横断大鼠穹窿-海马伞对其海马CA3区突触形态的影响

横断大鼠穹窿-海马伞对其海马CA3区突触形态的影响 横断大鼠穹窿-海马伞对其海马CA3区突触 形态的影响 中国应用生理学杂志.2006;22(3) 横断大鼠穹窿.海马伞对其海马CA3区突触形态的影响 329 王跃春 (暨南大学医学院生理教研室,广东广州510632) 摘要目的:观察横断大鼠穹窿一海马伞对其海马突触形态的影响.:横断大鼠双侧穹窿一海马伞(FF)建立动 物模型,于手术前,后对大鼠进行迷宫检查,重点对海马CA3区多形层突触界面的结构参数进行定量.结果: 突触界面曲率减小,突触间隙宽度加大,突触后膜致密物质厚度明显变薄,穿孔性突触的比例也有不同程度降低. 结论:横断穹窿一海马伞引起海马CA3区突触形态明显改变,推测海马内Ach的正常水平对维持海马CA3区突触 界面超微结构有重要作用. 关键词:穹窿一海马伞;海马;乙酰胆碱;突触形态 中图分类号:R338.8文献标识码:A文章编号:1000—6834(2006)03一 学习记忆的脑功能定位研究表明,记忆痕迹的 贮存部位主要位于大脑皮层联络区,海马及其邻近 结构,丘脑和脑干网状结构等,其中海马结构的作用 尤为重要.从神经生化角度看,中枢神经系统内神 经递质乙酰胆碱(acetylcholine,Ach)与学习记忆关 系密切.大量研究证实,在Alzheimer病(Alzheimers disease,AD)患者的大脑皮层,海马,基底前脑等部 位存在广泛的胆碱能系统组成成分的丧失【1J.从 形态学角度来看,AD病人的齿状回颗粒层呈现突 触数密度(Nv)和突触连接带面密度(Sv)显着下 降【2J,突触界面曲率和间隙宽度加大和变宽,突触 后致密物质变薄等可塑性变化【3J.但到目前为止, 尚不清楚海马内Ach的大量丧失与其突触形态的 可塑性变化之间是否存在某种相关关系.横断动物 穹窿一海马伞可损伤NMB区胆碱能神经纤维至海 马的投射,从而破坏胆碱能功能,为此,我们通过手 术横断大鼠双侧穹窿一海马伞(FF)建立动物模型, 观察其海马内神经元突触形态的可塑性变化,从而 推测海马内Ach的正常水平对维持其突触形态的 作用. 1材料与方法 1.1动物及分组 实验用中山医科大学实验动物中心提供的SD 雄性大鼠,体重500,600g.先对所有大鼠进行迷 宫训练,筛选出达到学会的大鼠(学习记忆正常 鼠),再将其随机分成3组(n=8):(1)对照组(C); (2)横断皮层组(Cortex);(3)横断穹窿一海马伞组 (FF).建模后第12d再次进行迷宫检测. 1.2迷宫训练【4J 采用MG.2型三等分辐射状电迷宫对所有大鼠 进行训练,电刺激参数是:电压50v,延时5S.训 练时安全区内灯亮5S(条件信号)后,起步区及非安 全区即有电流通过(非条件刺激),大鼠受电击后从 起步区逃离,并最终进入安全区,完成一次回避反 应.多次重复后,建立明暗条件反射.每个实验日 对每只大鼠进行连续20次训练,每次间隔30S.以 大鼠在灯亮后10S内一次性进入安全区为正确. 记录其全天总反应时间(totalreactivetime,TRT) 及错误次数(errornumber,EN),直至达到TRT? 120ms,EN?2次,记为明暗辨别条件反射建立. 1.3穹窿一海马伞切断大鼠模型【5】的建立 经1%戊巴比妥钠(35,40mg/kgip)麻醉后, 将大鼠固定于江湾I型c立体定位仪上,常规消毒, 剪毛,正中切开头皮,暴露出颅骨,参照Paxinos和 Watson大鼠脑立体定位图谱,在前囟后2.2,2.5 mm,中线向两侧旁开1mm处,用电动开颅钻凿开 颅骨,切开硬脑膜,置自制开颅刀片于该部位脑表 面,接着降刀4.5mm,外移1mm,再降刀1mm,外 移1.5mm,上下抽刀20次,保证海马伞外缘完全离 断.为了排除横断皮层对实验所带来的影响,我们 同时设置了横断皮层(Cortex)组,即将双刃刀片置 于上述脑表面后只降刀4.5mm并外移1mm,而不 继续损伤其它部位. 1.4电镜标本的制备与观察 于动物术后第13d,随机选取Control组,FF组 *基金项目:广东省卫生系统"五个一科技兴医"(04345);国 务院侨办重点课科研基金(939506)资助项目 收稿日期:2004—12—27;修回日期:2006.03.07 作者简介:王跃春(1968一),女,安徽马鞍山人,副教授,博士 在读,主要从事老年病学的电生理研究. 330 大鼠各4只,先经左心室注射肝素0.1ml抗凝,再 依次灌人生理盐水(412)约IO0ml,2.5%戊二醛 2%多聚甲醛混合固定液(pH74,412)300ml,剥离 海马.置人4?的25%电镜专用戊二醛溶液中固定 2h,振动切片机进行垂直于海马长轴切片,片厚60 [』m,在解剖镜下选取海马CA3区多形层部位,常规 制备超薄四片,透射电镜观察每例观察三张铜网, 每张铜网随机拍摄5张照片,最终放大倍数28万 倍. 1.5体视学测量 利用TIGER细胞图像分析仪对各组(Control 组,FF组)大鼠GrayI型突触进行分析.