隔日限食疗法可促进钳夹型脊髓损伤模型大鼠运动功能的恢复

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0091

中国组织工程研究 ›› 2018, Vol. 22 ›› Issue (4): 564-569.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.0091

• 组织构建实验造模 experimental modeling in tissue construction • 上一篇下一篇

隔日限食疗法可促进钳夹型脊髓损伤模型大鼠运动功能的恢复

孙年怡1，2，熊兴娟1，何宇3，王文春2，张安仁2

1成都中医药大学，四川省成都市 610037；2解放军成都军区总医院康复医学科，四川省成都市 610083；3中国医科大学附属盛京医院康复中心，辽宁省沈阳市 110134

收稿日期:2017-09-11 出版日期:2018-02-08 发布日期:2018-02-08
通讯作者: 张安仁，主任医师，教授，博士生导师，成都军区总医院康复医学科，四川省成都市 610083
作者简介:孙年怡，女，1986年生，四川省成都市人，汉族，成都中医药大学毕业，博士，主治医师，主要从事循证医学与康复治疗技术的临床与基础研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(81674044)

Every-other-day fasting improves motor functional recovery of rats with clip-compression injury of the spinal cord

Sun Nian-yi1, 2, Xiong Xing-juan1, He Yu3, Wang Wen-chun2, Zhang An-ren2

1Chengdu University of TCM, Chengdu 610037, Sichuan Province, China; 2Department of Rehabilitation Medicine, Chengdu Military General Hospital, Chengdu 610083, Sichuan Province, China; 3Rehabilitation Center, Shengjing Hospital of China Medical University, Shenyang 110134, Liaoning Province, China

Received:2017-09-11 Online:2018-02-08 Published:2018-02-08
Contact: Zhang An-ren, Chief physician, Professor, Doctoral Supervisor, Department of Rehabilitation Medicine, Chengdu Military General Hospital, Chengdu 610083, Sichuan Province, China
About author:Sun Nian-yi, M.D., Attending physician, Chengdu University of TCM, Chengdu 610037, Sichuan Province, China; Department of Rehabilitation Medicine, Chengdu Military General Hospital, Chengdu 610083, Sichuan Province, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 81674044

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
钳夹型脊髓损伤模型：属于脊髓钝性损伤模型，目前常采用医用动脉瘤夹建模，可较好地模拟人类脊髓损伤的生物力学和病理生理过程，对研究脊髓损伤后急性期的病理生理变化、评估神经保护性干预治疗等方面具有重要作用。
隔日限食：间断性禁食是一种通过正常饮食和禁食交替进行来预防和治疗某些疾病的饮食限制方法。间断性禁食有多种形式，通常采用隔日限食，即正常饮食与限食各24 h，交替进行，限食日仅进食晚餐但可自由饮水。

摘要
背景：饮食干预疗法可能是目前脊髓损伤多种潜在有效治疗方法中临床可行性、安全性及经济效率最好的方法之一。
目的：观察隔日限食对钳夹型脊髓损伤大鼠脊髓组织病理变化和运动功能恢复的影响。
方法：采用医用动脉瘤夹建立36只SD大鼠脊髓损伤钳夹模型，随机分为4组：脊髓损伤+隔日限食组、脊髓损伤组、假手术+隔日限食组、假手术组。观察各组大鼠术后进食量与体质量变化，分别于术前1 d及术后1 d、术后第1，2，4，6，8，10，12周，采用BBB评分评估大鼠运动功能的恢复情况；术后第12周做常规苏木精-伊红染色切片，观察各组大鼠脊髓损伤组织结构改变。
结果与结论：①脊髓损伤大鼠BBB评分在术后1 d降至最低，随时间逐渐增加，术后第8-12周，脊髓损伤+隔日限食组大鼠BBB评分优于脊髓损伤组大鼠，差异具有显著性变化；②术后第12周，苏木精-伊红染色结果显示脊髓损伤+隔日限食组组大鼠较脊髓损伤组大鼠脊髓损伤病变程度轻；③结果提示，隔日限食可以促进脊髓损伤大鼠的运动功能恢复，对大鼠脊髓损伤具有一定的保护作用。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程
ORCID: 0000-0002-3524-4828(孙年怡)

关键词: 隔日限食, 组织结构, 脊髓损伤, 大鼠, 钳夹模型, 运动功能

Abstract:

