《Frontiers in Neurology》：Correlation analysis of serum brain-derived neurotrophic factor, matrix metalloproteinase-9, and glutamate levels changes after repetitive transcranial magnetic stimulation intervention with functional improvement in patients with acute ischemic stroke
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目的：探讨急性缺血性卒中（AIS）患者重复经颅磁刺激（rTMS）干预后血清脑源性神经营养因子（BDNF）、基质金属蛋白酶?9（MMP?9）及谷氨酸（Glu）变化与功能恢复的相关性，为rTMS疗效评估提供生物学依据。方法：对149例AIS患者进行回顾性研究，根
目的：探讨急性缺血性卒中（AIS）患者重复经颅磁刺激（rTMS）干预后血清脑源性神经营养因子（BDNF）、基质金属蛋白酶?9（MMP?9）及谷氨酸（Glu）变化与功能恢复的相关性，为rTMS疗效评估提供生物学依据。方法：对149例AIS患者进行回顾性研究，根据实际治疗情况分为对照组（n=89，接受常规综合治疗）和rTMS组（n=60，联合rTMS干预），疗程均为4周。两组在基线时具有可比性，包括年龄（60.90±2.92 vs. 61.28±3.26岁）、性别分布（男性54例 vs. 40例）和入院NIHSS评分[中位数（四分位距）：10.0（9.0–12.0） vs. 11.0（9.0–12.0）]（均P>0.05）。rTMS组在卒中发病后72 h内启动rTMS；对照组未接受rTMS干预。治疗前后检测两组血清BDNF、MMP?9和Glu水平。采用美国国立卫生研究院卒中量表（NIHSS）和Fugl?Meyer运动功能评定量表（FMA）评估神经功能和运动功能。采用Pearson相关分析rTMS组生物标志物变化与功能改善之间的关系，并比较两组不良事件。结果：干预4周后，与对照组相比，rTMS组BDNF升高幅度和MMP?9、Glu降低幅度均显著更大（P<0.05），NIHSS评分更低，FMA评分更高（均P<0.05）。三种生物标志物的变化均与NIHSS减分和FMA增分显著相关（P<0.001）。两组不良事件发生率相似（P>0.05）。结论：rTMS联合常规治疗可能与AIS患者神经功能和运动功能的更大改善有关，其机制可能涉及对BDNF、MMP?9和Glu的调控。这些生物标志物可作为治疗反应的候选指标。然而，鉴于本研究的观察性质，对上述发现应持谨慎解读态度，并需在未来的随机对照试验中加以证实。
**论文解读**
**一、研究背景与科学问题**
急性缺血性卒中（AIS）约占所有卒中的70%，起病急骤、进展迅速，常遗留偏瘫、失语和认知功能下降等致残性神经功能缺损，严重损害患者生活质量，给家庭和社会带来沉重负担。目前的标准管理方案包括时间窗内静脉溶栓、血管内再通治疗和药物疗法（如抗血小板、抗凝和神经保护剂）以及后续康复训练。然而，部分患者的神经功能恢复仍不理想，这凸显了对安全有效的辅助治疗方法以及用于治疗监测的客观生物标志物的迫切需求。
重复经颅磁刺激（rTMS）是一种利用磁场调控皮质神经元兴奋性并促进神经可塑性的无创神经调控技术，已广泛应用于AIS康复领域，但其精确机制尚未完全阐明，推测涉及神经递质释放的调节、炎症反应的减弱和神经营养因子的上调。脑源性神经营养因子（BDNF）是促进神经元存活、增殖和分化、增强神经可塑性的重要神经营养因子，在缺血性卒中后神经修复中发挥关键作用。基质金属蛋白酶?9（MMP?9）是一类可降解血脑屏障基底膜成分并加重脑缺血再灌注损伤的基质金属蛋白酶，其水平升高与AIS神经功能缺损的严重程度相关。谷氨酸（Glu）是中枢神经系统主要的兴奋性神经递质，缺血性卒中后大量释放并积聚，产生兴奋性毒性导致神经元损伤和凋亡，加重神经功能障碍。尽管BDNF、MMP?9和Glu各自在缺血性卒中病理生理过程中具有重要作用，但既往研究大多单独考察某一个指标，缺乏对三者联合变化与rTMS疗效关系的系统评估。为此，本研究探讨AIS患者接受rTMS后血清BDNF、MMP?9和Glu水平的变化及其与神经功能和运动功能改善的相关性，以期为rTMS疗效评估提供潜在的生物学证据。
