中文摘要：

CPG是脊髓损伤后步行功能恢复的基础；但CPG结构不清、可塑性机制未明，各种干预措施无法针对最佳靶点，功能改善有限。光感基因调控是神经科学领域的最新进展，具有仅对神经回路中某一类型神经元和突触进行精确调控的特点，是研究神经回路并对之进行调控、修复的最新技术。本项目在前期系列研究基础上，拟采用转基因小鼠，利用光感基因结合电生理、免疫细胞化学、原位杂交等技术及共聚焦显微镜，通过活体和脊髓片来研究组成小鼠步行CPG的脊髓中间神经原及突触传导机制，利用基因芯片、流式细胞、Western Blot 等技术分析分子机制，以阐明小鼠步行CPG结构、功能及可塑性机制；并进一步利用光感基因技术调控胸10脊髓全横断损伤小鼠步行CPG中关键兴奋性中间神经原，利用上述方法来揭示光感基因调控技术对脊髓损伤小鼠CPG可塑性的促进作用及机制，为脊髓损伤的临床治疗提供新视点。

结论摘要：

研究背景步行中枢模式发生器(central pattern generator,CPG)可塑性是脊髓损伤患者步行功能恢复的基础,但CPG结构不清、可塑性机制不明。本项目拟利用光基因调控技术探索小鼠步行CPG结构及可塑性。主要研究内容由于转基因鼠进入海关存在困难，本项目在前期研究基础上,先后进行了系列研究: 1.基础研究先后利用步行训练、嗅鞘细胞和雪旺氏细胞移植、硬膜外刺激、步行训练干预脊髓损伤大鼠，从行为学、组织学、免疫化学、电化学、神经电生理学，利用共聚焦显微镜、PET-CT等先进仪器评价了上述干预措施对脊髓损伤大鼠步行功能、损伤部位可塑性、脊髓腰段可塑性进行了研究。 2.临床研究从疼痛、功能、情绪、健康相关生活质量几方面全面系统观察了腰椎间盘突出对患者的影响，以及核心稳定性练习对其的临床疗效。 主要研究结果 1.基础研究: 1)训练组较对照组腰2-3段脊髓神经原数量明显增加； 2)主要为VII—— X层神经元数量明显增加，尤其是脊髓板层 IX 层布满直径为30-45um的TH+神经元（去甲肾上腺素能），还有少量直径为15-25mm分布在脊髓背角边缘（多巴胺能）； 3)进一步免疫荧光染色分析显示训练组较对照组谷氨酰胺、多巴胺、去甲肾上腺素表达明显增高,γ氨基丁酸表达降低； 4)训练组腓肠肌运动终板数量较对照组明显增多训练组腓肠肌乙酰胆碱酯酶表达较对照组明显增高； 5)训练组代谢率明显高于对照组PET-CT检查示训练组腰段核素摄取率较对照组明显增高。 2.临床研究: 1)在中国腰椎间盘突出症患者中,37.7% 患者存在抑郁,54.7% 者存在焦虑,56.9% 者具有重度功能障碍,71.1%患者生活质量差； 2). 3个月的核心稳定性练习较常规练习能更好地改善患者的腰痛和功能. 结论 1.步行训练和硬膜外刺激可通过促进脊髓回路(脊髓损伤部位周围组织-脊髓腰段中间神经元-运动神经原-下肢肌肉运动终板)来促进动物后肢运动功能恢复。 2.CPG本质上即为腰段脊髓中间神经元，谷氨酰胺、多巴胺、去甲肾上腺素、γ-氨基丁酸能神经元为主要组成部分。 3. 腰椎间盘突出症患者存在情绪障碍、生活质量明显降低；核心稳定性练习较常规练习可明显改善腰椎间盘突出症患者功能和生活质量