慢性低氧暴露是目前公认的严重危害成人健康的众多因素之一,在临床有许多慢性疾病,最常见的包括慢性高山病、慢性阻塞性肺疾病以及阻塞性睡眠呼吸暂停等,都可在一定程度上使患者处于低氧状态。长期的低氧会导致人体多器官脏器暂时性或永久性损伤,其中中枢神经系统、心肌和肺组织比较敏感,血液系统中的血细胞以及肾脏等在内的多系统脏器在长期慢性低氧状态下都会出现生理性代偿甚至是病生改变。其中,大脑是最重要也是对缺氧最敏感的器官。慢性低氧暴露过程中及暴露后的脑功能缺损,在临床表现上主要包括无法集中或保持注意力,学习能力降低,运功功能减退以及近期记忆能力下降等。但慢性低氧是如何导致成人脑功能缺损的,目前尚不清楚。近年来,研究人员利用DTI序列扫描技术检测和分析OSAHS和CMS患者不同脑区中枢神经系统神经纤维束的完整性。其研究结果表明,白质的广泛损害与中枢神经系统纤维束完整性的破坏密切相关,主要损害表现为脑白质萎缩。中枢神经系统干重的60%为白质,是大脑的重要组成部分。白质含有大量的髓鞘化轴突和由OLs包绕形成髓鞘。髓鞘是脊椎动物中枢神经系统一种重要结构,具有营养和保护神经元的功能。髓鞘在神经元轴突上绝缘且呈选择性和节段性分布特点,在有髓节段之间的间隙中有大量的电压门控钠通道（Nav）,通常被称为郎飞结（Ranvier结）。在中枢和外周神经系统中,郎飞结是动作电位沿有髓轴突相邻节段传递的重要物质基础。在不同的脊椎动物中,髓鞘发育的起点有所不同,人从胚胎第14周开始发育形成髓鞘,出生前的三个月CNS有较多髓鞘形成,且在出生后髓鞘形成仍持续增加。成熟的OLs是由OPCs的分化而来。新近研究进展发现,OPC呈均匀散在分布且始终维持相对恒定的细胞密度。这一特点或许与成年后动物的感觉、运动、学习、记忆等技能的获取和维持有关?此外,新近研究发现,虽然人类中枢神经系统的髓鞘发育在胚胎时期开始,在青少年时期发育速度到达峰值,但成年后仍有大量新生髓鞘形成,并持续到老年。那么成年动物CNS的髓鞘形成究竟如何?慢性低氧是否会干扰成年动物的髓鞘形成并引起相应的功能障碍呢?髓鞘形成和功能障碍是否存在直接关系?促进髓鞘形成能否能够改善慢性低氧引起的功能障碍呢?围绕以上问题,本课题主要从以下四个方面进行研究。（1）建立成年小鼠新生髓鞘可视化模型(NG2-Cre ERTM;Tau-m GFP),观察成年小鼠CNS髓鞘新生状况。（2）低氧处理报告基因小鼠4周后,探究慢性低氧处理后成年小鼠髓鞘形成和运动功能的改变情况。采用PLP-Cre ERTM;m T/m G小鼠模型,探究成年小鼠经过慢性低氧处理后已形成髓鞘的改变情况。（3）采用NG2-Cre ERTM;Tau-m GFP;Olig2 fl/fl条件敲基因小鼠模型,模拟低氧引起的成年小鼠髓鞘形成障碍,探究成年小鼠髓鞘形成异常对运动功能的直接影响。（4）通过促髓鞘形成药物氯马斯汀治疗,观察促髓鞘药物对慢性低氧成年小鼠髓鞘形成及运动功能的治疗效果。在本课题研究中,我们主要采用免疫荧光染色等方法观察髓鞘的形态学变化,通过采用神经功能行为学检测等方法记录和分析神经功能的改变。主要结果如下:1.成年小鼠大脑髓鞘形成活跃髓鞘的形成从出生便开始,在成年小鼠中枢神经系统中已经有大量已经形成的髓鞘。为了观察成年小鼠中枢神经系统的髓鞘形成情况,使新生髓鞘可视化。我们采用基因型为NG2-Cre ERTM;Tau-m GFP的报告基因小鼠,在小鼠6个月龄时用他莫昔芬诱导,4个月后灌注取材。通过免疫荧光染色观察小鼠中枢神经系统各脑区髓鞘形成情况。