运动诱发电位和脑源性神经营养因子对亚急性期脑卒中康复和预后的预测

1. 研究背景

  中风是全球第二大死亡原因，也是导致残疾的第三大常见原因。卒中监护病房数量的增加、静脉溶栓治疗的更频繁使用以及最近的机械取栓术在过去 30 年内提高了卒中存活率。然而，大约 30% 的患者在中风后仍保持中度残疾，有些患者需要日常活动的帮助。因此，建议对有针对性的康复进行更多研究，并且需要有助于确定哪些患者将从康复中受益的工具。

TMS 是一种安全、非侵入性和无痛的技术，其中在初级运动皮层 (M1) 上施加刺激以在皮质脊髓通路中产生下降的齐射。这会引发运动诱发电位 (MEP)，可以从对侧肢体的肌肉中记录下来。中风后，MEP 参数发生动态变化，包括潜伏期、振幅、中枢运动传导时间 (CMCT) 和静息运动阈值 (rMT)。过去十年的研究表明，脑源性神经营养因子 (BDNF) 在中枢神经系统缺血后的大脑可塑性中起着重要作用。BDNF是神经营养因子家族的成员，在神经元增殖、存活和分化中起重要作用。大脑皮层中 BDNF 浓度的增加可能会实现突触发生、增强树突棘的形成和分支，这有助于中风幸存者的神经元可塑性。然而，缺乏同时评估 BDNF 水平和 TMS 参数变化并评估它们与神经系统改善和中风结果的相关性的研究

2. 研究目标

  本研究旨在确定从小指外展肌 (ADM) 肌肉记录的 TMS 诱导的 MEP 以及 BDNF 多态性和 BDNF 浓度在预测上肢肢体运动功能和一般中风恢复的预后价值。

3. 研究方法

3.1 被试

   71名首次中风患者，男性占比(63.4%)，大多数患有缺血性卒中(95.8%)。

3.2 实验材料

   临床量表:使用临床量表在 D0（研究招募，中风发作后 2-14 天）、30±3 天后（D30）和 90±3 天后（D90）随访期间评估中风严重程度、运动缺陷和依赖性。中风严重程度由美国国立卫生研究院中风量表 (NIHSS) 评估。在 D0、D30 和 D90 天，通过 NIHSS、医学研究委员会 (MRC) 量表和改良的 Brunnstrom 量表 (MBS) 评估上肢和手部肌肉麻痹的严重程度。在第 30 天和第 90 天使用 mRS（0-5 分）和 Barthel 指数（BI，0-20分）评估依赖性。在每种情况下，临床量表的评估都在 TMS 测试之前进行。执行 TMS 的研究人员（JB、KK 或 BK）并未对临床评估评分不知情。

  BDNF浓度和多态性评估: 在 D0、D30 和 D90 收集 BDNF 浓度的样品。BDNF 多态性的血液在 D0 收集一次。BDNF 浓度通过酶联免疫荧光测定 (ELISA) 使用常用试剂盒 (R&D Systems, USA) 确定，并以 pg/ml 表示。样品在 -80°C 下储存，直到它们都准备好进行分析。BDNF 基因多态性使用聚合酶链反应和限制性片段长度多态性 (PCR-RFLP) 确定。研究了两种类型的多态性：G196A（A/A、G/A、G/G）和 C270T（C/C、C/T）。

