-reflexindices en spiertonus bij ratten met spasticiteit na een beroerte. (A–D) Associaties van T2-gewogen beeldvorming (T2WI)-afgeleid cerebrale infarctvolume met respectievelijk de ipsilesionele tot contralaterale verhoudingen van fractionele anisotropie (rFA), gemiddelde diffusiviteit (rMD), radiale diffusiviteit (rRD) en axiale diffusiviteit (rAD). (E) Associatie tussen rFA en de maximale H-golf/maximale M-golf amplitudeverhouding (H_max/M_max). (F) Associatie tussen rRD en H-reflexdrempel. (G) Associatie tussen H_max/M_max en de Modified Ashworth Scale (MAS) score. (H) Associatie tussen H-reflexdrempel en MAS-score. Cirkels, vierkanten en driehoeken vertegenwoordigen respectievelijk de sham-bediende, model- en motion-style scalp acupunctuur (MSSA) groepen. Gestreepte lijnen komen overeen met de lineaire regressie-fittingcurve die uit de gemeten gegevens wordt gegenereerd. Algemene en groepsspecifieke Spearman-correlatiecoëfficiënten (ρ) en bijbehorende p-waarden worden in elk paneel weergegeven. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Beschikbaarheid van gegevens:

Alle gegevens die tijdens deze studie zijn gegenereerd of geanalyseerd, zijn opgenomen in dit gepubliceerde artikel en in het Aanvullende Materiaal. De ruwe datasets die de bevindingen van deze studie ondersteunen, zijn opgenomen in Aanvullende Tabel 1.

Aanvullende Tabel 1. Ruwe datasets die de kwantitatieve analyses in deze studie ondersteunen. Het werkboek bevat de ruwe experimentele gegevens die zijn gebruikt voor de gedragsbeoordelingen, T2-gewogen beeldvorming (T2WI) infarctvolumeanalyse, diffusietensorbeeldvorming (DTI) metrieken, Luxol Fast Blue (LFB) kleuringkwantificatie en H-reflex elektrofysiologische metingen voor alle experimentele groepen. Klik hier om dit bestand te downloaden.

Discussie

Vanuit het perspectief van de traditionele Chinese geneeskunde valt PSS in de categorie spierpeesaandoeningen, waarbij een kernpathogenese die wordt beschreven als cerebrale beschadiging de oorzaak is en ledemaatspasticiteit de oppervlakkige manifestatie²⁰. Therapeutische strategieën moeten daarom zowel de primaire cerebrale laesie als de secundaire perifere manifestaties^{aanpakken 21}. De onderliggende reden voor MSSA ligt op holistische regulatie van het ischemische brein naar de spastische ledematen, met als therapeutische doel het bevorderen van de bloedcirculatie, het ontstoppen van de meridianen, het ontspannen van pezen en het verlichten van spasticiteit. De needlingtechniek is essentieel voor de effectiviteit van acupunctuur, en het kiezen van een geschikte techniek die is afgestemd op het ziektepatroon is cruciaal voor het behalen van gunstige klinische resultaten. MSSA is een karakteristieke hoofdhuidacupunctuurmethode voor PSS die hoofdhuidacupunctuur combineert met actieve of passieve ledemaatbeweging tijdens naaldretentie³. Een recente systematische review en meta-analyse toonde aan dat MSSA superieure effecten heeft in het verminderen van spierspasticiteit, het verbeteren van de motorische functie en het verbeteren van dagelijkse activiteiten bij patiënten met PSS vergeleken met conventionele hoofdacupunctuur of alleen revalidatie van lichaamsbeweging⁹. Opmerkelijk is dat gelijktijdige toediening van hoofdhuidacupunctuur en oefenrevalidatie, zoals toegepast in MSSA, betere resultaten oplevert dan asynchrone interventie, zoals ondersteund door klinisch bewijs van matige kwaliteit⁹. MS 6, zoals gedefinieerd in GB/T 21709.2-2021, is een acupunctuurlijn van de voorhoofdhuid van de parietotemporale opulsuur, geselecteerd vanwege zijn anatomische relevantie en bewezen klinische bruikbaarheid⁹. Het ligt bovenop de primaire en secundaire motorische cortex, die de belangrijkste bronnen zijn van dalende corticofutale projecties die de reticulaire output van de hersenstam vormen en de prikkelbaarheid van spinale reflexen moduleren. Klinisch gezien is MS 6 de meest gebruikte hoofdhuidacupunctuurlijn voor PSS, zoals bevestigd door de eerder genoemde meta-analyse, waardoor het een optimaal doelwit is voor het moduleren van motorische paden in de huidige studie. Deze bevindingen benadrukken de onderscheidende procedurele kenmerken en potentiële klinische voordelen van MSSA bij de behandeling van PSS. Preklinische studies hebben verder aangetoond dat MSSA de cerebrale perfusie in de ischemische penumbra verbetert en de prikkelbaarheid van spinale anterieure horn motoneuronen moduleert, wat voorlopige mechanistische ondersteuning biedt voor de therapeutische toepassing^10,11.

