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慢性脑低灌注(chronic cerebral hypoperfusion,CCH)是引发认知功能障碍的重要危险因素和病理生理基础。瞬时受体电位香草酸亚型1(transient receptor potential vanilloid 1,TRPV1)是一种钙离子高通透性的非选择性阳离子通道,辣椒素是其高选择性激动剂。TRPV1的调节参与大脑的各种生理和病理生理过程,可以通过调节神经递质释放、突触可塑性和神经网络兴奋性来调节大脑活动。课题组前期研究发现,通过永久性双侧颈总动脉结扎(bilateral common carotid anery occlusion,BCCAO)建立的大鼠CCH模型可引发实验动物长达6个月的持续性空间学习和记忆能力受损,并伴有海马CAl区沉默突触与功能突触失衡,且以造模后4周时最明显。因此本研究拟通过观察辣椒素干预下CCH大鼠情绪唤醒水平和学习记忆变化情况,量化分析辣椒素干预对大鼠海马TRPV1和突触丢失的影响。方法:60只成年雄性SD大鼠按随机数字表法分为假手术组(n=15),CCH组(n=15),溶剂对照组(n=15),辣椒素组(n=15)。采用BCCAO建立CCH大鼠模型,辣椒素组和溶剂对照组在CCH模型基础上分别给予每周2次辣椒素或溶剂腹腔注射,并持续注射4周;通过旷场实验中大鼠的后肢站立(rearing)次数评估其情绪唤醒水平,Morris水迷宫评估大鼠的空间学习记忆功能。对海马TRPV1和突触素(synaptophysin)实验,通过激光共聚焦显微镜对TRPV1与突触素进行免疫荧光表达变化分析;通过蛋白质免疫印迹分析海马TRPV1和突触素蛋白表达的变化特点;透射电镜观察海马突触超微结构,包括突触密度及突触后致密物厚度的变化规律。结果:(1)CCH模型构建成功4周后出现了情绪唤醒水平和学习记忆功能障碍,辣椒素干预后CCH模型大鼠情绪唤醒水平和学习记忆功能障碍得到改善。CCH组[(12.10±2.80)次]较假手术组[(22.60±4.60)次]站立次数减少(P<0.01),辣椒素组[(19.30±4.16)次]较溶剂对照组[(12.50±2.68)次]站立次数增加(P<0.01),CCH组与溶剂对照组结果无显著性差异(P>0.05);Morris水迷宫前5天经重复测量的多因素方差分析显示:与假手术组比较,CCH组逃避潜伏期时间和游泳总路程显著增加(P<0.01),辣椒素组较溶剂对照组逃避潜伏期时间和游泳总路程减少(P<0.05),第3天开始差异有统计学意义(P<0.05);第6天为空间探索训练,穿越次数和穿越潜伏期结果经单因素方差分析显示:穿越次数与假手术组[(1.87±0.64)次]比较,CCH组[(0.75±0.89)次]减少(P<0.01),辣椒素组[(2.38±0.74)次]较溶剂对照组[(1.00±0.93)次]增加(P<0.01);穿越潜伏期与假手术组[(9.73±3.40)s]比较CCH组[(29.78±9.80)s]增加(P<0.01),辣椒素组[(9.33±7.38)s]较溶剂对照组[(35.10±1.85)s]减少(P<0.01)。(2)CCH模型构建成功4周后TRPV1和突触素表达显著减少,而辣椒素干预后TRPV1和突触素表达显著增加。各组实验动物中均有TRPV1和突触素表达,但存在表达量的差异。假手术组、CCH组、溶剂对照组和辣椒素组各组荧光强度统计数据:TRPV1荧光强度分别为:56.18±2.66,13.88±1.37,15.08±2.59,55.15±2.12;突触素荧光强度分别为:38.83±1.85,14.36±0.84,13.96±2.94,36.91±0.81。分析后可得:与假手术组比较,CCH组TRPV1及突触素表达显著减少(P<0.05),而辣椒素组较溶剂对照组TRPV1和突触素表达显著增加(P<0.05)。其中溶剂对照组与CCH组TRPV1和突触素表达荧光强度差异无统计学意义(P>0.05)。(3)CCH可导致大鼠海马内TRPV1和突触素表达显著下降,而给予辣椒素干预后可使CCH大鼠海马内的TRPV1和突触素含量显著上升,改善突触丢失。检测不同组大鼠海马中TRPV1和突触素含量。假手术组、CCH组、溶剂对照组和辣椒素组各组TRPV1表达量为:1.00±0.00,0.73±0.66,0.75±0.61,1.05±0.82;各组突触素表达量为:1.00±0.00,0.70±0.06,0.71±0.08,1.05±0.08。经分析显示:与假手术组比较,CCH组TRPV1和突触素蛋白表达量显著下降(P<0.05),而辣椒素组较溶剂对照组TRPV1和突触素蛋白量显著增加(P<0.05)。其中溶剂对照组与CCH组TRPV1和突触素蛋白量差异无统计学意义(P>0.05)。(4)CCH大鼠海马内存在突触丢失,而给予辣椒素干预后CCH大鼠海马内突触丢失情况得到明显改善。对4组大鼠海马通过透射电镜显微镜观察其突触密度和突触后致密物厚度,假手术组、CCH组、溶剂对照组和辣椒素组各组突触超显微结构统计数据:突触密度分别为:7.33±0.58,4.33±0.58,4.67±0.58,7.67±0.58;突触后致密物厚度分别为:65.67±2.61,48.09±3.47,48.15±1.92,64.0±1.73。CCH组突触密度和突触后致密物厚度较假手术组显著下降(P<0.05),而辣椒素组突触密度和突触后致密物厚度较溶剂对照组显著增加(P<0.05)。其中溶剂对照组与CCH组差异突触密度和突触后致密物厚度无统计学差异(P>0.05)。结论:CCH模型大鼠造模后4周出现明显的情绪唤醒水平障碍和学习记忆受损等认知受损,伴随有海马组织TRPV1和突触素的表达下降,同时电镜超微结构观察到相应部位的突触密度和突触后致密物厚度下降;在给予辣椒素干预后,干预组大鼠认知功能障碍得到了明显改善,大鼠海马的TRPV1和突触素的表达均显著增加,突触超显微结构里的突触密度和突触后致密物厚度也明显增多。推测CCH模型大鼠海马突触丢失和TRPV1表达减少可能是导致实验动物认知受损的重要病理基础,辣椒素可通过激活TRPV1改善CCH导致突触丢失引发的认知功能障碍。