BACKGROUND: Dietary intervention may be the most available, safe, economic and efficient approach to treat spinal cord injury.
OBJECTIVE: To observe the effects of dietary restriction in the form of every-other-day fasting (EODF) on the pathological changes and functional recovery of rats with clip-compression injury of the spinal cord.
METHODS: The models of spinal cord injury were established by a medical aneurysm clip in 36 Sprague-Dawley rats, and model rats were then randomized into four groups: group A with spinal cord injury and EODF, group B with spinal cord injury, group C with sham operation and EODF, and group D with sham operation. Food intake and body mass were observed. Motor functional recovery in rats was assessed by Basso, Beattie, Bresnahan scores at preoperative 1 day and postoperative 1 day, 1, 2, 4, 6, 8, 10, and 12 weeks. At 12 weeks after operation, the morphological changes of the spinal cord were observed through hematoxylin-eosin staining.
RESULTS AND CONCLUSION: The Basso, Beattie, Bresnahan score in the group B was decreased to the lowest at postoperative 1 day, and gradually increased with time. At 8-12 weeks after operation, the scores in the group A were significantly superior to those in the group B. At 12 weeks after operation, hematoxylin-eosin staining showed less lesion of the spinal cord in the group A than the group B. These results indicate that EODF can improve the motor functional of rats with spinal cord injury, and exerts effective protection on the injured spinal cord.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Spinal Cord Injuries, Intervention Studies, Caloric Restriction, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

孙年怡，熊兴娟，何宇，王文春，张安仁. 隔日限食疗法可促进钳夹型脊髓损伤模型大鼠运动功能的恢复[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(4): 564-569.

Sun Nian-yi1, 2, Xiong Xing-juan1, He Yu3, Wang Wen-chun2, Zhang An-ren2. Every-other-day fasting improves motor functional recovery of rats with clip-compression injury of the spinal cord[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(4): 564-569.

图/表（结果） 1

2.1 实验动物数量分析整个实验中有4只大鼠死亡，均按照实验步骤予以补充。实验最终纳入分析的大鼠数量是36只。

2.2 一般情况 4组大鼠均于术后2 h左右苏醒，脊髓损伤+隔日限食组、脊髓损伤组大鼠术后呈双足背着地、拖地而行的后肢瘫痪表现。假手术+隔日限食组、假手术组部分大鼠出现轻度步态异常，术后一两天完全恢复正常。所有大鼠手术切口愈合良好、无感染，手术缝线于术后2周左右自动脱落。

术前各组大鼠每日进食量与体质量没有显著差异(图1)。术后4周当中，隔日限食组大鼠在进食日的进食量显著多于自由进食组(P < 0.01；图1 A)。其中，在第2，3周，脊髓损伤+隔日限食组大鼠进食日的进食量较脊髓损伤组大鼠相比增加了约90%(P < 0.01，P=0.028)，在第2-4周，假手术+隔日限食组大鼠进食日的进食量较假手术组大鼠相比增加了约75%(P < 0.01)。不过，尽管隔日限食组大鼠在进食当日的进食量对禁食期间的零摄入量进行了一定补偿，但是其总体摄食量较自由进食组减少(约10%)。术后，脊髓损伤+隔日限食组、脊髓损伤组、假手术+隔日限食组大鼠体质量呈现出1-3周的下降趋势后逐渐增加，脊髓损伤组和假手术+隔日限食组大鼠分别在术后8周和3周左右恢复至术前水平，在术后12周脊髓损伤+隔日限食组大鼠体质量仍未恢复至术前水平(图1B)。

2.3 运动功能评定结果术前各组大鼠BBB评分均为21分，评分差异均无显著性意义(P > 0.05)。脊髓损伤+隔日限食组、脊髓损伤组大鼠BBB评分在术后1 d降至最低，随时间逐渐增加，术后第8，10，12周，脊髓损伤+隔日限食组优于脊髓损伤组，组间差异有显著性意义(P < 0.05)；各时间点各组大鼠BBB评分见表1。

