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背景和目的:脊髓损伤(Spinal cord injury,SCI)是神经创伤研究中的主要挑战之一。脊髓损伤后发生复杂的病理生理过程,导致轴突断裂,脱髓鞘改变,造成神经功能丧失,这些变化会随着慢性损伤的发展而加重。低频脉冲电磁场(Low frequency pulsed electromagnetic field,LFPEMF)是一种新型的电生理技术,我们前期的研究已经证明了LFPEMF可以促进少突胶质细胞分化来促进髓鞘再生,具有神经保护和营养的作用,最终能促进脊髓损伤之后神经功能的恢复。在此基础上,本课题进一步探究低频脉冲电磁场对SCI后轴突再生的影响及其可能的分子机制,为脊髓损伤的治疗提供理论依据和治疗策略。方法:利用Allen’s打击法构建SD大鼠SCI模型,随后将SD大鼠随机分为三组:假手术组、脊髓损伤组和磁场治疗组。磁场治疗组选择术后每日早8时-12时连续磁场刺激4小时。大鼠运动功能BBB评分于术后第1周至第8周检测评估大鼠SCI术后后肢运动功能水平,于每周评测一次;组织免疫荧光染色于术后7天检测Neu N阳性细胞用于评估大鼠SCI成熟神经细胞再生情况;Western blot和组织免疫荧光染色于术后7天检测GAP-43,NF200用于评估大鼠SCI后轴突再生情况;Western blot于术后7天检测大鼠SCI后LFPEMF治疗是否可以促进CREB,STAT3磷酸化水平从而促进神经轴突生长;Western blot于术后7天,14天检测肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-6(IL-6)用于评估大鼠SCI后炎症因子的表达情况;利用Western blot检测PTEN表达,GSK-3β,Akt,mTOR磷酸化表达情况,组织免疫荧光染色检测GSK-3β定位及表达,检测LFPEMF治疗与轴突再生的PI3K/Akt/mTOR信号通路在各组中的表达。我们对实验大鼠损伤模型的建立、实验的分组、相关的实验数据采集及分析等内容均遵守“随机”和“盲法”。结果:(1)SD大鼠BBB运动功能评分结果表明:在假手术组中大鼠运动功能BBB评分在术后1-8周的每周检测时间点均无明显差异(P>0.05),磁场治疗组大鼠BBB平均评分与脊髓损伤组相比,在术后第1周无明显差异(P>0.05),但术后第2-8周的监测时间明显高于后者,差异具有统计学意义(P<0.01);(2)利用Neu N抗体对术后7天各组大鼠受损脊髓中的神经元进行组织免疫荧光染色,结果显示,与脊髓损伤组大鼠相比,磁场治疗组大鼠的成熟神经元数量显着增加,差异具有统计学意义(P<0.01);(3)利用GAP43和NF200抗体对脊髓损伤组磁场和治疗组大鼠Western blot和组织免疫荧光染色结果表明,磁场治疗组大鼠相比脊髓损伤组大鼠在术后7天时,轴突再生明显增加,差异具有统计学意义(P<0.05);(4)CREB和STAT3抗体的Western blot结果表明术后7天时,磁场治疗组大鼠检测其蛋白磷酸化水平明显升高,表明LFPEMF可促进神经突的生长可能是激活了CREB和STAT3磷酸化,差异具有统计学意义(P<0.05);(5)Western blot结果表明在术后7和14天时,磁场治疗组大鼠脊髓组织中炎症因子白细胞介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的表达水平相比脊髓损伤组均明显降低,差异有统计学意义(P<0.05)。(6)在术后14天时,与脊髓损伤组相比,磁场治疗组中大鼠脊髓组织中PTEN表达水平降低,其下游PI3K/Akt/mTOR信号通路中AKT,mTOR磷酸化水平明显增高,促进轴突生长;GSK-3β抑制轴突再生,磁场治疗后p-GSK-3β增加,有利于轴突再生,表达差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:LFPEMF可以通过下调PTEN水平,激活下游PI3K/Akt/mTOR信号通路促进GSK-3β磷酸化使其失活,同时也可以促进CREB,STAT3磷酸化水平,从而促进神经元存活和轴突生长,同时具有抑制微环境中炎症因子的作用,最终促进SCI后大鼠脊髓轴突再生以及神经功能恢复。