In de moderne neurologische theorie wordt de pathogenese van PSS voornamelijk toegeschreven aan drie onderling verbonden pathologische processen: verstoorde supraspinale dalende inhibitie, abnormale intraspinale signaalverwerking en veranderde intrinsieke spiereigenschappen. Onder deze factoren zijn de mechanismen waarmee supraspinale dalende banen de spinale reflexprikkelbaarheid reguleren, nog steeds onvolledig begrepen². De reticulospinale baan (RST) speelt een essentiële rol bij het behouden van het evenwicht van de rekreflexboog. De laterale RST ontvangt exciterende input van de contralaterale premotorische cortex en het aanvullende motorische gebied via het cortico-reticulaire pad, daalt af in de dorsolaterale funiculus van het ruggenmerg en oefent remmende controle uit over de wervelrekreflexactiviteit. Daarentegen wordt de mediale RST niet gereguleerd door de contralaterale cortex, daalt het af binnen de ventromediale funiculus en faciliteert het rekreflexactiviteit. Corticale beroerte verstoort het cortico-reticulaire pad, vermindert de exciterende input tot de vorming van de medullaire reticulaire vorming en resulteert in de dominantie van mediale RST-activiteit. Deze disbalans draagt bij aan de overprikkelbaarheid van de wervelkolomrekreflex en de klinische manifestatie van ledemaatspasticiteit³. Klinische neuroimagingstudies hebben PSS in verband gebracht met laesies die de premotorische cortex, putamen, achterste ledemaat van de interne capsule en de externe capsule betreffen^12,14,22. Hiervan vormt de externe capsule een belangrijke witte stofleiding binnen het cortico-reticulospinale pad, een belangrijke extrapiramidale baan die corticale inputs integreert, synapsen in de hersenstam-reticulaire kernen en projecteert naar het ruggenmerg om dalende remmende controle uit te oefenen over α-motoneuronen en interneuronen²³. Dit anatomische kader wordt ondersteund door neurale tracing en DTI-studies, die consequent de externe capsule identificeren als een belangrijke verbinding tussen de hersenschors, basale ganglia en hersenstam^23,24. Opmerkelijk is dat spasticiteit steeds vaker wordt erkend als een netwerkniveau-stoornis die het gevolg is van verstoring van het evenwicht tussen meerdere dalende motorische systemen, waaronder zowel corticospinale als extrapiramidale paden, in plaats van door disfunctie van één enkel traject. In deze context dient de externe capsule als een representatieve structuur om extrapiramidale bijdragen aan PSS te onderzoeken, aangezien de betrokkenheid ervan consequent is geassocieerd met overdreven spinale reflexactiviteit, terwijl geïsoleerde corticospinale laesies vaker zwakte veroorzaken zonder proportionele spasticiteit. Daarom kozen we de externe capsule als primaire ROI voor het onderzoeken van microstructurele veranderingen in witte stof die samenhangen met de ernst van spasticiteit. In overeenstemming met dit kader toonde T2WI geen duidelijke cerebrale infarct in de schijn-opererende groep, terwijl prominente infarctaesies werden waargenomen in de modelgroep. De behandeling van MSSA verbeterde de neurologische functie significant, zoals beoordeeld door de Zea Longa-schaal, wat wijst op een neuroprotectief effect tegen ischemisch hersenletsel. Het infarctenbesparende effect van MSSA kan meerdere synergetische mechanismen omvatten. Ten eerste is aangetoond dat MSSA de regionale cerebrale perfusie in de ischemische penumbra versterkt¹⁰, waardoor een gunstigere microomgeving ontstaat voor neuronale overleving. Bovendien, hoewel direct bewijs voor MSSA momenteel beperkt is, hebben mechanistische studies van hoofdhuidacupunctuur verschillende andere routes gesuggereerd die ook kunnen bijdragen, waaronder de bevordering van angiogenese door activatie van de MATN2/WNT3a/β-catenine signaalweg²⁵ en het verzwakken van post-ischemische neuro-inflammatie door onderdrukking van RORγt-gemedieerde Th17-differentiatie en herstel van het Th17/Treg-evenwicht²⁶. Deze bevindingen roepen de mogelijkheid op dat MSSA vergelijkbare neuroprotectieve mechanismen activeert die verder gaan dan de hemodynamische effecten. De relatieve bijdrage van elk pad moet echter nog worden vastgesteld en rechtvaardigt verder onderzoek.