2.4 脊髓组织病理变化术后12周，脊髓损伤+隔日限食组(图2A)：视野中脊髓白质内可见空泡，可见脊髓神经纤维轴突萎缩、髓鞘肿胀，如红色箭头所示。脊髓损伤组(图2B)：视野中脊髓神经纤维中有许多明显可见的空泡，如黑色箭头所示；可见纤维细胞增生，如黄色箭头所示；可见有炎性细胞浸润，如绿色箭头所示。假手术+隔日限食组(图2C)：组织形态结构正常，未见明显病理改变。D组(图2D)：组织形态结构正常，未见明显病理改变。苏木精-伊红染色结果显示脊髓损伤+隔日限食组大鼠较脊髓损伤组大鼠脊髓损伤病变程度轻，隔日限食对大鼠脊髓损伤具有一定的保护作用。

参考文献

[1] Lee BB, Cripps RA, Fitzharris M,et al. The global map for traumatic spinal cord injury epidemiology: update 2011, global incidence rate.Spinal Cord.2014;52(2):110-116.

[2] 吴周睿,朱元贵,程黎明,等.脊髓损伤与修复的关键科学问题[J].中国科学基金,2013,3:137-153.

[3] Colman RJ, Anderson RM, Johnson SC, et al. Dietary restriction delays disease onset and mortality in rhesus monkeys. Science.2009;325(5937): 201-204.

[4] McCay CM, Maynard LA, Sperling G, et al. Retarded growth, lifespan, ultimate body size and age changes in the albino rat after feeding diets restricted in calories. J Nutr. 1939; 18(1):13.

[5] Martin B, Mattson MP, Maudsley S. Caloric restriction and intermittent fasting: two potential diets for successful brain aging. Ageing Res Rev. 2006;5(3):332-353.

[6] Meyer TE, Kovacs SJ, Ehsani AA, et al. Long-term caloric restriction ameliorates the decline in diastolic function in humans. J Am Coll Cardiol. 2006;47(2):398-402.

[7] Yu ZF, Mattson MP. Dietary restriction and 2-deoxyglucose administration reduce focal ischemic brain damage and improve behavioral outcome: evidence for a preconditioning mechanism. J Neuroscience Res.1999; 57:830-839.

[8] Vasudevan AR, Wu H, Xydakis AM, et al. Eotaxin and obesity. J Clin Endocrinol Metab.2006; 91:256-261.

[9] Colombo M, Kruhoeffer M, Gregersen S, et al. Energy restriction prevents the development of type 2 diabetes in Zucker diabetic fatty rats: coordinated patterns of gene expression for energy metabolism in insulin-sensitive tissues and pancreatic islets determined by oligonucleotide microarray analysis. Metabolism. 2006;55(1):43-52.

[10] Patel NV,Gordon MN,Connor KE,et al.Caloric restriction attenuates Abeta-deposition in Alzheimer transgenic models. Neurobiol Aging. 2005;26(7):995-1000.

[11] Qin W,Yang T,Ho L,et al. Neuronal SIRT1 activation as a novel mechanism underlying the prevention of Alzheimer disease amyloid neuropathology by calorie restriction. J Biological Chemistry.2006; 281:21745-21754.

[12] Wang J,Ho L,Qin W,et al.Caloric restriction attenuates beta-amyloid neuropathology in a mouse model of Alzheimer's disease.J Faseb.2005; 19:659-661.

[13] 侯亚萍. 热量限制及其对阿尔茨海默等退行性疾病的可能作用[J]. 解剖学研究, 2010, 32:52-58.

[14] Varady KA, Hellerstein MK. Alternate-day fasting and chronic disease prevention: a review of human and animal trials. Am J Clin Nutr.2007;86:7-13.

[15] Anson RM, Guo Z, de Cabo R, et al. Intermittent fasting dissociates beneficial effects of dietary restriction on glucose metabolism and neuronal resistance to injury from calorie intake. Proc Natl Acad Sci USA.2003;100:6216-6220.

[16] Bsso DM,Beattie MS,Bresnahan JC.A sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats.J Neurotrauma.1995;12(01):1-21.

[17] Hall ED, Springer JE. Neuroprotection and acute spinal cord injury: a reappraisal. NeuroRx .2004;(1):80-100.

[18] Dumont RJ, Okonkwo DO, Verma S, et al. Acute spinal cord injury, part I: pathophysiologic mechanisms. Clin Neuropharmacol.2001;24(5): 254-264.

[19] Carlson GD, Gorden C. Current developments in spinal cord injury research. Spine J.2002;2(2):116-128.

