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缺血性脑中风(cerebral ischemic stroke,CIS)是目前高发的脑血管类疾病,具有高发病率、高致残率、高复发率的特点,是引起人类死亡的三大疾病之一。缺血性中风主要是由于血管阻塞,脑血流量减少,神经元能量供应不足导致的。至今仍然没有一种特别有效的治疗中风的药物,因此探究缺血性中风后促进脑区功能恢复的方法及其分子机制,对于临床治疗中促进中风患者的恢复具有十分重要的意义。研究表明,中风后,通过调节缺血脑区相关环路神经元的兴奋性可以促进缺血性中风后脑区功能的恢复。近年来,科学家们提出了多种可以调节脑区环路兴奋性的方法来治疗中风,如深部脑刺激与经颅磁刺激等。由于这些方法可以靶向调控目标区域的活动,从而成为中风后的重要治疗手段。然而,随着光遗传学技术的产生,使人们能够对特定神经元的活动进行精准调控,这使众多学者开始尝试将这一新兴技术应用于中风的临床治疗。因此,我们希望通过本课题的研究,能够为临床使用光遗传学手段治疗中风疾病提供新的思路以及强有力的理论依据。本课题运用光遗传学技术在脑区环路水平进行调控,促进与恐惧记忆相关的外侧杏仁核局部缺血后的功能恢复,并通过药理学方法,结合听觉皮层(AuV)至外侧杏仁核(lateral amygdala,LA)环路上突触可塑性的变化,探究运用光遗传学技术在环路水平调控促进LA局部缺血功能恢复的分子机制。(1)经典的大脑缺血模型有氧糖剥夺模型和MCAO模型,但并不适用于在体深部脑区缺血模型的建立。而在体注射内皮素(Endothelin-1,ET-1)虽然可以使深部脑区缺血,但缺血三天后即可发生自恢复现象。本课题研究的外侧杏仁核局部缺血希望能够模拟人脑深部脑区中风的发病机制及病程发展,因此,在本研究中,我们对传统的光化学法进行改进,采用532nm激光进行局部照射,光照强度设为30 mW/mm2,光照时间延长至1小时,成功构建了外侧杏仁核局部缺血模型,且缺血部位在十天内无明显自恢复现象,很好地满足了我们的实验要求;(2)我们采用与LA区域相关的条件恐惧行为学实验,发现LA局部缺血后听觉相关恐惧记忆的获取和唤起受到抑制,但不影响背景相关的恐惧记忆;(3)本课题首次探究缺血状态下LA区域的LTP现象以及运用光遗传学方法促进LA局部缺血后功能恢复的分子机制。我们发现,在生理状态下,LA经100 Hz高频刺激诱导可产生LTP,但在缺血状态下,LA区域的LTP被抑制。运用光遗传学方法在脑区环路水平进行调控,可以使LA区域的LTP恢复,同时还发现,若提前在大鼠LA区域注射特异性NMDA受体阻断剂APV、MK-801、Ca2+螯合剂BAPTA-AM或腹腔注射Ⅱ型代谢型谷氨酸受体(Ⅱ型mGluRs)拮抗剂LY341495之后,同样的光照恢复实验,不能使LA区域的LTP恢复,提示运用光遗传学技术在脑区环路水平进行调控,促进LA脑区局部缺血后的功能恢复可能需要NMDA受体、钙离子、以及Ⅱ型mGluRs的参与。本课题成功建立了深部脑区长时程缺血模型,缺血时间可稳定在十天以上,将LA的突触可塑性与缺血病理相结合,探究了在环路水平上应用光遗传学方法促进缺血功能恢复的分子机制,为缺血性中风的研究开辟了新的道路,为中风的恢复治疗提供新的方法与理论依据。