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《吉林大学》 2012年
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功能训练对大鼠CST投射通路重建的影响及相关机制研究

刘健  
【摘要】:重建神经环路是脊髓损伤修复的关键,然而由于受损伤局部内、外环境的抑制性因素影响,离断或严重损毁的轴突再生能力十分有限。研究发现:残存神经传导束可以通过自身可塑性改变发挥重建神经环路进而代偿肢体功能的作用。本论文以大鼠皮质脊髓束(Corticospinal tract ;CST)为靶向研究目标,探讨单侧CST损伤后功能训练对未损伤侧CST投射通路可塑性改变的影响及其保护中枢神经元活性的作用机制。旨在为功能训练促进脊髓损伤修复提供科学证据。 本论文研究设计分为假手术组(SHAM)、术后功能训练组(Pyt)和术后未功能训练组(Pyu),利用锥体束切断术建立单侧CST损伤模型,通过“食物小球抓取实验”(Single pellet reaching task)、“水平阶梯爬行实验”(Horizontal ladderwalking)对大鼠进行术后肢体功能训练,利用神经顺行示踪技术及行为学检查证实未损伤侧CST可塑性改变与患肢功能恢复的关系;通过免疫印迹技术分析GAP-43、Bcl-2、Bax以及Cleaved caspase-3蛋白表达变化;利用原位末端标记技术观察术后各时限大鼠脊髓内神经元细胞活性,借此进一步研究功能训练对大鼠CST可塑性改变的作用以及其对促进中枢神经损伤修复的潜在机制。 结果显示:Pyt组大鼠脊髓损伤后前肢和前爪的功能(5.683±0.367)恢复明显较Pyu组(3.466±0.35)大鼠提高P<0.05,而且长入失神经支配区的轴突数量(I:0.014476±0.000633;II:0.005726±0.000317)明显增多P<0.05。脊髓损伤3W后大鼠的功能恢复和轴突生长的数量进入平台期。免疫印迹实验结果显示:Pyt组大鼠脊髓内GAP-43和Bcl-2蛋白(GAP-43:0.509±0.022;Bcl-2:0.506±0.023)明显较Pyu组(GAP-43:0.328±0.023;Bcl-2: 0.305±0.021)表达量增高P<0.05;Pyt组Cleaved caspase-3蛋白(0.192±0.018)较Pyu组(0.269±0.014)表达降低P<0.05;Pyt组Bax蛋白的表达量与Pyu组大鼠的表达量无明显差异P>0.05。TUNEL法检测神经元细胞活性发现:Pyt组大鼠脊髓内凋亡细胞的数量(18.669±2.096)较Pyu组(26.163±2.118)明显降低P<0.05。 研究表明:通过损伤可以启动CST自身可塑性改变,而通过特殊形式的肢体训练可以促使CST的这种潜在能力得以更好的发挥,其作用机制涉及上调生长相关蛋白43(Growth-associated protein-43;GAP-43)的表达,使代偿性生长的轴突有能力延伸至失神经支配区与目标神经元细胞连接重建神经环路。同时,功能训练还可以通过上调大鼠脊髓内抗凋亡蛋白Bcl-2表达、抑制促凋亡蛋白Cleaved caspase-3表达,从而减少由损伤或失神经支配而导致的患侧脊髓灰质内神经元细胞的凋亡数量,确保与轴突连接前神经元细胞的活性。结果还表明大鼠CST损伤后的3W内是促进大鼠中枢神经可塑性改变的关键时间窗,利用这个时间窗可以为后续研究皮质脊髓束轴突侧枝发芽以及神经可塑性的新机制提供实验依据。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:R651.2

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