[20] 席悦.利用微阵列芯片技术探究脊髓损伤的分子机制[J]. 中国组织工程研究,2013,17(24):4529-4538.

[21] Ramer LM, Ramer MS, Bradbury EJ. Restoring function after spinal cord injury: towards clinical translation of experimental strategies. The Lancet Neurology. 2014;13(12):1241-1256.

[22] Colman RJ, Anderson RM, Johnson SC, et al. Caloric restriction delays disease onset and mortality in rhesus monkeys. Science.2009;325: 201-204.

[23] Vermeij WP, Dollé ME, Reiling E, et al. Restricted diet delays accelerated ageing and genomic stress in DNA-repair-deficient mice. Nature.2016;537(7620): 427-431.

[24] Mattison JA, Colman RJ, Beasley TM, et al. Caloric restriction improves health and survival of rhesus monkeys. Nat Commun. 2017;8:14063.

[25] Cheng CW, Villani V, Buono R, et al. Fasting-Mimicking Diet Promotes Ngn3-Driven β-Cell Regeneration to Reverse Diabetes.Cell.2017;168(5):775-788.

[26] Michalsen A, Li C.Fasting Therapy for Treating and Preventing Disease Current State of Evidence. Forsch Komplementmed. 2013;20(6):444-453.

[27] Khaleghi Ghadiri M, Tutam Y, Wassmann H,et al.Periodic fasting alters neuronal excitability in rat neocortical and hippocampal tissues. Neurobiol Dis. 2009;36(2):384-392.

[28] Fann DY, Santro T, Manzanero S, et al. Intermittent fasting attenuates inflammasome activity in ischemic stroke. Exp Neurol. 2014;257:114-119.

[29] Manzanero S, Erion JR, Santro T, et al.Intermittent fasting attenuates increases in neurogenesis after ischemia and reperfusion and improves recovery. J Cereb Blood Flow Metab. 2014;34(5):897-905 .

[30] Laurie M. Davis, James R. Pauly, Ryan D. Readnower, et al. Fasting Is Neuroprotective Following Traumatic Brain Injury. J Neurosci Res.2008;86:1812-1822.

[31] Arumugam TV, Phillips TM, Cheng A, et al. Age and energy intake interact to modify cell stress pathways and stroke outcome. Ann Neurol.2010;67(1): 41-52.

[32] Jeong JH, Yu KS, Bak DH, et al. Intermittent fasting is neuroprotective in focal cerebral ischemia by minimizing autophagic flux disturbance and inhibiting apoptosis. Exp Ther Med.2016;12(5): 3021-3028.

[33] Jeong MA, Plunet W, Streijger F, et al. Intermittent fasting improves functional recovery after rat thoracic contusion spinal cord injury. J Neurotrauma.2011;28: 479-492.

[34] 刘捷. 饮食干预疗法对急性脊髓损伤治疗作用的研究[J]. 中国骨科临床与基础研究杂志, 2012, 4(1): 75.

[35] Plunet WT, Streijger F, Lam CK, et al. Dietary restriction started after spinal cord injury improves functional recovery. Exp Neurol.2008;213(1): 28-35.

[36] Plunet WT,Lam CK,Lee JH,et al.Prophylactic dietary restriction may promote functional recovery and increase lifespan after spinal cord injury. Ann NY Acad Sci.2010;1198 Suppl 1: E1-11.

[37] 刘建成,王文春,罗少杰,等. 隔日限食疗法对大鼠急性脊髓损伤后血清TNF-α的影响[J]. 康复学报,2015,25(4):14-17.

[38] 刘建成. 隔日限食疗法对大鼠急性脊髓损伤后神经保护作用的机制研究[D]. 成都:成都中医药大学,2015.

