黎春鏞， 李映凱， 羅高權(quán)， 王伶杰， 劉雷媛， 王 俊， 劉 雁

目前越來越多的研究證明了單胺類神經(jīng)遞質(zhì)，包括五羥色胺、去甲腎上腺素等，可調(diào)節(jié)腦神經(jīng)可塑性，促進(jìn)腦損傷后運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)[1]。去甲腎上腺素通過提高皮質(zhì)的的興奮性，能促進(jìn)腦功能重組，已被非諾唑酮、利地林等安非他命樣藥物證實(shí)[2，3]。而選擇性五羥色胺重?cái)z取抑制劑(selective serotonine reuptake inhibitors，SSRIs)如氟西汀、帕羅西汀等，作為五羥色胺模擬劑，同樣對(duì)大腦的運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)起到激活的作用，通過調(diào)節(jié)腦功能重組，使大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的輸出激活重新分布[4，5]。文拉法辛膠囊是五羥色胺和去甲腎上腺素重?cái)z取抑制劑(serotonin and noradrenaline reuptake inhibitor，SNRI)，具有五羥色胺和去甲腎上腺素雙重模擬作用，該藥作用較單一的五羥色胺重?cái)z取抑制藥物療效更顯著，起效時(shí)間更迅速，而副作用較單一的去甲腎上腺素重?cái)z取抑制藥物的副作用少，有望在腦功能重塑方面發(fā)揮更大的作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，文拉法辛通過調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，影響腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的基因表達(dá)，從而改善腦功能重構(gòu)和腦的可塑性，促腦損傷后進(jìn)腦組織的修復(fù)[6]。在腦卒中動(dòng)物模型中，文拉法辛還進(jìn)一步被證明可減少腦損傷的面積，促進(jìn)損傷的運(yùn)動(dòng)功能的修復(fù)，在腦卒中急性期或恢復(fù)期起到神經(jīng)保護(hù)作用[7]。而我們利用任務(wù)態(tài)的功能磁共振研究，已經(jīng)證實(shí)文拉法辛可調(diào)節(jié)健康成人運(yùn)動(dòng)及語言功能的重塑，改善康健成人的運(yùn)動(dòng)及語言功能[8，9]。

靜息態(tài)功能磁共振成像(resting-state functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI) 是目前研究人腦的高級(jí)活動(dòng)情況的一種有效手段。低頻振蕩振幅(amplitude of low frequency fluctuation，ALFF)通過直接觀察腦部功能活動(dòng)血氧依賴水平(blood oxygenation level dependent，BOLD)信號(hào)基線變化的幅度以了解腦部神經(jīng)元的自發(fā)活動(dòng)[10]，是常用的一種靜息態(tài)研究方法。本研究采用ALFF方法，了解文拉法辛對(duì)健康成人運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)的影響，探討該藥對(duì)健康成人運(yùn)動(dòng)功能的調(diào)節(jié)作用，為下一步研究文拉法辛對(duì)腦損傷后運(yùn)動(dòng)功能的康復(fù)治療提供了理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究對(duì)象的入組標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn) 所有研究對(duì)象來自當(dāng)?shù)卣心嫉臐h族健康成年男性志愿者。他們滿足以下的入組標(biāo)準(zhǔn)：高中畢業(yè)以上文化，年齡>18歲；根據(jù)愛丁堡利手檢查(Edinburgh Handedness Questionnaire)判定為右利手[11]；同意配合檢查并已簽署知情同意書。同時(shí)受試者滿足以下排除標(biāo)準(zhǔn)時(shí)不能入組：(1)既往有明顯累及肢體運(yùn)動(dòng)功能的中樞神經(jīng)系統(tǒng)及非神經(jīng)系統(tǒng)疾患；(2)癲癇及精神病病史或家族史；(3)簡易精神狀況量表(Mini-Mental State Examination，MMSE)[12]評(píng)分>27分；(4)漢密頓抑郁量表評(píng)分>14分；漢密頓焦慮量表評(píng)分>7分；(5)對(duì)抗抑郁藥物存在過敏反應(yīng)；(6)有功能磁共振檢查禁忌癥；(7)不能配合檢查者。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)按隨機(jī)、雙盲的自身交叉安慰劑對(duì)照試驗(yàn)設(shè)計(jì)。所有入選受試者按照隨機(jī)原則，分入組A和組B兩個(gè)給藥順序組，隨機(jī)號(hào)碼由臨床藥理實(shí)驗(yàn)基地保存并保密。組A受試者先服用文拉法辛膠囊1粒，1次/d(每片含文拉法新75 mg，Wyeth制藥)，連續(xù)服用7 d，然后停用3 d，接著服用7 d的安慰劑1粒，1次/d；組B受試者的服藥順序與組A的相反，組B受試者先服用7 d的安慰劑，停用3 d后接著服用7 d的文拉法辛膠囊(見圖1)。每個(gè)受試者均有自己的自身對(duì)照，兩組間保持基本均衡以避免順序效應(yīng)。同時(shí)將7 d文拉法辛的給藥周期(即組A服文拉法辛+組B服文拉法辛)稱文拉法辛階段，將7 d安慰劑的給藥周期(即組A服安慰劑+組B服安慰劑)稱安慰劑階段。安慰劑和文拉法辛膠囊由醫(yī)院一名獨(dú)立的藥師準(zhǔn)備和分發(fā)，研究者和受試者均處于雙盲狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)完成后，研究者被通知受試者所在的組別。每個(gè)受試者均在試驗(yàn)開始前、7 d和18 d分別進(jìn)行雙手握力計(jì)檢查、手指輕扣實(shí)驗(yàn)檢查及靜息態(tài)功能磁共振、任務(wù)態(tài)功能磁共振、經(jīng)顱磁刺激等檢查。每個(gè)受試者在試驗(yàn)期間每天均監(jiān)測血壓和心率變化，在實(shí)驗(yàn)期的7 d和18 d抽出血藥濃度。文拉法辛膠囊及安慰劑均由美國Wyeth制藥公司無償贈(zèng)送。本研究得到醫(yī)院倫理委員會(huì)同意，所有入選受試者均簽署知情同意書。