**二、关键技术与方法概述**
本研究为回顾性研究，回顾性筛选了2025年1月至2026年1月于长治医学院附属和济医院神经内科收治的220例AIS患者，经纳入和排除标准筛选后最终纳入149例。纳入标准包括符合《中国急性缺血性卒中诊治指南（2023版）》诊断标准并经头颅CT或MRI确诊、首次缺血性卒中、发病时间≤72 h、临床资料完整、意识清楚且能配合治疗与检查。排除标准涵盖严重心肝肾肺等多器官功能障碍、脑出血或脑肿瘤等其他神经系统疾病、rTMS禁忌证、精神障碍或认知障碍无法配合者、合并颅脑损伤或其他中枢神经系统疾病、妊娠或哺乳期女性以及近3个月内接受过其他神经调控治疗者。根据实际治疗方案，将患者分为对照组（n=89，常规综合治疗）和rTMS组（n=60，常规治疗联合rTMS）。常规综合治疗包括抗血小板治疗、改善脑循环、神经营养支持以及血压血糖血脂等危险因素控制和对症支持治疗。rTMS组采用Magstim公司Rapid2型rTMS治疗仪及8字形线圈，刺激频率10 Hz，刺激强度为80%运动阈值，刺激靶点为患侧半球初级运动皮质（M1区），每次20 min，每日1次，每周5天休息2天，共4周。治疗前后采用酶联免疫吸附试验检测血清BDNF和MMP?9水平，采用高效液相色谱法检测血清Glu水平；采用NIHSS量表和FMA量表分别评估神经功能缺损程度和肢体运动功能。采用Pearson相关分析rTMS组生物标志物变化（ΔBDNF、ΔMMP?9、ΔGlu）与功能改善（ΔNIHSS、ΔFMA）之间的关系。
**三、主要研究结果**
**3.1 两组一般资料比较**
两组患者（对照组89例，rTMS组60例）在年龄、性别、体重指数（BMI）、吸烟史、饮酒史、高血压病史、糖尿病史、冠心病史、患侧半球以及入院时初始临床表现（偏瘫、失语/构音障碍、肢体感觉障碍、头晕/眩晕、共济失调）等方面差异均无统计学意义（均P>0.05），表明两组基线具有可比性。
**3.2 两组血清BDNF、MMP?9和Glu水平比较**
干预前两组血清BDNF、MMP?9和Glu水平差异均无统计学意义（P>0.05）。干预4周后，两组血清BDNF水平均较干预前显著升高，血清MMP?9和Glu水平均较干预前显著降低（均P<0.001）。与对照组相比，rTMS组血清BDNF水平显著更高，血清MMP?9和Glu水平显著更低（均P<0.05）。
**3.3 两组NIHSS评分比较**
干预前两组NIHSS评分差异无统计学意义（P>0.05）。干预4周后，两组NIHSS评分均较干预前显著降低（均P<0.001），且rTMS组NIHSS评分显著低于对照组（P<0.05），表明rTMS联合治疗可更显著改善AIS患者的神经功能缺损程度。
**3.4 两组FMA运动功能评分比较**
干预前两组FMA总分及上、下肢评分差异均无统计学意义（均P>0.05）。干预4周后，两组FMA总分及上、下肢评分均较干预前显著升高（均P<0.001），且rTMS组FMA运动功能评分显著高于对照组（均P<0.05），提示rTMS联合常规治疗可更有效改善患者肢体运动功能，促进运动能力恢复。
**3.5 BDNF、MMP?9和Glu变化与NIHSS改善的相关性分析**
对rTMS组进行Pearson相关分析显示，BDNF升高幅度（ΔBDNF）与NIHSS评分降低幅度（ΔNIHSS）呈显著负相关（r=?0.628，P<0.001）；MMP?9降低幅度（ΔMMP?9）与ΔNIHSS呈显著正相关（r=0.659，P<0.001）；Glu降低幅度（ΔGlu）与ΔNIHSS亦呈显著正相关（r=0.524，P<0.001）。上述结果表明血清BDNF、MMP?9和Glu水平变化与神经功能改善密切相关。