引言

脊髓损伤至今仍然是给伤者、家庭和社会带来巨大负担的重大疾患之一，并呈现高发生率、高致残率、高耗费和低龄化的“三高一低”的局面。据报道，全球每百万人中有236-4 187人发生脊髓损伤^[1]，中国目前约有200万脊髓损伤导致的截瘫患者，并且每年新增患者约5万人，脊髓损伤是中国人口和健康领域所面临的重大疾病^[2]。饮食限制(dietary restriction，DR)是指限制食物摄入量至非随意摄入水平而不会导致营养不良的状况^[3]。McCay等^[4]于20世纪30年代首次报道适当限食可以延长大鼠寿限，并证实其中起到关键作用的因素是热量限制(calorie restriction， CR)。随后，研究者发现饮食限制能延缓衰老，延长寿命，并可控制癫痫发作，减少肿瘤发生^[5]，近20年来大量动物实验研究也证实饮食限制对诸如心血管疾病^[6]、脑卒中^[7]、呼吸系统疾病^[8]、糖尿病^[9]、多种神经系统退行性变等威胁人类健康的许多重大疾病均有不同疗效^[10-13]。

近年来，一种新的饮食限制方法——间断性禁食(intermittent fasting，IF)显示出有益健康的作用，并逐渐被人们所接受。间断性禁食是一种通过正常饮食和禁食交替进行来预防和治疗某些疾病的饮食限制方法。间断性禁食有多种形式，通常采用隔日限食(every-other-day fasting，EODF)，即正常饮食与禁食各24 h，交替进行，禁食期间可自由饮水^[14]。研究人员发现，间断性禁食对神经系统的保护作用优于传统的每日热量限制方案，间断性禁食可能不仅仅发挥了热量限制的作用，还可能涉及强大的能量代谢效应^[15]。本实验使用医用脑血管临时动脉瘤夹建立大鼠钳夹脊髓损伤模型，观察隔日限食对脊髓损伤大鼠的运动功能恢复的影响，为进一步的机制研究奠定实验基础。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1.1 设计随机对照动物实验。

1.2 时间及地点实验于2016年9月至12月在解放军成都军区总医院中心实验室完成。

1.3 实验材料

1.3.1 实验动物清洁级、健康、雌性SD成年大鼠，体质量280-300 g，共36只，购自成都达硕生物科技有限公司，实验动物质量合格证号：SCXK(川)2015-030，适应性喂养1周后进入实验，术前、术后分笼饲养于安静、通风、清洁的普通级动物房。

1.3.2 实验用主要试剂 10%水合氯醛、40 g/L多聚甲醛、苏木精-伊红染液、无水乙醇、蒸馏水、二甲苯、中性树胶等，由解放军成都军区总医院中心实验室提供。

1.3.3 实验用主要仪器和设备动脉瘤夹[标定力70 g，Yasargil Titan Mini Clips，FT228T]及施夹钳(德国雷伯公司)，手术显微镜(上海安信光学仪器制造有限公司)，光学显微镜(上海光学仪器厂)，SE-93自动蒸溜水器(上海亚荣生化仪器厂)，组织包埋机(美国热电)，切片机(英国赛默飞世科技)。

1.4 实验方法

1.4.1 造模方法大鼠称体质量后，按照每3 mL/kg 体积分数10%水合氯醛腹腔内注射，麻醉生效后将大鼠俯卧固定于自制手术台上。局部备皮，以T₁₀为中心，自背部正中线做长约3 cm手术切口，逐层切开，充分暴露T₉-T₁₁棘突和椎板，小心咬除T₁₀棘突和椎板及部分T₉、T₁₁棘突和椎板，清晰暴露脊髓背侧硬膜(完整无受损)。用施夹钳夹持住动脉瘤夹，张开瘤夹后从T₁₀垂直于脊膜置入瘤夹，垂直完全横跨脊髓，松开施夹钳使瘤夹释放，紧紧完全夹住脊髓，计时30 s，取出瘤夹。生理盐水冲洗伤口及清除残留血液，常规分层缝合损伤区切口，术毕。腹腔注射生理盐水5 mL，补充水电解质。假手术组除不进行夹脊髓外，其余操作同脊髓损伤组。术后大鼠置于温暖环境直至完全苏醒。

术后保持垫料清洁干燥，每日2次(8时和20时)膀胱挤压协助排尿，直至大鼠无血尿并恢复自主排尿。

1.4.2 动物分组采用随机数字表法，将36只成年雌性SD大鼠随机分为4组，每组9只。脊髓损伤+隔日限食组，脊髓损伤组，假手术+隔日限食组及假手术组。脊髓损伤组接受脊髓损伤手术，假手术组仅接受椎板切除术。隔日限食干预组术后立即开始禁食24 h(仅饮水，下同)，之后给予24 h正常喂食，然后再禁食24 h，如此反复，直至实验结束。非隔日限食干预组自由进食和饮水。