圖1 研究設(shè)計(jì)的流程圖

1.3 臨床評(píng)估 每個(gè)受試者在給予藥物干預(yù)前，及服用文拉法辛膠囊、安慰劑7 d后，進(jìn)行手握力實(shí)驗(yàn)和手指輕叩實(shí)驗(yàn)的檢測。測量手的握力用握力計(jì)，單位是kg，測量者可以將手臂擺在任何位置，但不能讓手臂或儀器接觸身體，肘關(guān)節(jié)可以屈曲或伸直，只要測量者能盡可能得到最大的握力。手指輕叩實(shí)驗(yàn)主要測量食指在10 s內(nèi)盡可能快地叩擊鼠標(biāo)的叩擊次數(shù)[13]。

1.4 靜息態(tài)功能磁共振圖像采集 應(yīng)用Siemens Sonata 1.5 T超導(dǎo)型磁共振儀，梯度場40 mT/m，切換率200 mT/(m·ms)，使用標(biāo)準(zhǔn)頭部線圈射頻，掃描時(shí)告知受試者放松、閉上眼睛，保持頭不要?jiǎng)?，盡量不要思考，避免睡著。掃描過程中被試戴防噪音耳機(jī)并用海綿墊子固定頭部，待被試適應(yīng)掃描室內(nèi)部環(huán)境后開始掃描實(shí)驗(yàn)。首先對(duì)被試者的頭部進(jìn)行軸位T1WI掃描，參數(shù)為：TR(重復(fù)時(shí)間)683 ms，TE(回波時(shí)間)11 ms，F(xiàn)OV(視野)230 mm，矩陣192×144，層厚4 mm，層間距1 mm，共28層，范圍包括全腦。然后采集被試者在休息狀態(tài)的BOLD信號(hào)，采用的是梯度回波結(jié)合單次激發(fā)回波平面成像技術(shù)(echo planar imaging，EPI)。參數(shù)為：TR 2000 ms，TE 49 ms，F(xiàn)OV 210 mm，矩陣64×64，層厚4 mm，層間距1 mm，掃描層面與T1WI相同。掃描時(shí)間為480 s。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

1.5.1 對(duì)運(yùn)動(dòng)行為學(xué)統(tǒng)計(jì)分析 采用SPSS23.0統(tǒng)計(jì)分析軟件(IBM SPSS Inc.，Chicago，USA)，計(jì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)描述用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，對(duì)運(yùn)動(dòng)行為學(xué)評(píng)估數(shù)據(jù)，在統(tǒng)計(jì)推斷前先用正態(tài)分布的Shapiro-wilk法及Levene檢驗(yàn)了解是否符合正態(tài)分布和方差是否相等，進(jìn)一步采用二階段交叉方差分析檢測藥物效應(yīng)及階段效應(yīng)，P<0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.5.2 fMRI數(shù)據(jù)分析 在Matlab11a操作平臺(tái)下應(yīng)用SPM8軟件進(jìn)行MR數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，使用DPABI分析軟件[14]預(yù)處理和計(jì)算全腦體素的ALFF值，利用SPM8軟件將ALFF所得到的圖進(jìn)行雙樣本t檢驗(yàn)來比較文拉法辛階段與安慰劑階段之間的差異(P<0.01，F(xiàn)DR，Ke≥10)。

