纹状体中等多棘神经元树突棘形态结构重塑与帕金森病运动防治研究进展

树突棘(dendritic spine)是位于神经元树突分支上的微小功能性突起结构,参与神经元之间信息传递,也被视为中枢神经系统突触结构可塑性的基础。帕金森病(Parkinson's disease,PD)动物模型纹状体中等多棘神经元(medium spiny neurons,MSNs)树突棘形态结构发生异常改变,且与运动功能障碍的出现具有一致性。运动调节基底神经节功能紊乱,有效改善PD行为功能障碍的神经生物学机制可能与纹状体MSNs树突棘形态结构重塑有关。本文拟从纹状体神经元构筑与树突棘形态结构特征、纹状体MSNs树突棘形态结构异常与PD、运动与PD纹状体MSNs树突棘形态结构重塑以及AMPARs介导PD纹状体MSNs树突棘运动依赖性重塑四个方面对纹状体MSNs树突棘形态结构可塑性在PD运动防治中的作用进行综述。     

运动通过调节纹状体A2AR/D2DR表达改善帕金森病模型大鼠行为功能障碍

目的:揭示纹状体腺苷2A型受体(A2AR)、多巴胺Ⅱ型受体(D2DR)在运动干预改善帕金森病(PD)模型大鼠行为功能障碍中的作用。方法:选用雄性SD大鼠,随机分为假手术组(Control组,n=22)、假手术运动组(Control+Ex组,n=22)、帕金森组(PD组,n=38)和帕金森运动组(PD+Ex组,n=38)。注射6-羟基多巴胺(6-OHDA)建立偏侧PD大鼠模型,术后24 h对运动组大鼠进行4周跑台运动干预(11 m/min,30 min/day,5 days/week),通过阿扑吗啡(APO)诱导旋转行为和黑质酪氨酸羟化酶(TH)表达鉴定PD大鼠模型可靠性。采用荧光定量PCR和免疫荧光技术检测纹状体A2AR和D2DR基因转录和蛋白表达;通过A2AR拮抗剂SCH联合D2DR激动剂QUIN干预进一步证实PD大鼠行为功能改善与纹状体A2AR-D2DR表达之间的相关性。结果:注射6-OHDA大鼠健侧旋转圈数与损毁侧旋转圈数差值>100 r/30 min,黑质TH表达较Control组降低(P<0.001),符合PD大鼠模型标准。4周跑台运动干预后,PD大鼠A2AR及D...     

不同力竭运动对大鼠纹状体背外侧神经元电活动的影响及调节机制研究

目的：探讨一次和重复力竭运动对纹状体背外侧神经元电活动的影响及可能的调节机制。方法：8周龄健康雄性Wistar大鼠,随机分为安静对照组（CG）、一次力竭运动组（EG）、7天重复力竭运动组（REG）,每组24只,其中6只做电生理实验。采用在体多通道电生理技术记录大鼠在清醒安静状态下,一次力竭运动和7天重复力竭运动后大鼠纹状体背外侧的神经元放电活动;采用免疫荧光双染技术观察各组大鼠纹状体背外侧小青蛋白（Parvalbumin,PV）及NMDAR2B阳性神经元的表达。结果：（1）与安静状态相比,一次力竭运动后大鼠纹状体背外侧中等多棘神经元（medium spiny neuron,MSN）放电频率未发生显著改变（P>0.05）,而重复力竭运动后MSN放电频率明显升高（P<0.01）;(2)一次和重复力竭运动后大鼠纹状体背外侧局部场电位γ频段的功率谱密度均较安静状态有明显增加（P<0.01）,重复力竭运动后增加更为明显,且与一次力竭运动后相比有明显差异（P<0.05）;(3)一次和重复力竭运动组大鼠纹状体背外侧PV阳性神经元表达较安静对照组有显著增加（P<0.01）...     