**3.6 BDNF、MMP?9和Glu变化与FMA改善的相关性分析**
Pearson相关分析显示，ΔBDNF与FMA评分升高幅度（ΔFMA）呈显著正相关（r=0.588，P<0.001）；ΔMMP?9与ΔFMA呈显著负相关（r=?0.625，P<0.001）；ΔGlu与ΔFMA亦呈显著负相关（r=?0.505，P<0.001），进一步证实上述三种血清分子变化与运动功能恢复程度高度相关。
**3.7 两组不良反应比较**
治疗期间，rTMS组3例出现轻度头痛、1例出现一过性头晕，均经休息后自行缓解，未影响后续治疗，无癫痫或其他严重不良事件发生。对照组2例出现轻度头痛。不良反应发生率对照组为2.25%，rTMS组为6.67%，两组间差异无统计学意义（χ2=1.811，P=0.178），表明rTMS联合常规治疗具有良好的安全性。
**四、讨论与结论**
在讨论部分，研究人员指出AIS发病机制复杂，主要涉及多因素所致脑动脉血栓形成或粥样硬化导致管腔狭窄乃至闭塞，引发脑缺血缺氧和神经功能缺损。本研究系统观察了AIS患者经4周rTMS干预前后血清BDNF、MMP?9和Glu水平的变化，同步评估了神经功能和运动功能改善情况，并探讨了血清生物标志物变化幅度与功能改善之间的相关性。
结果显示，rTMS组NIHSS评分降低幅度和FMA评分升高幅度均显著优于对照组，证实rTMS可有效促进AIS患者神经功能和运动功能康复，与多项系统评价和荟萃分析的结论一致。从神经调控机制角度，本研究采用10 Hz高频rTMS刺激患侧M1区，可诱导皮质产生长时程增强（LTP）样可塑性改变，增强大脑神经网络连接强度；在半球间竞争模型理论框架下，提高患侧半球兴奋性有助于纠正AIS后健侧半球对患侧半球的过度经胼胝体抑制状态，恢复双侧皮质功能网络的协调性。
rTMS干预可显著上调外周血BDNF表达水平。BDNF是调节神经元存活、分化和突触重塑的关键神经营养因子，缺血性卒中后缺血微环境抑制BDNF基因转录和蛋白合成，阻碍受损脑组织自我修复。高频rTMS可通过神经电生理调控激活BDNF/TrkB信号通路，上调内源性BDNF的合成与释放，经下游信号通路促进突触结构重塑并诱导LTP形成。rTMS干预后联合组血清MMP?9水平显著下降且降幅大于对照组。MMP?9是血脑屏障损伤的核心介质，脑缺血再灌注损伤可激活NF?κB信号通路，诱导小胶质细胞和血管内皮细胞大量分泌MMP?9，导致血脑屏障通透性显著升高，加重梗死核心周围炎症级联损伤，并显著增加出血转化风险。rTMS可能通过抑制MMP?9异常表达、保护血脑屏障、抑制局部炎症级联反应而发挥脑组织继发性损伤的保护作用。此外，rTMS组治疗后血清Glu水平下降更显著，表明rTMS可调节中枢谷氨酸?γ?氨基丁酸神经递质平衡，减少谷氨酸过量释放，减轻兴奋性毒性损伤，同时借助NMDA受体依赖性可塑性通路优化突触传递效能，实现神经保护与可塑性重塑的双重效应。
相关分析表明，ΔBDNF与NIHSS减分和FMA增分显著相关，ΔMMP?9和ΔGlu也与神经功能和运动功能改善高度相关，提示三者均可作为评估rTMS疗效的潜在客观生物学标志物。本研究首次将三者联合用于rTMS疗效评估，结果显示联合检测较单一指标更稳定、全面。
安全性方面，rTMS组不良反应以轻度头痛和一过性头晕为主，发生率与对照组无统计学差异，症状轻微且可自行缓解，无癫痫等严重不良事件发生，进一步证实规范化刺激参数的rTMS对AIS患者安全可行。
本研究的局限性包括：单中心研究，样本量有限；仅观察4周短期疗效，缺乏3个月以上的中长期随访；未按卒中亚型进行亚组分析，亦未通过亚组分析或多变量回归模型评估基线特征对治疗反应的影响。尽管基线特征在两组间均衡可比，在一定程度上控制了潜在混杂，但样本量较小和回顾性性质的限制使结果应被视为探索性。未来需开展多中心、大样本、双盲随机对照试验并扩展随访周期、优化rTMS参数、联合多模态评估工具加以验证。
研究结论：本研究不仅验证了rTMS在改善AIS患者神经功能和运动功能方面的临床价值，更重要的是，还阐明了其潜在的分子机制，并确定了用于治疗监测的潜在生物标志物组合（BDNF、MMP?9和Glu）。这些发现为深化对rTMS神经调控机制的认识、优化AIS综合治疗策略、建立客观疗效评估体系奠定了坚实的理论和实践基础。