1.5.3 相關(guān)性分析 采用SPSS 23.0對(duì)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)ALFF的差值與運(yùn)動(dòng)功能評(píng)估相關(guān)性分析做皮爾森相關(guān)性分析。首先把文拉法辛階段與安慰階段兩組之間雙樣本t檢驗(yàn)得到的有顯著差異的腦區(qū)制作成mask，然后提取每個(gè)文拉法辛組受試者對(duì)應(yīng)mask腦區(qū)的ALFF值并作平均，最后利用皮爾森相關(guān)分析來計(jì)算所有文拉法辛組受試者差異腦區(qū)的平均ALFF值和運(yùn)動(dòng)功能的相關(guān)系數(shù)(P<0.05)。

2 結(jié) 果

2.1 臨床數(shù)據(jù)結(jié)果 共有8例男性志愿者入選，年齡18～36歲，平均(26.6±4.2)歲。其中，組A受試者4例，平均年齡(27.00±4.08)歲，平均體質(zhì)量(70.5±9.88) kg，平均身高(172.25±4.86) cm；組B受試者4例，平均年齡(33.25±11.03)歲，平均體質(zhì)量(72.00±13.66) kg，平均身高(177.50±3.32) cm。兩組受試者間年齡、平均體質(zhì)量、平均身高等各項(xiàng)評(píng)分均無顯著性差異(雙樣本t檢驗(yàn)，P>0.05)。8例受試者都完成了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，受試者未見明顯不良反應(yīng)。血藥濃度結(jié)果表明文拉法辛階段血藥濃度(18.60±5.83) ng/ml，安慰劑階段<0.5 ng/ml。

2.2 行為評(píng)估

2.2.1 食指輕叩試驗(yàn) 左手在文拉法辛階段平均執(zhí)行(51.67±3.09)次/10 s，較服用安慰劑階段(46.12±3.50)次/10 s存在顯著性差異(n=8，F(xiàn)=57.69，P<0.001)；右手在文拉法辛階段平均執(zhí)行(61.08±6.83)次/10 s，較安慰劑階段(56.71±6.96)次/10 s存在顯著性差異(n=8，F(xiàn)=184.48，P<0.001)。提示文拉法辛較安慰劑能顯著改善受試者食指輕叩的執(zhí)行能力(見表1)。

2.2.2 手握力檢查 左手文拉法辛階段平均握力為(47.60±3.06) kg，與安慰劑階段(47.21±3.12) kg比較，沒有顯著性差異(n=8，F(xiàn)=1.60，P>0.05)；右手文拉法辛階段平均握力為(52.54±3.35) kg，與安慰劑階段(51.91±3.29) kg比較，沒有顯著性差異(n=8，F(xiàn)=2.63，P>0.05)。提示文拉法辛較安慰劑未能明顯改善受試者手握力(見表1)。

2.3 功能磁共振結(jié)果

2.3.1 ALFF分析結(jié)果 文拉法辛階段與安慰劑階段全腦ALFF值差異比較：文拉法辛階段雙側(cè)大腦半球S1M1、SMA、雙側(cè)頂葉皮質(zhì)比安慰劑階段高，均有顯著地統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01，F(xiàn)DR，Ke≥10) (見表2、圖2)。

2.3.2 受試者S1M1腦區(qū)ALFF 值與運(yùn)動(dòng)功能評(píng)估相關(guān)性分析 受試者在S1M1腦區(qū)的ALFF值的增高(T值的delta值=文拉法辛-安慰劑)，與食指輕叩實(shí)驗(yàn)中的藥物改善效果(食指叩擊次數(shù)的delta值=文拉法辛-安慰劑)存在一顯著的正相關(guān)(person相關(guān)，r=0.88，P<0.002)(見圖3)。