  TMS诱导的MEP: 检查时，患者坐在躺椅上，双手内旋，睁眼。通过表面电极从 ADM 记录肌电图 (EMG) 数据。使用 Micromed EMG/EP 系统（Micromed SpA Italy）放大 EMG 活性。在所有患者中，检查尺神经传导以排除神经病变。评估 F 波潜伏期并用于进一步计算。使用 Magstim 200R (Magstim Ltd. UK) 和 8 字形线圈施加 TMS。对侧手的初级运动皮层 (M1) 是通过从顶点横向测量 5 厘米，然后向前移动 1 厘米来确定的。然后，确定了手动马达的“热点”。线圈在中线后方 45° 定向，以提供垂直于中央沟的电流。重复的单脉冲 TMS 应用于“热点”位置以确定每个患者的 rMT，其定义为能够在 10 个中的至少五个中引起峰峰值幅度≥50 µV 的可重现 MEP 的最低刺激强度休息时的连续刺激。首先刺激未受影响半球的 M1，然后是受影响半球的 M1。使用 100% 刺激器输出引发 MEP。在最大肢体放松期间，以5秒的间隔重复刺激五次。当MEP以100% 输出连续放电 3 次后仍未出现时，定义为不存在 MEP。激活的 MEP 还使用患者 ADM 用力期间的最大输出进行评估，在对检查者的阻力施加 V 指外展时进行测试。在所有患者中，每个单脉冲 TMS 诱导的 MEP 都使用相同的协议在两个脑半球（受影响和未受影响）进行。CMCT 使用 F 波法计算。在第 0 天和第 30 天使用相同的协议两次评估 MEP 参数，并与华沙精神病学和神经病学研究所临床神经生理学系使用的 MEP 参数的正常值进行比较。

3.3 实验流程

   这是一项观察性队列研究。患者在中风后 2-14 天（D0）和 30 天（D30）之间接受了带有 MEP 的 MEP 评估，并在 3 个月后评估了它们对上肢运动功能和一般结果的影响（D90）。测定了 BDNF 基因多态性的存在，并在 D0、D30 和 D90 测量血清 BDNF 浓度。

3.4 数据记录与分析

由于缺乏正态分布，使用中位数和四分位距 (IQR) 描述和比较连续变量，并使用 Wilcoxon 或 Kruskal-Wallis 检验（取决于比较组的数量）进行分析。使用卡方检验或 Fisher 检验（取决于组数）比较离散变量。使用 Spearman rho 相关系数计算连续变量之间的相关性。所有进行的检验都是双向的，所有假设都在统计显着性水平 0.05 上进行检验。使用统计包 R 版本 3.2.1（R Foundation for Statistical Computing，Vienna，Austria）进行分析。                           

4. 实验结果

  招募患者并在中风发作后的平均(SD)7±4.2 天(D0)进行他们的第一次 MEP 参数评估。在 91.3% 的病例中检测到 BDNF C/C 多态性，在 8.7% 的病例中检测到 C/T（表1）。研究组的详细基线特征和 BDNF 多态性分布见表1。

表1. 研究组的基线临床特征和BDNF多态性

  在 D0 时在 40 名静息患者和 49 名用力期间患者以及 51 名静息患者和 57 名用力期间 D30 患者中检测到来自受影响手的 MEP。在休息时，第 0 天时 31 名患者和第 30 天时 20 名患者的受影响手不存在 MEP。在用力期间，D0 时 22 名患者和 D30 时 14 名患者的受影响手中不存在 MEP。当可检测到 MEP 时，在相当多的患者中，与 D0 相比，D30 的 MEP 参数有所改善。与 D0 相比，D30 的 rMT 较低（68.22±20.89% 对 76.12±19.54%，P = 0.024）。在患者中获得的 MEP 参数列于表 2 中。

表 2. 在 D0 和 D30 具有任何可检测 MEP 的患者的参数

表 3. MEP 参数和 BDNF 浓度与上肢运动恢复和中风结果的 Spearman 等级相关性

    MEPs的存在及其在静息和用力状态下的波幅与3个月后上肢截瘫的改善和一般预后显著相关。静息运动阈值对预后无预测价值。中枢运动传导时间和MEP潜伏期预测卒中结果或运动缺陷改善的一致性较差。D0、D30和D90的BDNF基因多态性和BDNF浓度与脑卒中后3个月患者的偏瘫程度或独立性均无相关性。

5. 结论

  MEP 的存在及其振幅是中风后上肢运动功能恢复和一般结果的有用预测指标。BDNF 浓度及其基因型没有预后价值。需要对大型队列进行进一步研究，以确定这些方法在运动恢复和卒中结果预测中的有效性。

6. 文献名称及DOI号

Bembenek, J. P., Kurczych, K., Kłysz, B., Cudna, A., Antczak, J., & Członkowska, A. (2020). Prediction of Recovery and Outcome Using Motor Evoked Potentials and Brain Derived Neurotrophic Factor in Subacute Stroke. Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases, 29(11), 105202.

Doi: 10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2020.105202