其中突触 活性带长度与界面曲率按罗兰等的测试方法进 行,界面曲率为活性带的弧长与其相对应的弦长之 比,突触间隙采用多值平均法以减d,N量误差.突触 后膜致密物厚度一律以最厚的一点为准,最后对穿 cbinJ口:Pkysio12006;22(3 孔型突触比例进行统计 1.6统计学分析 实验数据采用平均值?标准差(?)表示.运 用SPSS100统计软件包进行统计学处理,对照组 和实验组的均数比较采用成组检验. 2结果 21迷宫检测 21.1建模前检测结果大部分大鼠经过连续4 , 5d的圳练可达到学会标准,少数延续至第6d,将 合格动物随机分组,各组结果间无碌着性差异(表 1) 2.12建模后第12d检测结果对照组大鼠和横 断皮层组大鼠TRT,EN与建摸前无显着性差异; FF组TRT,EN分别较建模前有显着性延长和增多 (P<0,05,表1). rab.1Resu1畦【JfM8zeTebeforeandafterthemodels~-ei-ebui【l(??=8) 'P<0.05t-beforemodeling 22突触界面结构参数测定结果(postsynapticdensitymateria1.PSD)厚度变薄,突触 FF组大鼠海马CA3区多形层突触数量减少,界面曲率减小,未见到明显的穿孔性突触(图1,图 且突触间隙宽度较对照组加大,突触后膜致密物2,表2). Fig.1Synapsesinhipgx)campalCA3?ofcomrolgrouprat (×28k) Fig.2SynapsesinhippoeampalCA3aI.eaofFFgroupratf× 28k) 中国应用生理学杂志,2006;22(3) Tab.2StructuralparametersofsynapticinterfaceinhippoeampalCA3area(?S,n=4) 一:Noobviousperforatedsynapses.P<0.05,P<0.Ol"UScontrol 3讨论 本实验对正常达标大鼠施行双侧穹窿一海马伞 横断术,并于术后第12天进行迷宫测试考察其记忆 能力,发现均接近或达到痴呆标准,因而从行为学角 度证明了穹窿一海马伞横断可建立痴呆动物模型. 在突触结构参数中,PSD是位于突触活动区突触后 膜下方与胞浆相连的一层致密物质.活性区长度也 即PSD的长度,在一定程度上代表了突触后致密物 的多少.PSD由细胞骨架蛋白,神经纤丝蛋白,糖 元酵解的酶类,热休克蛋白,小泡运输蛋白及离子通 道蛋白等成分组成,在突触传递方面起着举足轻重 的作用l7J,ZiffL8J认为PSD在突触后的发育及功能 活动依赖区的可塑性(包括LTP和LPD)中都有重 要意义.环境因素的刺激,如药物,训练等可引起脑 部不同区域的PSD厚度的变化.本实验中,模型组 海马神经元突触后致密物质(PSD)厚度明显降低, 虽然单个突触活性带长度没有明显变化,但因为突 触整体数量降低,总的突触活性带长度还是有所减 小,这些变化必将严重影响PSD本来的生化反应及 突触传递效率,导致大鼠认知功能的下降.突触界 面曲率的增加可扩大突触,使递质能更有效作用于 靶受体,提高信息传递的有效性;而突触间隙宽度的 增大,可使递质到达突触后膜的时间延长,并增加 递质失活的机会,从而使突触传递的效率明显下降. 本实验结果显示模型组海马神经元突触间隙增宽而 突触界面曲率半径减小,二者都导致了大鼠记忆保 持能力的下降.突触穿孔与突触结构的复杂程度有 关,穿孔现象常出现于结构复杂的大突触中,而且各 种刺激会使小突触变大L9;也有人认为PSD发生穿 孔可扩大神经递质与PSD的接触面积,从而增强突 触传递效能.总之,突触穿孔现象与突触的功能状 态有关,功能越复杂的脑区,穿孔突触的比例越多. 331 本实验中模型组大鼠穿孔性突触百分率明显减小, 这也从另一个侧面反映了胆碱能神经系统的失常可 导致突触传递效能的下降.银建军等l10_在穹隆一海 马伞切断大鼠脑内海马CA1区,皮质和Meynert核 区发现chAT免疫阳性细胞明显减少,说明胆碱能 神经的失活,不仅导致Ach的减少,同时影响了 chAT作用的敏感性,进一步加重了神经的蜕变损 伤.而本实验横断穹窿一海马伞引起了海马CA3区 突触形态明显改变,因此我们推测海马内Ach的正 常水平对维持海马CA3区突触界面超微结构并进 而使动物的认知能力处于良好状态有重要作用,但 有待于进一步证实. 本文得到了王子栋教授的支持和帮助,特此感 谢 4参考文献 [1]ScottA,LynessSA,ZarowC,eta1.Neuronlossin keycholinergicanddaminergicnucleiinAlzheimerdi— sease:ametaanalysis[J].NeurobiolAging,2003,24: 21. 