表1 各組受試者上肢遠(yuǎn)端功能的行為測試結(jié)果

注：(1)文拉法辛階段左手及右手食指輕叩試驗(yàn)檢查結(jié)果較安慰劑階段均有顯著性差異(P左手<0.001；P右手<0.001)；(2)文拉法辛階段左手及右手握力與服安慰劑階段比較，沒有發(fā)現(xiàn)兩組間存在顯著性差異(P左手>0.05，P右手>0.05)；(3)*與服安慰劑階段比較P<0.001

表2 文拉法辛階段與安慰劑階段全腦ALFF值差異比較的范圍和強(qiáng)度

注：a：表示左側(cè)腦區(qū)；b：表示右側(cè)腦區(qū)。該表是經(jīng)t檢驗(yàn)后(P<0.01，F(xiàn)DR，Ke≥10)群組內(nèi)及群組間的統(tǒng)計(jì)信息用xjview分析處理軟件進(jìn)行定位，而得出感興趣區(qū)的中心坐標(biāo)(MiNi坐標(biāo))、激活強(qiáng)度(T值)一覽表

圖2 ALFF分析結(jié)果圖：文拉法辛階段與安慰劑階段全腦ALFF值差異比較，紅色代表文拉法辛階段比安慰劑階段腦活動(dòng)高(P<0.01，F(xiàn)DR，Ke≥10)

圖3 在文拉法辛作用下，左側(cè)S1M1腦區(qū)ALFF值改變與右手食指輕叩試驗(yàn)執(zhí)行能力的改善呈正相關(guān)。橫坐標(biāo)：右手食指輕叩平均執(zhí)行次數(shù)在文拉法辛和安慰劑之間的差值(食指叩擊執(zhí)行次數(shù)的delta值；10 s內(nèi)叩擊次數(shù)的平均值)?？v坐標(biāo)：受試者左側(cè)S1M1腦區(qū)的ALFF最大T值在文拉法辛和安慰劑之間的差值(T值的delta值)

3 討 論

在本研究中，健康成年男性受試者每天服用75 mg的文拉法辛膠囊7 d后，與服用安慰劑7 d后比較，能顯著改善食指輕叩試驗(yàn)的執(zhí)行能力，同時(shí)能誘發(fā)大腦運(yùn)動(dòng)感覺皮質(zhì)、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)的ALFF值升高。ALFF值的升高與食指輕叩實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行能力改善存在正相關(guān)。

3.1 文拉法辛與腦可塑性的分子機(jī)制 腦的可塑性(neuroplasticity)最早由Bethe首先提出，是指大腦為適應(yīng)環(huán)境變化而調(diào)整自身性質(zhì)的能力，它的機(jī)制涉及神經(jīng)細(xì)胞軸突的再生、突觸的可塑性、功能重組等，與腦損傷后神經(jīng)功能修復(fù)密切相關(guān)[15，16]。目前的研究證據(jù)表明，腦損傷后可通過改變腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的水平，引起突觸功能的調(diào)整等，成為腦功能重組的基礎(chǔ)[17，18]。五羥色胺作為腦內(nèi)重要的神經(jīng)遞質(zhì)，可影響腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(Brain-derived Neurotrophin factor，BDNF)的生成[19，20]，而BDNF是腦內(nèi)最豐富及被最廣泛證明的促進(jìn)腦功能重組的神經(jīng)營養(yǎng)因子，五羥色胺可有力上調(diào)BDNF的信號(hào)表達(dá)，可能是五羥色胺影響腦功能重組的關(guān)鍵機(jī)制[21～23]。SSRIs可以抑制突觸對(duì)五羥色胺的再攝取，從而全面提高腦內(nèi)的五羥色胺濃度，成為五羥色胺良好的模擬劑。之前的研究表明，SSRIs對(duì)腦損傷后運(yùn)動(dòng)功能的康復(fù)起到積極的作用[24～27]。

文拉法辛屬于五羥色胺和去甲腎上腺素雙重抑制劑(Serotonin- norepinephrine reuptake inhibitor，SNRI)類藥物，是一種新型雙重單胺作用的抗抑郁藥，該藥對(duì)五羥色胺和去甲腎上腺素神經(jīng)元突觸終端劑胞體-樹突的自身受體和異質(zhì)性受體具有一定的抑制作用，從而增加了突觸后五羥色胺和去甲腎上腺素的釋放和加快突觸前膜自身受體的“脫敏”過程，故該藥的作用較單一的SSRIs藥物療效更顯著，且起效時(shí)間更迅速。文拉法辛對(duì)大腦功能的影響與其提高五羥色胺和去甲腎上腺素在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)濃度的作用有關(guān)[28]。近期的研究表明，文拉法辛通過影響大腦皮質(zhì)的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的基因表達(dá)，改善腦功能重組和腦的可塑性[6]。文拉法辛通過促進(jìn)腦的可塑性，可改善亨特氏病、帕金森病及腦卒中后損傷的神經(jīng)功能的修復(fù)[29～31]。