运动干预通过纹状体MSNs结构可塑性改善PD模型大鼠行为功能

目的:通过观察运动干预对帕金森病(Parkinson’s disease,PD)大鼠行为功能、纹状体中等棘状神经元(MSNs)树突棘密度及α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸(a-amino-3-hydroxy-5-methy1-4-isoxa-zolep-propionate,AMPA)受体亚基表达的影响,揭示运动改善PD行为功能障碍的相关机制。方法 :选用清洁级雄性SD大鼠,饲养1周后随机分为假手术安静组(Control组)、假手术运动组(Control+Ex组)、帕金森安静组(PD组)、帕金森运动组(PD+Ex组),每组14只。采用6-羟基多巴胺(6-OHDA)于内侧前脑束单点注射的方法建立PD大鼠模型,假手术组给予同等剂量生理盐水。术后24h对运动组大鼠进行4周运动干预,运动方案为11 m/min,30 min/day,5 days/week。大鼠在造模后第7、14和28天颈部皮下注射阿朴吗啡(APO)进行旋转行为测试评价模型可靠性,并结合圆桶试验评价PD大鼠行为功能。采用高尔基染色技术观察纹状体MSNs树突棘密度,免疫组织化学技术观察纹状体Glu R1和Glu R2表达变化。结果:第14天和第28天APO诱导的旋转行为能力检测结果:PD运动组旋转次数较PD组显著减少(P<0.05)。圆桶试验结果:在侧前肢接触壁次数PD组(15.35±5.21%)较假手术安静组(49.82±8.41%)和PD运动组(26.24±6.96%)显著降低(P<0.01),且PD运动组较PD组显著增加(P<0.05)。高尔基染色结果:PD运动组大鼠纹状体MSNs树突棘密度较PD组明显增加(P<0.05)。免疫组化结果:PD运动组大鼠纹状体Glu R2表达较PD组显著增加(P<0.01)。结论:纹状体MSNs形态结构重塑可能是运动改善PD大鼠行为功能障碍的重要途径之一。运动调节纹状体AMPA亚基表达可能介导了这一过程。     

运动疲劳对大鼠纹状体神经元GLUT_3 mRNA和蛋白表达的影响

目的:探讨运动疲劳后大鼠纹状体神经元GLUT_3 mRNA和蛋白表达的适应性变化。方法:Wi-star大鼠40只,任选10只为正常对照组,其余采用多级递增负荷跑台运动建立运动疲劳模型,留其成功的20只为疲劳组;测试两组大鼠血糖、血乳酸、尿素氮及血清胰岛素含量,采用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)法测定纹状体神经元GLUT_3 mRNA的表达,运用免疫组化法观测该部神经元GLUT_3的蛋白表达情况。结果:力竭后即刻,实验组大鼠血糖、血清胰岛素含量均显著低于对照组大鼠(P<0.05),而血乳酸及尿素氮水平显著高于对照组大鼠(P<0.05),纹状体神经元GLUT_3 mRNA及蛋白的表达均较对照组大鼠显著上调(P<0.05)。结论:运动疲劳后大鼠能量基本耗竭,迫使机体以非胰岛素依赖方式上调纹状体神经元GLUT_3 mRNA和蛋白表达水平来应激,以此延搁由能量衰竭所引起的级联反应,从而形成一种适应性保护反应来减缓运动性疲劳的发生。     

力竭运动过程中大鼠纹状体神经元局部场电活动的动态研究

目的:探讨大鼠在安静、运动、疲劳、恢复等不同状态下纹状体神经元电活动变化特征与运动能力的关系。方法:采用金属微电极植入和在体电生理记录技术,连续动态观察一次性力竭运动过程中大鼠纹状体神经元局部场电位(LFPs)活动,并对大鼠运动能力进行观察。结果:一次性力竭运动过程中大鼠纹状体神经元LFPs活动呈动态变化规律,主要表现为:与安静状态相比,运动过程中放电频率逐渐升高、幅度逐渐降低,力竭后逐渐降低至安静水平。结论:在力竭运动过程中,纹状体LFPs活动的动态变化具有明显的阶段性特征,该脑区LFPs电活动的改变与运动疲劳有关。在运动初期纹状体主要是通过直接通路参与皮层运动的调控,而在运动后期,则主要通过间接通路发挥作用。提示:两条通路的平衡失调是导致大鼠运动能力下降的重要原因之一。     