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EFFECTSoFFIMBRIA/FoRNIXTRANSECTIoNoNRAT'S SYNAPTICCoNFIGURATIoNoFHIPPoCAMPUSCA3AREA WANGYue—chun (DepartmentofPhysiology,JinanUniversityMedicalCollege,Guangzhou5120632,China) ABACT Aim:Toobservetheeffectoffimbria— fornix(FF)transectiononrat'Shippocampalsynapticconfiguration.Methods:Animal modelswereproducedbytransectingrat'Sbilateralfimbria—fornix(FF).Y— typemazetestwerecarriedoutrespectivelybeforeandaf— terthemodelswerebuilt,andemphasiswaslaidonthequantitativeanalysesoftheparametersofsynapsesinthehippocampalCA3 areas.Results:Thethicknessofpostsynapticdensitymaterial,thecurvatureofsynapticinterfaceandtheoccurrenceofperforated synapsesdecreased,whilethewidthofsynapticcleftincreased.Conclusion:Fimbria— fornixtransectionresultedinevidentchangesof thesynapticconfigurationinthehippocampalCA3areasandwepresumethatthenormalAchlevelinthehippocampusplaysakey roleinmaintainingthenormalsynapticinterfaceuhrastructureofthehippocampusCA3area. KEYWORDS:Fimbria—fomixhippocampi;hippocampus;Ach;synapticconfiguration 维生素C对低硒高镉饲料饲养大鼠 肝细胞DNA的影响 段耀奎,曹文华,李爱国,赵晓光,王庆宝 (1.泰山医学院生理教研室;2.泰山医学院附属医院,山东泰安271000) 摘要目的:进一步探讨维生素c对低硒高镉饲料饲养大鼠肝细胞的影响.方法:用单细胞凝胶电泳技术分别观察了用不同硒 镉含量的饲料饲养14周后大鼠肝细胞DNA的改变.结果:高Se高CA伴高维生素c组大鼠肝细胞DNA损伤率与对照组相比无 变化;高CA高维生素c组,高Se高CA组肝细胞DNA轻度损伤;低Se高Cd高维生素c组,单纯高镉组肝细胞DNA损伤较重;低 硒并高镉组肝细胞DNA损伤最为严重.结论:低硒并高镉可在一定程度上改变肝细胞的DNA生物学特性,维生素c可以对抗 低Se并高Cd对肝细胞所致的这种变化. 关键词:硒;镉;维生素C;肝细胞;DNA KEYWORDS:selenium;cadmium;vitaminC;livercells;DNA 中图分类号:R151.1文献标识码:A文章编号:1000—6834(2006)03—0332—03 硒是人体必需的微量元素,已经证明,缺硒可以导致机 体许多器官的严重病患,如:心肌炎,肝细胞损害等ll_2J.但 近年的研究进一步表明:单纯低硒并不能致上述疾病,机体 脏器的损害可能与环境因素特别是食物中其它物质含量的 异常也密切相关,其中,高镉低维生素c可能是十分重要的 协同因素[.但低硒和高镉如何在体内协同从而造成细胞 的损害,维生素c如何抵抗低硒和高镉对机体细胞造成损伤 等诸问题至今尚未阐明-4J.本文以Wistar大鼠为对象,采用 低硒高镉及低硒高镉伴高维生素c饲料饲养建立实验动物 模型,以单细胞凝胶电泳技术观察低硒,高镉及维生素c对 大鼠肝细胞DNA的协同影响作用. 1材料与方法 1.1实验动物分组与饲养 Wistar大鼠72只,体重(70?15)g,雌雄不拘,由山东医 科大学实验动物中心提供.全部动物随机分为8组:普通饲 料对照组(control一1),本实验构成饲料对照组(control一2),病 区粮组(EG),病区粮+维生素c组(EG+vc),病区粮+适 量硒组(EG+Se),病区粮+过量硒组(EG+se客),病区粮 +适量硒组+维生素c组(EG+Se少+vc),病区粮+过量 硒组+维生素C组(EG+se多+vc). 普通饲料对照组(control一1)大鼠喂养,由山东省实验动