我们发现成年小鼠在大脑的不同区域如胼胝体,前联合,运动皮层,感觉皮层,海马和纹状体等均有大量髓鞘形成。通过计算新生髓鞘密度,我们发现各脑区新生髓鞘密度各不同,其中在胼胝体和前联合等部位髓鞘生成较多。2.慢性低氧对成年小鼠大脑髓鞘形成和运动协调功能的影响将4个月龄的NG2-Cre ERTM;Tau-m GFP报告基因小鼠暴露在10%氧浓度环境中,建立慢性低氧模型。预低氧处理4天后,随机分为2组并进行他莫昔芬诱导,4周后灌注取材,采用免疫荧光染色观察发现慢性低氧处理后,成年小鼠胼胝体、皮层新生髓鞘减少,OPCs数量无明显变化,提示慢性低氧引起的髓鞘形成减少可能是由于OPCs的分化障碍。为了解慢性低氧是否对大脑中已经形成的髓鞘产生影响,我们采用PLP-Cre ERTM;m T/m G报告基因小鼠模型标记已形成的髓鞘,4个月龄小鼠诱导后经过4周低氧处理,我们观察发现已经形成的髓鞘在慢性低氧处理后无显著变化。采用神经功能常用行为学检测实验旷场实验和改良平衡木实验等检测小鼠运动功能,我们发现慢性低氧对成年小鼠的一般活动没有影响,但会导致运动协调障碍。NF200和Neu N染色发现慢性低氧处理后神经元数量和轴突数量无明显变化。3.成年小鼠髓鞘形成抑制可导致运动协调功能障碍通过将NG2-Cre ERTM;Tau-m GFP小鼠与Olig2fl/fl小鼠杂交,我们获得了条件基因敲除小鼠模型NG2-Cre ERTM;Tau-m GFP;Olig2-fl/fl,该模型小鼠经过他莫昔芬诱导能够在OPC中特异性敲除Olig2。Olig2是调控髓鞘形成的正向转录因子,诱导敲除后成年小鼠胼胝体、皮层和海马髓鞘形成受到抑制,这与慢性低氧小鼠的髓鞘损伤相一致。提示Olig2基因敲除小鼠模型能有效模拟慢性低氧引起的髓鞘改变,有助于了解髓鞘形成在成年小鼠运动协调功能中的作用。行为学实验结果表明,成年小鼠敲除Olig2基因后出现明显的运动协调功能障碍。因为Olig2仅表达于少突胶质细胞,特异性敲除Olig2仅抑制中枢神经系统髓鞘形成,而不影响神经元和其他细胞类型的正常结构,提示髓鞘形成是成年动物运动协调功能所必需的。4.促进髓鞘形成可改善成年小鼠慢性低氧引起的髓鞘形成抑制和运动协调功能障碍我们已经发现髓鞘形成是成年动物运动协调功能所必需的,那么增强成年动物少突胶质细胞分化是否能够改善慢性低氧相关的功能缺陷呢?氯马斯汀是FDA批准用于治疗过敏反应的毒蕈碱受体拮抗剂,可促进体内髓鞘形成。通过应用氯马斯汀治疗,我们发现氯马斯汀显著增加了运动皮质和胼胝体中新生髓鞘密度,提示药物治疗可促进慢性低氧大脑的髓鞘生成。行为学实验结果表明,增强髓鞘可以改善低氧成年小鼠的运动协调功能,提示髓鞘增强疗法可能是治疗低氧所致成年小鼠神经功能损害的一种有效方法。综上所述,本课题首先建立了成年小鼠新生髓鞘可视化模型,通过慢性低氧处理,发现慢性低氧可以引起成年小鼠髓鞘形成减少,运动协调功能障碍。通过使用Olig2条件敲除小鼠模型模拟慢性低氧引起的髓鞘形成障碍,验证髓鞘形成对成年小鼠运动协调功能十分重要。即慢性低氧引起的运动协调功能障碍可能与慢性低氧引起的髓鞘形成减少有关。氯马斯汀促髓鞘形成药物的使用,可增强慢性低氧状态下成年小鼠的髓鞘形成,并改善慢性低氧引起的运动协调功能障碍。以上研究发现证实了,成年小鼠大脑髓鞘新生活跃,慢性低氧影响成年小鼠大脑髓鞘形成和运动协调功能,而增强髓鞘生成可能是改善慢性低氧诱导的神经功能缺陷的潜在策略。