DTI maakt een gevoelige kwantitatieve beoordeling van witte stof microstructuur mogelijk, waarbij FA de vezelintegriteit weerspiegelt, RD dient als marker voor demyelinisatie, en AD axonale integriteit²³ weerspiegelt. In deze studie werd de externe capsule geselecteerd als ROI om microstructurele veranderingen te evalueren die geassocieerd zijn met de cortico-reticulospinale route in PSS. In vergelijking met de door schijn uitgevoerde groep vertoonden modelratten significante verminderingen van relatieve FA, samen met duidelijke toename van relatieve MD en RD, wat wijst op verstoorde witte stofintegriteit, cerebrale oedeem en demyelinisatie binnen de externe capsule. LFB-kleuring toonde verder duidelijk myelineverlies en desorganisatie van witte stofbundels aan, wat histologische ondersteuning bood voor de DTI-bevindingen. Gezamenlijk geven de neuroimaging- en histologische bevindingen aan dat ischemische schade geassocieerd is met duidelijke microstructurele aantasting van de externe capsule, die werd afgezwakt na de behandeling van MSSA. De H-reflex is een goed gevestigde elektrofysiologische maat voor het evalueren van de excitabiliteit van spinale α-motoneuronpoolpoolen en supraspinale dalende regulatie²⁷. De H_max/_{M max-verhouding} weerspiegelt de algehele prikkelbaarheid van spinale motoneuronen, terwijl de H-reflexdrempel presynaptische inhibitie weerspiegelt, gemedieerd door spinale interneuronen samen met geïntegreerde supraspinale dalende inputs²⁷. Door een beroerte veroorzaakte verstoring van de cortico-reticulospinale baan verzwakt de dalende inhibitieregulatie, wat resulteert in spinale motoneuron-hyperexcitabiliteit die wordt gekenmerkt door een verhoogde H_max/_{M max-ratio} en een verlaagde H-reflexdrempel^{van 27}. Onze voorlopige experimenten onderzochten de moleculaire mechanismen achter de antispastische effecten van MSSA en toonden aan dat deze therapie de spinale KCC2-expressie kan verhogen en GABAerge remmende functie¹⁰ kan herstellen. Voortbouwend op deze moleculaire bevindingen van de wervelkolom, verduidelijkt de huidige studie de upstream supraspinale mechanismen die verantwoordelijk zijn voor overdreven spinale reflexen door aan te tonen dat microstructurele schade aan de externe capsule binnen het cortico-reticulospinale pad geassocieerd is met een duidelijk verhoogde spinale excitabiliteit. Gezamenlijk suggereren deze bevindingen dat MSSA de reconstructie van supraspinale dalende remmende paden kan bevorderen en de hyperexcitabiliteit van spinale reflexen bij ratten met PSS kan omkeren.