1.5 主要观察指标

1.5.1 一般情况实验开始前1周及实验开始后记录各组大鼠的日食物消耗量(至术后第4周)和周体质量(术后第1-4周、术后第6，8，10，12周)；实验开始后每日观察大鼠的精神、毛色、活动情况、灵敏程度、排尿、排便和切口愈合等。

1.5.2 运动功能评定采用BBB运动功能评分(Basso， Beattie and Bresnahan score，BBB score)对各组受试大鼠进行术前1 d及术后1 d、术后第1，2，4，6，8，10，12周运动功能评分^[16]。采用单盲法，由熟悉评分标准的2名非本组实验人员独立观察评分，每次观察4分钟，取2位观察者的平均值作为每次记录值。

1.5.3 苏木精-伊红染色术后第12周，过量药物麻醉处死大鼠，经心脏灌流取脊髓组织法。截取以损伤部位为中心的10 mm长脊髓组织，样本置于40 g/L多聚甲醛固定过夜后，石蜡包埋，连续切片，行苏木精-伊红染色，高倍镜下观察脊髓结构变化。

1.6 统计学分析采用SPSS 22.0软件进行分析，以x(_)±s表示数据，多组均数比较采用单因素方差分析，方差齐采用LSD检验，方差不齐采用Dunnett’s T3检验。以P < 0.05时认为其组间差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

讨论

脊髓损伤严重威胁人类健康，在临床上，大部分脊髓损伤患者都是因为脊髓受到碾压、挫伤或牵拉，并非是脊髓组织的完全离断。脊髓组织还残存部分未受损的上、下行传导束，这种组织残存情况的存在，为脊髓神经功能的恢复提供了可能性，也为脊髓损伤后旨在保留或恢复神经功能的药物或其他干预措施的实施提供了必需的解剖结构^[17]。

脊髓损伤的病理生理过程可分为原发性损伤和继发性损伤两个阶段。原发性的损伤是创伤暴力实施瞬间直接对脊髓造成的直接机械性伤害，在该过程中，脊髓的神经组织会立即遭受到不可逆转的永久性伤害，出现大量神经细胞死亡^[18]；脊髓组织对损伤所产生的继发性损伤级联反应可在受创最初的数分钟内发生，持续数小时到数天，甚至超过数周到数月，并导致进一步组织破坏和损伤区的扩张。研究表明：继发性脊髓损伤的主要因素包括：缺血、出血、离子通道的开放、神经递质的积累、兴奋性毒性损伤、脂质过氧化以及自由基的产生、炎性反应和细胞凋亡等^[19-20]，以及伴随脊髓损伤发生的物理因素(去极化、出血、高糖血症、高渗休克、缺血、复氧和剪切力等)，这些因素导致脊髓损伤后神经元的进行性损害，产生进一步的神经功能障碍，进而影响脊髓损伤患者的预后。

早期有效的中断或控制继发性损害过程，可以保护残存的脊髓组织、减轻持续的神经损伤，有利于残存脊髓功能的保护，可直接影响到脊髓损伤患者的最终康复效果，代表了急性脊髓损伤治疗的一种潜在方向^[19]。《The Lancet Neurology》最近发表的一篇有关脊髓损伤治疗策略的综述指出^[21]：“临床上至今仍未找到确切、有效的治疗方法”，同时明确指出“饮食干预疗法可能是目前脊髓损伤多种潜在有效治疗方法中临床可行性、安全性及经济效率最好的方法之一”。

饮食限制的研究从微生物到哺乳动物，到人类研究，研究者发现其作用也从最初的养生保健、延长寿命拓展到防治各种慢性疾病。随着研究的深入，人们逐渐认识到饮食限制疗法能不同程度地改善健康状况、延缓衰老进程和某些与生活方式和衰老相关的疾病的发生发展，如今越来越受到研究者的关注。