3.2 文拉法辛與大腦運(yùn)動(dòng)功能的激活 動(dòng)物研究表明，去甲腎上腺素在促進(jìn)運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)中起著重要的作用[32]。Loubinoux等利用任務(wù)態(tài)的功能磁共振研究發(fā)現(xiàn)，增加五羥色胺能神經(jīng)傳遞的SSRIs類藥物不但能調(diào)節(jié)健康受試者的大腦運(yùn)動(dòng)活性，使健康個(gè)體的初級(jí)感覺運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)激活增加[33]，而且能調(diào)節(jié)腦卒中后患者的大腦運(yùn)動(dòng)功能的激活，促進(jìn)神經(jīng)功能的修復(fù)[34]。我們利用任務(wù)態(tài)的功能磁共振也發(fā)現(xiàn)，文拉法辛作為增加去甲腎上腺素及五羥色胺能神經(jīng)遞質(zhì)藥物，可引出健康成人初級(jí)感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)及輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)的激活增強(qiáng)及雙側(cè)頂葉皮質(zhì)的激活減弱，通過調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)量的輸出，調(diào)節(jié)激活整個(gè)運(yùn)動(dòng)通道[9]。這進(jìn)一步證實(shí)了單胺類神經(jīng)遞質(zhì)在運(yùn)動(dòng)方面的促進(jìn)作用。

和傳統(tǒng)的任務(wù)態(tài)fMRI 不同，最近發(fā)展的rs-fMRI技術(shù)無需執(zhí)行特定的任務(wù)就能用于檢測受試者運(yùn)動(dòng)功能的情況，ALFF作為rs-fMRI技術(shù)的一種，可用于檢測區(qū)域BOLD 信號(hào)自發(fā)波動(dòng)的強(qiáng)度，從能量角度直接地反映大腦各區(qū)域在靜息狀態(tài)下自發(fā)活動(dòng)水平的高低，能夠顯著的反映自主神經(jīng)活動(dòng)水平的程度，能準(zhǔn)確地反映腦基線活動(dòng)的情況[35]。當(dāng)腦區(qū)活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)，ALFF值相應(yīng)增高；腦區(qū)活動(dòng)減弱時(shí)，ALFF值相應(yīng)降低。本研究發(fā)現(xiàn)文拉法辛階段的靜息態(tài)腦活動(dòng)強(qiáng)度在雙側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)、雙側(cè)輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)及雙側(cè)頂葉區(qū)域比安慰劑組高，提示以上腦區(qū)在基線狀態(tài)下神經(jīng)元自發(fā)活動(dòng)性的升高，這些區(qū)域的功能活動(dòng)增強(qiáng)可能是反映皮質(zhì)的可塑性或者神經(jīng)元活動(dòng)的增加重新協(xié)調(diào)皮質(zhì)功能[36]。而在我們?nèi)蝿?wù)態(tài)的功能磁共振研究中也發(fā)現(xiàn)文拉法辛可引起初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)的激活增加及雙側(cè)頂葉激活減弱[9]，任務(wù)態(tài)的這些改變可能和靜息態(tài)神經(jīng)元活動(dòng)水平存在某種關(guān)系，但反映運(yùn)動(dòng)效率增加。本研究中，受試者服用文拉法辛后，食指輕叩實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行能力改善，初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)的ALFF值的增高與對(duì)側(cè)食指輕叩實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行能力改善存在正相關(guān)，表明了文拉法辛能改善運(yùn)動(dòng)的靈巧性、增加反應(yīng)速度，且初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)的ALFF值的增高是“高效”的表現(xiàn)，反映了文拉法辛促進(jìn)該區(qū)的神經(jīng)元活動(dòng)及功能重組。

4 小 結(jié)

男性健康受試者連續(xù)服用文拉法辛7 d后，能誘發(fā)大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)的ALFF值升高，該結(jié)果反映文拉法辛能調(diào)節(jié)皮質(zhì)的神經(jīng)元活動(dòng)，重新協(xié)調(diào)皮質(zhì)功能，這為研究文拉法辛對(duì)腦損傷后康復(fù)治療提供了有力的證據(jù)。