Gezien het dwarsdoorsnedekarakter van de huidige gegevens, moeten alle correlatieanalyses worden geïnterpreteerd als verkennend en hypothesegenererend in plaats van als bewijs van causale relaties. Correlatieanalyses werden uitgevoerd om de relaties te onderzoeken tussen infarctbelasting, microstructurele integriteit van externe capsules, prikkelbaarheid van spinale reflexen en ernst van spasticiteit. Bij alle dieren waren grotere infarctvolumes geassocieerd met ernstiger DTI-afgeleide microstructurele verstoring binnen de externe capsule, wat wijst op een verband tussen primaire ischemische schade en secundaire veranderingen in de witte stof langs de cortico-reticulospinale route. Opmerkelijk is dat deze algehele correlaties vooral werden gedreven door intergroepsverschillen in plaats van door individuele variatie binnen de groep, aangezien er binnen geen enkele individuele groep significante correlaties werden waargenomen. Hogere relatieve FA (rFA) was geassocieerd met een lagere H_max/_{M max-ratio} , terwijl een hogere relatieve RD (rRD) geassocieerd was met een lagere H-reflexdrempel, wat overeenkomt met het idee dat de behouden externe capsuleintegriteit geassocieerd is met effectievere dalende remmende regulatie. Daarnaast waren hogere H_max/_{M max-verhoudingen} en lagere H-reflexdrempels beide geassocieerd met hogere MAS-scores, wat een verband ondersteunt tussen elektrofysiologische veranderingen en de ernst van spasticiteit. Subgroepanalyses toonden verder aan dat de algehele correlatiepatronen voornamelijk te wijten waren aan intergroepsverschillen. Opvallend is dat er alleen in de modelgroep een significante negatieve correlatie werd waargenomen tussen de H-reflexdrempel en de MAS-score, wat suggereert dat een verstoorde presynaptische remming mogelijk geassocieerd is met een grotere spasticiteit onder onbehandelde pathologische aandoeningen.

Verschillende beperkingen moeten worden erkend. Ten eerste sluit het ontbreken van alleen acupunctuur- en alleen oefengroepen het ontleden van hun onafhankelijke en synergetische bijdragen uit. Toekomstige studies waarin deze vergelijkingsgroepen worden opgenomen, zouden helpen de mechanismen achter de gecombineerde interventie te verduidelijken. Ten tweede was de observatieperiode beperkt tot de acute fase (postoperatieve dagen 0–10), geselecteerd op basis van het piek-spasticiteitsvenster in het permanente MCAO-model. Of MSSA blijvende therapeutische voordelen biedt na de acute fase is onbekend, en validatie in chronische PSS-modellen zal belangrijk zijn voor het bepalen van het langetermijntranslationeel potentieel. Ten derde, hoewel de MAS veel wordt gebruikt om spiertonus te evalueren, is het van nature subjectief en semi-kwantitatief. Om deze beperking aan te vullen werd de H-reflex gelijktijdig beoordeeld als een objectieve elektrofysiologische maat voor de excitabiliteit van de spinale reflex. Ten vierde was de steekproefgrootte bescheiden vanwege de technische eisen die gepaard gingen met multimodale beoordelingen, en studies met grotere aantallen dieren zouden de statistische kracht en de robuustheid van de bevindingen verbeteren. Tot slot werden alle eindpunten alleen geëvalueerd op postoperatieve dag 10. Toekomstige studies met longitudinale beoordelingen op meerdere tijdstippen zouden een uitgebreider begrip bieden van het temporele traject van door MSSA veroorzaakte neuroplastische veranderingen.

