编辑推荐:
本文系统评价并荟萃分析了振荡场刺激(OFS)治疗脊髓损伤(SCI)的临床前研究。结果显示,OFS 能显著促进神经再生、髓鞘修复,减少胶质瘢痕形成,提升运动功能恢复。但仍需研究最佳干预时机等问题,为临床应用提供依据。
### 脊髓损伤现状与振荡场刺激研究背景
脊髓损伤(Spinal Cord Injury,SCI)是中枢神经系统的严重创伤,常导致高致残率和死亡风险增加。其病理过程复杂,原发性机械创伤引发二次损伤,包括炎症反应、氧化应激和细胞凋亡等,最终造成运动和感觉功能永久性丧失。目前常规临床干预手段难以从根本上促进神经再生,因此寻找有效的治疗方法至关重要。
振荡场刺激(Oscillating Field Stimulation,OFS)技术源于对动物伤口愈合过程中直流电场(Direct Current Electric Fields,DC EF)变化的观察。动物细胞通过离子泵产生跨膜电位差,形成生理相关的 DC EF。组织受伤时,离子流改变电场,触发细胞反应促进伤口愈合,且该电场信号对肢体再生和胚胎发育也有重要作用。体外神经系统研究发现,施加电场可引导神经元轴突生长锥向阴极生长,体内实验也证实植入装置产生单向电场能促进轴突生长和运动功能改善。但 DC EF 只能促进轴突单向生长,而 OFS 通过在损伤部位施加连续 DC EF 并周期性反转极性,可增强双向轴突生长,改善功能恢复。
研究方法
本研究遵循系统评价和荟萃分析的首选报告项目(PRISMA)指南,并在 PROSPERO 注册(注册号:CRD42024593802)。采用 PICO 框架定义研究问题,即研究对象(Population)为实验性诱导 SCI 的动物;干预措施(Intervention)为应用 OFS;对照(Comparator)为非功能性振荡场刺激器、空白对照或生理盐水;结局指标(Outcome)为运动功能改善、运动诱发电位(Motor Evoked Potential,MEP)潜伏期和组织学神经再生。
通过检索 PubMed-MEDLINE、Embase 和 Web of Science 等电子数据库获取文献,仅纳入英文发表的研究,并筛选符合条件研究的参考文献以补充遗漏文献。依据既定的纳入和排除标准,由两名研究者独立筛选文献,对符合条件的研究进行数据提取,包括作者、发表年份、OFS 应用方法、动物类型、动物模型、研究队列、随访时间和结局指标等。使用 SYRCLE 风险偏倚工具对纳入研究进行质量评估,从序列生成、基线特征、分配隐藏等十个方面评估潜在偏倚。数据综合包括数据分析和叙述性综合,对可量化指标进行统计分析,部分组织学指标因方法学差异进行叙述性评价。
研究结果
研究筛选与质量评估
从数据库检索到 89 条记录,去重后剩余 52 条,经标题和摘要筛选纳入 14 篇文章,全文审查后最终 8 篇符合定性合成和荟萃分析标准。质量评估结果显示,所有研究的偏倚风险均为低或不清楚,部分研究在随机化、分配隐藏、盲法等方面报告不完整。
纳入研究特征
7 项研究使用 Sprague-Dawley(SD)大鼠,1 项使用 Wistar 大鼠。建模方法包括挫伤(7 项)和压迫(1 项),SCI 节段位于 T9 或 T10。样本量为 14 - 180 只动物,随访时间为 4 - 12 周。振荡电场由位于损伤部位两端的装置产生,极性每 15 分钟切换一次,电场强度因研究而异。
运动功能恢复
对使用 Basso、Beattie 和 Bresnahan(BBB)评分评估运动功能的研究进行荟萃分析。SCI 后 2 周,6 项研究的分析结果显示无统计学差异,但异质性较高;排除 Wang 2022 研究后,异质性降低,但仍无显著差异。4 周时,5 项研究的分析结果有统计学差异,排除 Fang 2015 研究后,异质性降低且差异仍显著。6 周时,4 项研究的分析结果有统计学差异,但异质性高,排除 Tian 2016 研究后,结果变得不显著。8 周时,4 项研究的分析结果有统计学差异,表明 OFS 能显著提升大鼠运动功能,且 4 周时已有明显改善。
MEP 潜伏期恢复
对使用 MEP 潜伏期评估运动功能恢复的研究进行荟萃分析,4 项研究的结果显示有统计学差异,但测量时间点存在差异,导致异质性较高。敏感性分析表明,高异质性并非由单一研究引起,未来需标准化评估时间点。
神经再生的叙述性综合
多项研究通过组织学染色、免疫组化、免疫荧光等方法评估神经再生。结果显示,OFS 能促进神经再生,增加神经纤维标记物的数量,促进神经干细胞分化为神经元,增加髓鞘厚度,减少胶质瘢痕形成,改善损伤脊髓的组织学外观。
发表偏倚
通过漏斗图和 Egger 检验评估 BBB 评分在 2 周和 8 周时的发表偏倚,结果显示两个时间点均无明显发表偏倚,但纳入研究数量有限可能影响检验效能。
讨论
本研究首次系统评价和荟萃分析 OFS 对 SCI 动物模型神经再生和功能恢复的影响。结果表明,OFS 能显著促进运动功能恢复,其机制包括促进轴突再生、改善髓鞘修复、减少胶质瘢痕形成、刺激神经干细胞分化等。OFS 模拟体内自然电场环境,通过调节离子浓度激活信号通路,促进神经元生长锥延伸和再生。同时,OFS 还能影响神经干细胞的迁移和分化,提高移植干细胞的存活率,与干细胞移植联合应用可能有更大治疗潜力。
然而,OFS 在临床应用前仍面临诸多挑战。长期疗效尚未充分验证,现有研究多集中于 SCI 急性期,对慢性 SCI 的研究不足。最佳应用强度和时机不明确,不同研究的电场强度和应用频率差异大。产生振荡场的装置可能引发免疫排斥反应且使用寿命有限。OFS 的作用机制也未完全阐明,需要进一步研究其调节神经元分化和生长的信号通路。
此外,动物研究中常用的铂 / 铱电极在人体中的长期生物相容性和安全性需进一步评估,人体脊髓与啮齿动物脊髓在大小和解剖结构上存在差异,需要优化电极设计和植入技术。虽然已有 I 期临床试验初步证实 OFS 在人体中的安全性和耐受性,但仍需更大规模的临床研究验证其疗效。
本研究的荟萃分析结果也存在局限性,研究间的异质性较高,可能与电极类型、刺激频率、刺激方案、样本量和实验设计等因素有关。BBB 评分的评估存在评分者间的差异,需要标准化评估方法。未来的临床前研究应采用标准化方案,以提高研究结果的可比性和可靠性。
结论
OFS 作为一种有前景的 SCI 治疗方法,能通过多种机制显著促进脊髓损伤后的功能恢复。但在临床应用前,需要进一步研究其长期疗效、最佳应用参数和潜在副作用。随着技术的不断进步和对其作用机制的深入研究,OFS 有望成为 SCI 治疗领域的有效补充,为改善患者功能提供新的思路和解决方案。