近年来研究发现,成年中枢神经系统(central nervous system ,CNS)仍能不断地产生新的神经元,即在成年CNS仍有神经发生(neurogenesis),神经干细胞存在于包括人在内的所有哺乳动物的成熟的神经系统内,海马是一个重要的神经发生区域,也是与学习和记忆有关的重要脑区。以往研究表明成年海马神经干细胞位于海马(hippocampus)齿状回(dentate gyrus, DG)的亚颗粒区(subgranular zone , SGZ)及颗粒细胞的最内层,其产生的新生细胞能够分化为神经元。微重力环境对脑功能的影响是航天医学的重要课题。人从地球重力环境进人太空微重力环境后,机体产生一系列的生理变化,许多器官和系统都会经历一系列生理学变化,包括体液头部转移、液体和电解质丧失、肌肉萎缩、免疫反应降低、空间运动病。同时也可观察到神经生物学问题,如运动协调及空间定位能力的改变、运动障碍、姿势调节的改变。由于脑是一个具有复杂结构和功能的巨系统,其功能状态由组成它的各子系统的状态及其相互作用决定,失重生理效应将不可避免地影响到脑的功能状态。在失重这种特殊环境下神经发生可能会受到影响。本研究观察模拟失重对成年大鼠海马齿状回神经发生的影响。本研究选用我校实验动物中心提供的雄性SD大鼠,运用尾部悬吊模拟失重法建立大鼠模拟失重模型,通过在特定时间点给大鼠体内注射5-溴化脱氧尿核苷(Bromodeoxyuridine,BrdU),结合免疫组织化学染色技术,观察模拟失重不同时间点大鼠海马齿状回区域新生细胞增殖情况以及新生神经干细胞的分化情况,以及在模拟失重不同时间点观察大鼠海马齿状回区域微血管变化和新生血管内皮细胞增殖情况。初步探讨模拟失重效应对海马齿状回区域神经发生水平的影响及伴随的微血管的变化,为进一步阐明失重对成年大鼠海马齿状回神经发生影响的规律及其生物学机制提供基本的实验依据。本研究的主要结果如下:(1)模拟失重后不同时间点大鼠海马齿状回增殖细胞水平的变化:模拟失重后各组大鼠海马齿状回BrdU免疫阳性细胞即增殖细胞主要分布于亚颗粒增生带SGZ ,并表现出明显的“丛集”现象。模拟失重7天、14天后BrdU免疫阳性细胞数较相应对照组减少,模拟失重28天有所上升。在7-14天时间点模拟失重组与相应对照组大鼠比较BrdU免疫阳性细胞数量减少(P < 0.01)。(2)模拟失重后不同时间点大鼠海马齿状回神经干细胞分化的观察:BrdU/DCX免疫阳性细胞大多呈单个,细胞核较SGZ中要大,呈圆形,表现出成熟颗粒细胞的特征。BrdU免疫阳性细胞大多与神经元特异性标记物NeuN共存,较少与星型胶质细胞特异性标记物GFAP共存,提示BrdU阳性细胞大多分化为神经元。模拟失重14天及28天后,新生神经干细胞分化为神经元的水平都较相应对照组减少(P < 0.05),模拟失重14天及28天后新生神经干细胞分化为神经胶质细胞的水平无明显差别(P > 0.05)。(3)模拟失重后不同时间点大鼠海马齿状回区域新生微血管的变化:大鼠内皮细胞抗体RECA标记阳性血管的特点为染色呈棕黄色,血管壁内皮细胞形态清楚,血管走行明显成分支状。模拟失重14天组血管数与对照14天组相比减少(P < 0.01),模拟失重28天模拟失重组与对照组血管数相比减少有显著差异(P < 0.05)。使用BrdU和RECA双重标记,观察到BrdU阳性细胞出现于RECA阳性血管区域,证实这些细胞为新生的内皮细胞。模拟失重14天组双标细胞少于对照组(P < 0.01),模拟失重28天模拟失重组与对照组细胞数减少有显著差异(P < 0.05),变化与新生神经干细胞相符。总之,通过本研究的实验发现,模拟失重效应对神经发生细胞增殖有抑制影响,长期模拟失重下机体可能具有适应机制来对抗及调节模拟失重的抑制影响。模拟失重对神经干细胞分化的方向没有明显影响。模拟失重效应对血管发生与对神经发生的影响可能具有一定的联系。在上述实验的基础上,进一步研究可以对模拟失重后大鼠海马齿状回新生神经细胞存活、凋亡以及相应血管内皮细胞及其分泌因子水平的变化进行观察,以及对模拟失重解除后海马齿状回神经发生的相应变化进行观察,进一步研究的重点是使用血管及神经营养因子是否可改善模拟失重后齿状回神经发生的抑制水平,从而为失重条件下海马齿状回神经发生的机制研究提供进一步的实验依据。