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《吉林大学》 2004年
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自主性早期运动对大鼠脊髓损伤的影响

杨弋  
【摘要】:随着对脊髓损伤研究的深入,人们已经认识到脊髓损伤(Spinal cord injury, SCI)后主要是在原发损伤的基础上发展起来的一系列进行性病理改变导致了不可逆的继发性结构改变。在外伤后几天至数月中,这些改变可以持续存在。 一氧化氮(NO)是一种活性很强的氧化自由基,它在神经细胞受损时和神经退行性疾病中也发挥了重要的作用。随着脊髓创伤的加重,NO的含量增加NOS活性增强,同时脊髓组织含水量增加,二者呈正相关。NO可能参与了脊髓创伤后的病理生理变化。WU.W发现脊髓前根撕脱能诱导前角运动神经元表达NOS,而前根切断则不能诱导前角运动神经元表达NOS,提示NO参与脊髓的继发性损伤。脊髓创伤后,兴奋性氨基酸水平上升,与突触后膜的NMDA受体结合,引起膜的去极化,导致Ca2+内流,激活NOS,合成NO,NO激活可溶性鸟甘酸环化酶,产生cGMP,cGMP通过调节离子通道,使得Na+,Ca2+等离子分布不平衡,导致细胞水肿。 NOS是NO生物合成的关键因素,它是一种辅酶Ⅰ和Ca2+或钙调素依赖性的还原性黄素酶。从NOS的功能和特性来分有原生型NOS(cNOS)和诱生型NOS(iNOS)两类。cNOS主要存在于脑神经元和血管内皮细胞中,该酶为可溶性,需要NADPH作辅酶,该酶被激活时,NOS释放的时间短。cNOS被认为是NOS的生理存在形式,在一系列过程中起信使调控作用,如在脑血流量调节方面。iNOS主要存在于白细胞、巨噬细胞和部分胶质细胞。 WP=59 iNOS最先被纯化,它为非钙依赖性酶,仅在细胞受到刺激时才有表达和激活,尤其是巨噬细胞被激活时可表达大量高活性的iNOS;大量产生NO,且产生的时间较长,这为iNOS参与自身免疫和自身免疫病理损害提供了前提。由于NO在体内半衰期短,其效应发挥主要是由NOS即时合成所致。所以可以用NOS抑制剂作为一种辅助治疗来减轻创伤后的脊髓组织水肿。 程序性细胞死亡(凋亡)在脊髓外伤后的进一步损伤中起到了重要的作用。凋亡细胞具有与坏死细胞不同的形态变化,最显著的特点是细胞核染色质浓缩、染色体DNA断裂、细胞膜形成泡状突起。凋亡细胞的染色体DNA被蛋白酶在核小体处切断,形成约180bp或其整数倍长度的DNA片断,在电泳时形成特征性的梯形电泳条带。在胞浆中还出现由降解的胞浆和胞核成分包裹于膜性成分中形成的凋亡小体(apoptotic bodies)。凋亡细胞胞膜成分与结构的改变可以被吞噬细胞表面的粘附分子及磷酯酰丝氨酸受体所识别,从而被吞噬而降解,所以凋亡的细胞不引起局部炎症反应,也不引起周围组织的损伤。 Caspase蛋白酶家族的活化可以最终引起细胞凋亡。caspases在凋亡的执行过程中以一种很有程序的方式对细胞进行解体。它们切断凋亡细胞与周围细胞之间的联系、关闭DNA的复制与修复、阻断RNA的剪接、降解DNA、破坏核的结构、诱导细胞向外发出信号以便被周围的细胞吞噬、最后将细胞解体并包裹形成凋亡小体。其中Caspase-3在细胞凋亡中起着不可替代的作用。 Bcl-2是在B细胞淋巴瘤中发现一种原癌基因,它可以抑制多种形式的细胞凋亡。Bcl-2可以抑制多种形式的细胞凋亡,包括糖 WP=60 皮质激素、射线照射、离子霉素、CD3单抗交联等各种因素引起的细胞凋亡。细胞因子依赖性细胞在细胞因子撤除时发生的凋亡也可以被Bcl-2阻断,Bcl-2过量表达可以阻止IL-3撤除引起的IL-3依赖的前B细胞和前髓样细胞系的凋亡,并使细胞停留在G0期。Bcl-2也可以作用于IL-4、IL-2、GM-CSF依赖的细胞系以及对NGF依赖的神经元。Bcl-2还可以阻断病毒引起的细胞凋亡,如腺病毒E1A基因引起的宿主细胞的凋亡。 神经营养因子是神经系统最重要的生物活性因子之一,有促进和维护神经细胞生长、生存、分化和执行功能的作用。脑源性神经营养因子(BDNF)是神经营养因子家族中的一员,具有许多功能,包括促进中枢神经系统和外周神经系统中神经元细胞的生长分化,促进神经纤维的延长,并且具有保护神经元、促进神经再生的作用。 体育活动对于维持神经系统正常功能,抑制神经功能衰退的能力越来越受到重视。近年来,越来越多的实验证明,运动可活跃分子和细胞间的相互联系从而增强神经细胞的可塑性。运动可以诱导与神经细胞可塑性相关基因的表达,可促进神经系统的血管发育,神经新生,增强神经细胞对外伤的抵抗力。体育运动可以影响中枢神经系统中许多基因的表达,包括神经营养因子。 我们的实验数据显示运动可以引起脑源性神经营养因子在大鼠脊髓,脑部海马区及纹状体区中表达的升高;运动还可以引起Bcl-2蛋白在大鼠脊髓中表达增强。压迫性脊髓损伤可以引起大鼠脊髓中诱导型一氧化碳聚合酶mRNA及Caspase 3的过渡表达。早期运动可以提高大鼠对压迫性脊髓损伤的抵抗力,具体表现为 WP=61 运动可以在某种程度上抑制诱导型一氧化碳聚合酶mRNA及Caspase 3的过渡表达,从而达到减少一氧化氮自由基的生成及抗凋亡的保护作用。一氧化碳聚合酶mRNA及Caspase 3在脊髓中的过渡表达可能参与了脊髓损伤所诱导的细胞凋亡病理过程。运动对于压迫性脊髓损伤所引起的大鼠脑部海马区及纹状体区脑源性神经营养因子表达的降低没有显著的影响;运动及损伤对大鼠脑部前皮质区脑源性神
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:R651.2

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