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

阐明运动疗法促进周围神经损伤后中枢神经回路塑性改变和功能恢复的机制

基本信息

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

项目摘要

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

这项研究旨在阐明促进中枢神经回路中塑性变化的机制和外周神经损伤后的功能恢复。为了关注改造期，这是定义受伤后运动功能恢复的因素，我们检查了运动神经元（MNS）和突触相关蛋白质之间的接触（突触覆盖率）不同时期的坐骨神经挤压模型中运动干预的影响。结果，当改造周期较短时，运动干预可以在早期阶段与主要传入神经元末端（VGLUT1+）重新连接MN，尽管需要时间，但它可以在轴突撕裂后自发愈合来重新连接。另一方面，当延长神经支配期后，无论是否存在运动干预，主要传入神经元末端（VGLUT1+）仍将从MN撤退。有趣的是，发现在有运动干预的情况下存在或不存在兴奋性谷氨酸能（VGLUT2+），GABA和/或甘氨酸能（VGAT+或GAD67+）神经元末端的MN接触差异。此外，在压碎后长达4周的SC-EX组中，运动功能评估和胃癌CMAP振幅明显更高。 MSC-EX组明显高于挤压后4至12周的MSC组。因此，我们表明，脊柱神经回路的塑性变化需要对MN的传入输入，并且如果延长轴突撕裂后延长神经化周期的延长延长了对MN的传入输入的状态，则运动干预将没有促进与一级神经神经元终末促进重新连接的效果。此外，即使由于延长神经疗程而无法实现脊柱神经回路的塑性变化，运动干预也促进了运动功能的恢复和功能恢复。因此，运动干预即使在被认为预后不良的神经病患者以及长期手术等待时间进行神经移植的患者中，运动干预也可能促进功能恢复。