运动干预通过减缓纹状体多巴胺丢失改善帕金森病模型大鼠行为功能的研究

目的:探讨跑台运动干预对帕金森病(Parkinson’s disease,PD)模型大鼠行为功能、纹状体多巴胺(dopamine,DA)含量的影响。方法:健康雄性SD大鼠,随机分为假手术安静组(Control组)、假手术运动组(Control+Ex组)、6-OHDA安静组(PD组)、6-OHDA运动组(PD+Ex组)。依据实验设计要求,PD和PD+Ex组右脑内侧前脑束(MFB)注射6-羟基多巴胺(6-OHDA)建立偏侧PD大鼠模型,假手术组于相同位点注射等量生理盐水。在造模后的第7天颈部皮下注射阿朴吗啡(APO)进行旋转行为测试,评价PD模型的可靠性,不符合PD模型标准的大鼠剔除。运动组术后1周开始进行跑台训练,运动方案为11 m/min,30 min/day,5 days/week,共4周。采用旷场试验评价PD模型大鼠的自主活动能力;微透析-高效液相色谱电化学联用技术检测纹状体DA浓度;免疫组织化学检测纹状体酪氨酸羟化酶(TH)阳性纤维的表达。结果:PD和PD+Ex组移动距离较Control组显著降低(P<0.01);PD+Ex组第3、4周移动距离较PD组显著增加(P<0.01)。PD和PD+Ex组纹状体DA含量较Control组显著降低(P<0.01);但PD+Ex组第3、4周纹状体DA浓度较PD组显著升高(P<0.01)。结论:PD模型大鼠总移动距离与纹状体DA浓度之间存在高度正相关,且二者均随6-OHDA药物及运动干预持续时间延长出现时序性变化特征。运动干预通过减缓纹状体DA丢失改善PD模型大鼠自主行为功能,推测其机制可能与运动的神经保护作用减轻了6-OHDA神经毒素对DA能神经元的毒性损伤、促进其存活有关。     

光遗传操控D2-MSNs揭示跑台训练改善帕金森病小鼠运动行为障碍的可能机制

目的:采用光遗传学技术揭示纹状体表达多巴胺Ⅱ型受体的中等多棘神经元(D₂-MSNs)在改善帕金森病(PD)小鼠运动行为障碍中的作用。方法:雄性D₂-Cre转基因小鼠,随机分成假手术安静组(Control组)、帕金森病组(PD组)、帕金森病运动组(PD+Ex组)和帕金森病光刺激组(PD+Laser组),最终每组样本量为6只。PD+Laser组小鼠纹状体注射包装抑制性光敏感蛋白病毒(rAAV-Ef1α-DIO-eNpHR3.0-EYFP-WPRE-pA),并采用全细胞膜片钳技术记录纹状体D₂-MSNs对注入电流的反应,在激光共聚焦显微镜下鉴定病毒转染情况。采用右侧纹状体两点注射6羟基多巴胺(6-OHDA)药物建立偏侧PD小鼠模型,采用阿扑吗啡(APO)诱导旋转试验和纹状体酪氨酸羟化酶(TH)表达评价PD模型可靠性。PD+Ex组小鼠跑台运动干预方案为18 m/min,40 min/d,5 d/w,4 w。采用旷场实验通过运动总距离、平均运动速度和活动模式占比等参数评价各组小鼠自主活动能力,旷场实验中PD+Laser组光刺激方案...