近年来，诸多有关饮食限制作用效果与分子机制研究的最新成果在《Science》《Nature》《Cell》等顶级期刊屡见不鲜： 2009年，《Science》将一项证实热量限制能够延长灵长类动物寿命，降低多种老年疾病发生的研究评为当年十大科学突破之一^[22]；2016年《Nature》报道的一项研究结果证实饮食限制能够延长模拟人类早衰症(一种导致过早老化的疾病)小鼠的寿命^[23]；饮食限制对健康和生存状况的改善作用于今年再次被综合分析证实^[24]，发表于2017年1月的《Nature Communications》；2017年初《Cell》发表的一项最新研究证实，模拟禁食似乎能通过细胞重编程逆转糖尿病^[25]。现如今，饮食限制疗法的研究也逐渐扩展到了创伤性神经疾病中，与其他疗法相比，改变饮食或代谢的治疗方法可能是侵害性最小的。间断性禁食对神经系统的保护作用近年来一直是研究热点。研究表明，隔日限食对神经系统的保护作用优于传统的每日热量限制方案，这可能是因为隔日限食与传统的每日热量限制方案相比，存在禁食阶段，其相关作用机制可能涉及：自噬，抗逆性、氧化应激和非酶糖化假说，以及内分泌和神经生物学效应^[26]。有研究发现，针对红藻氨酸损伤的神经，间断性禁食比热量限制具有更好的神经保护作用且与总热量摄入无关^[15]。定期禁食改变了大鼠皮质和海马组织的神经兴奋性，这提示间断性禁食在疾病情况下有助于改善功能缺损^[27]。此外，研究人员发现间断性禁食可对卒中、颅脑损伤等动物模型发挥神经保护作用^[7^，^28-32]：间断性禁食可减轻病灶组织内炎性反应，减少神经元缺失和凋亡，提高脑细胞抗缺血性损伤的能力；减少梗死面积和脑水肿，明显改善卒中大鼠脑梗死体积与神经功能表现，降低局灶缺血性卒中所致死亡率。

近年来，有研究者将隔日限食用于治疗颈段及胸段急性脊髓打击伤大鼠，发现隔日限食具有显著的神经保护作用并能有效促进损伤肢体功能的恢复^[33-36]。本实验将隔日限食应用于T₁₀节段大鼠钳夹型脊髓损伤模型，通过12周的行为学观察和组织学分析，证实了隔日限食对钳夹模型脊髓损伤大鼠亦具有神经保护作用：实验结果显示，尽管隔日限食组大鼠在进食当日的进食量对禁食期间的零摄入量进行了一定补偿，但是其总体摄食量较自由进食组减少，该结果与之前研究者的报道类似^[35]。Plunet等^[36]将隔日限食用于颈髓损伤大鼠，采用圆筒攀爬试验、水平阶梯试验以及足印记分析法等观察大鼠行为学改变，结果显示，大鼠的步态与前肢功能都表现出明显的恢复。Jeong等^[33]采用隔日限食治疗胸段脊髓损伤，通过不规则间隔水平梯、T形台步态分析等观察大鼠行为学变化，结果提示，隔日限食能有效改善脊髓损伤大鼠的运动功能。

本团队前期实验将隔日限食用于胸髓损伤大鼠，采用BBB评分观察大鼠行为学变化，结果显示，在隔日限食的干预下，BBB评分较模型组升高，提示隔日限食能有效促进脊髓损伤大鼠肢体运动功能的恢复^[37-38]。以上研究均为脊髓撞击损伤模型，本实验采用BBB评分观察脊髓钳夹损伤模型大鼠行为学变化，术后各时间点行为学观察显示：术后1 d，脊髓损伤+隔日限食组、脊髓损伤组大鼠术后均表现为典型的截瘫体征，无可见后肢运动；术后1周，接受脊髓损伤术的脊髓损伤+隔日限食组、脊髓损伤组大鼠运动时仍呈现出双足背着地、行走时前肢带动双后肢拖地而行，可见一或两个关节轻微运动；术后第2，4，6周，脊髓损伤+隔日限食组、脊髓损伤组大鼠后肢活动均有明显改善，逐渐出现后肢全关节活动、后肢全关节大幅活动、非承重时爪掌面着地、足背负重步行等活动，组间比较无明显差异(P > 0.05)；术后第8周开始直至术后第12周观察期结束，脊髓损伤+隔日限食组大鼠后肢活动改善明显，可见频繁爪掌面承重移动、前后肢协调动作等，脊髓损伤+隔日限食组评分高于脊髓损伤组，组间差异有显著性意义(P < 0.05)，提示隔日限食能有效促进脊髓钳夹损伤模型大鼠损伤肢体的功能恢复。且术后第12周，苏木精-伊红染色结果显示脊髓损伤+隔日限食组大鼠病变程度、纤维细胞增生及炎性细胞浸润较脊髓损伤组大鼠有所减轻。

