研究目的:颈髓损伤常导致呼吸功能障碍,此类患者生活质量极低,具有很高的死亡率,目前缺乏有效的治疗手段。前期研究中,课题组通过膈神经-迷走神经端侧吻合重建了颈髓损伤大鼠的膈肌功能,但其机制尚不明确。本课题拟对神经移位前后支配膈肌的各级神经中枢进行比较,阐明神经移位后神经通路的变化,为今后的机制研究和临床治疗提供依据。研究方法:构建膈神经-迷走神经端侧吻合的大鼠模型,并通过C2离断试验对该模型重建呼吸功能的有效性进行验证;利用腺相关病毒AAV-Retro-GFP对正常大鼠的迷走神经、膈神经以及神经移位大鼠的吻合侧远端膈神经进行显微注射,明确神经移位前后支配膈肌的初级运动神经元。同样,我们将伪狂犬病毒PRV-CMV-EGFP分别注射正常大鼠的迷走神经、膈神经以及神经移位大鼠的吻合侧远端膈神经,利用其跨多突触逆行感染的特性,对神经移位前后支配膈肌的前运动神经和大脑皮层高级中枢进行定位。利用免疫组织化学染色和免疫组化双标对AAV和PRV标记的神经区域进行识别。通过比较正常大鼠和神经移位大鼠各级神经中枢的差异,明确新形成的神经通路,进而初步阐明神经移位重建膈肌功能的中枢机制。结果:(1)构建了膈神经-迷走神经端侧吻合大鼠的动物模型,C2脊髓离断后,吻合组大鼠的存活时间明显高于对照组,证明神经移位对重建呼吸功能是有效的。(2)正常大鼠支配迷走神经的初级神经元位于迷走神经运动背核、疑核;二级神经元位于对侧迷走神经运动背核、孤束核、三叉神经脊束核、中间网状核、巨细胞网状核腹侧部、中缝隐核、中缝苍白核、最后区以及部分肾上腺/去甲肾上腺素能神经元(A1/C1、A2/C2、C3、A5、A6);大脑皮层高级中枢位于缘下回、外侧隔阂中间部、岛叶无颗粒细胞皮质、嗅结节、梨形皮质。(3)正常大鼠支配膈肌的初级运动神经元为于同侧颈髓C4-6的脊髓前角;二级运动神经元位于吻侧腹侧呼吸组、前包钦格复合体、面旁呼吸组、孤束核、最后区、三叉神经脊束核、中间网状核、中缝隐核、中缝苍白核、巨细胞网状核腹侧带以及肾上腺素/去甲肾上腺素能神经元(A1/C1、A2、C3、A5、A6);大脑皮层高级中枢位于第一运动皮质、第二运动皮质、边缘前皮质、外侧隔阂中间部、岛叶无颗粒细胞皮质、无名质、岛叶颗粒细胞皮质。(4)膈神经-迷走神经端侧吻合后,支配膈肌的初级运动神经元位于迷走神经运动背核、疑核;二级运动神经元位于对侧迷走神经运动背核、孤束核、中缝隐核、中缝苍白核、最后区以及部分肾上腺/去甲肾上腺素能神经元(A1/C1、A2/C2、C3、A5、A6);大脑皮层高级中枢位于缘下回、边缘前皮质、岛叶无颗粒细胞皮质、第二运动皮质、第一运动皮质、扣带皮质1区、外侧隔核中间部岛叶颗粒细胞皮质、杏仁梨形移行区/梨形皮质。研究结论:膈神经-迷走神经端侧吻合可以有效重建颈髓损伤大鼠的膈肌功能,神经移位术后,大脑皮层发生重塑,膈肌皮层高级中枢重新与膈肌恢复联系,形成了膈肌皮层高级中枢——迷走皮层高级中枢——迷走神经二级神经元——迷走神经初级神经元——迷走神经——膈神经——膈肌的神经通路,既保留了迷走神经通路自发放电产生自主呼吸的优势,又恢复了膈肌皮层高级中枢对膈肌的支配,实现对膈肌的随意控制。