Toekomstige studies kunnen de mechanismen van neurogenese en remyelinisatie onderzoeken na MSSA-interventie. Omdat DTI neuronale regeneratie niet direct kan visualiseren, kunnen complementaire benaderingen zoals neurale tracing en immunohistochemie de neuronale plasticiteit en remyelinisatie verder karakteriseren. Vanuit translationeel perspectief kunnen DTI-metrieken van de externe capsule, met name FA en RD, helpen patiënten met een beroerte te stratificeren op basis van de ernst van cortico-reticulospinale padletsel en degenen identificeren die het meest waarschijnlijk baat hebben bij MSSA. Zo'n biomarker-gedreven aanpak zou de patiëntselectie en behandelingsstratificatie in toekomstige klinische onderzoeken kunnen vergemakkelijken, hoewel het klinische nut ervan nog moet worden bevestigd in prospectieve beroertecohorten. Tot slot onderzocht deze studie de neurale mechanismen die samenhangen met MSSA-behandeling voor PSS met behulp van een geïntegreerd kader bestaande uit T2WI-gebaseerde infarctbeoordeling, DTI-evaluatie van witte stof microstructuur, H-reflex elektrofysiologie en LFB-histologische analyse. De bevindingen suggereren dat MSSA geassocieerd is met een verminderd volume van cerebrale infarcten, behoud van de microstructurele integriteit van de externe capsule en verbeterde afdalende remmende regulatie van het cortico-reticulospinale pad. Deze veranderingen gingen gepaard met normalisatie van de excitabiliteit van de spinale reflex en verminderde spasticiteit. Gezamenlijk bieden de bevindingen mechanistische inzichten en preklinisch bewijs ter ondersteuning van de potentiële translationele toepassing van MSSA bij het beheer van PSS.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
α-Chloralose	GoldBio	C-118-250	Anestheticum voor H-reflex opnames
Absolute Ethanol	Beijing Tong Guang Fine Chemicals Co., Ltd.	VS104021-500 mL	Histologisch reagens
Acupuncturnaalden (0,25 × 13 mm)	Beijing Zhongyan Taihe Acupuncture Needle Co., Ltd.	NA	Steriele wegwerpnaalden voor hoofdhuidacupunctuur
Ampicilline	Beijing Rui Da Heng Hui Technology Development Co., Ltd.	HD-3018-500g	Antibioticum voor profylaxe van postoperatieve infecties
Biologisch functie-experimentsysteem (BL420N)	Chengdu Taimeng Technology Co., Ltd.	NA	Elektrofysiologisch opnamesysteem
Diffusietensorbeeldvormingsanalysesoftware (ParaVision 360)	Bruker	NA	MRI-acquisitie en DTI-reconstructie
Eco-vriendelijke ontwassings- en clearingoplossing	Servicebio	G1128-500ML	Histologisch reagens
Volautomatisch roterend microtoom	Leica Microsystems	RM2255	Weefselsnede
Verwarmingskussen	Suzhou Caiyang Electric Heating Technology Co., Ltd.	TT180×150-1XD	Temperatuurbehoud na de operatie
ImageJ 6.0	National Institutes of Health	NA	Kwantitatieve beeldanalyse
Isofluraan	Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.	I8000-25g	Inhalatieanestheticum
ITK-SNAP 4.4.0	University of Pennsylvania	NA	Cerebrale infarctsegmentatie
Luxol Fast Blue-oplossing	Servicebio	G1030-100ML	Mylinekleuring
Monofilament nylonnaad (0,36 ± 0,02 mm)	Beijing Cinontech Co., Ltd.	NA	MCAO-inductie
Paraformaldehyde (4% in PBS)	Servicebio	TBAB0102	Weefselfixatie
PharmaScan 7.0 T magnetische resonantiescanner	Bruker	NA	MRI-acquisitie
SPSS Statistics 20.0	IBM	NA	Statistische analyse
Sprague–Dawley-ratten (SPF, mannelijk)	Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd.	NA	Experimentele dieren
Thermostaatgestuurd waterbadsysteem	Shanghai Zhixin Experimental Instrument Technology Co., Ltd.	ZX-5A	Temperatuurbehoud tijdens MRI
Loopband voor knaagdieren	Clever	TreadScan	Training tijdens acclimatisatie en MSSA