综上所述，隔日限食对模拟人类脊髓损伤生物力学和病理生理过程的另一种钝性损伤模型(医用脑血管临时动脉瘤夹建立的钳夹型脊髓损伤模型)大鼠亦具有神经保护作用，能促进损伤肢体的功能恢复，进一步验证了隔日限食对脊髓损伤实验模型的有效性，为进一步的机制研究奠定了实验基础。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

隔日限食疗法可促进钳夹型脊髓损伤模型大鼠运动功能的恢复

Every-other-day fasting improves motor functional recovery of rats with clip-compression injury of the spinal cord

PDF

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 1

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	闵友江, 姚海华, 孙洁, 周璇, 余航, 孙前谱, 洪恩四. 磁共振评价“三通针法”对脊髓损伤患者脑功能的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(在线): 1-8.
[2]	蒋红英, 朱亮, 余曦, 黄靖, 向小娜, 兰正燕, 何红晨. 富血小板血浆干预脊髓损伤患者压力性损伤的作用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1149-1153.
[3]	曾祯, 胡经纬, 李璇, 唐琳梅, 黄志强, 李明星. 超声造影定量分析重度失血性休克再灌注模型大鼠复苏期的肾血流灌注[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1201-1206.
[4]	唐辉, 姚志浩, 罗道文, 彭双麟, 杨双林, 王浪, 肖金刚. 高脂高糖饮食结合链脲佐菌素建立2型糖尿病性骨质疏松症大鼠模型[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1207-1211.
[5]	万然, 史旭, 刘京松, 王岩松. 间充质干细胞分泌组治疗脊髓损伤的研究进展[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1088-1095.
[6]	孔德胜, 何晶晶, 冯宝峰, 郭瑞云, Asiamah Ernest Amponsah, 吕飞, 张舒涵, 张晓琳, 马隽, 崔慧先. 间充质干细胞修复大动物模型脊髓损伤疗效评价的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1142-1148.
[7]	伦志刚, 金晶, 王添艳, 李爱民. 过氧化物还原酶6干预骨髓间充质干细胞增殖及体外向神经谱系诱导分化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1014-1018.
[8]	邹刚, 徐志, 刘子铭, 李豫皖, 杨继滨, 金瑛, 张骏, 葛振, 刘毅. 人脱细胞羊膜支架促进Scleraxis修饰人羊膜间充质干细胞体外成韧带分化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1037-1044.
[9]	马斌祥, 何万庆, 周广超, 关永林. 雷公藤内酯醇改善大鼠脊髓损伤后的运动障碍[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 701-706.
[10]	陈俊毅, 王宁, 彭称飞, 朱伦井, 段江涛, 王烨, 贝朝涌. 脱钙骨基质与慢病毒介导沉默P75神经营养因子受体转染骨髓间充质干细胞构建组织工程骨[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(4): 510-515.
[11]	姜涛, 马磊, 李志强, 寿玺, 段明军, 吴硕, 马创, 魏琴. 血小板衍生生长因子BB诱导骨髓间充质干细胞向血管内皮细胞分化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(25): 3937-3942.
[12]	孙建威, 杨新明, 张瑛. 孟鲁司特联合骨髓间充质干细胞移植治疗脊髓损伤模型大鼠[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(25): 3962-3969.
[13]	徐晓明, 陈艳, 宋倩, 袁露, 顾加明, 张丽娟, 耿洁, 董坚. 人胎盘间充质干细胞凝胶促进SD大鼠放射性皮肤损伤的愈合[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(25): 3976-3980.
[14]	郝晓娜, 张英杰, 李玉云, 许涛. 过表达脯氨酰寡肽酶的骨髓间充质干细胞修复肝纤维化模型大鼠[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(25): 3988-3993.
[15]	徐伟龙, 左媛, 辛大奇, 贺晨阳, 赵鹏, 史鸣, 周博源, 刘雅婷, 赵岩. 急性钳夹型脊髓损伤模型大鼠造模方式的选择：一项网状Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(23): 3767-3772.