適度運動對周圍神經(jīng)損傷后脊髓突觸可塑性變化的作用研究.pdf

1、[研究背景]外周神經(jīng)損傷后可導致中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)環(huán)路發(fā)生廣泛的變化。在全球每年成千上萬例的外周神經(jīng)損傷病例中，只有不到10％的病人可以完全地恢復功能。外周神經(jīng)損傷后，在相應的運動神經(jīng)元胞體以及樹突周圍所投射的突觸會發(fā)生大量退行性改變，這種現(xiàn)象被稱為“突觸剝離”。一般來說，突觸剝離是是不可逆的，即使外周軸突成功地發(fā)生了再生或者肌肉纖維的再支配效應發(fā)揮了作用。突觸剝離，或者說突觸的退行性改變，被公認為是臨床上功能恢復差的重要原因。能影

2、響突觸剝離的治療可以改善外周神經(jīng)損傷后的功能恢復。在本實驗中，我們主要是研究作為一種可能的治療方法，適度運動在突觸剝離和退行性改變中的作用及其機制。
　　運動，對突觸剝離有十分顯著的作用。如果完全離斷小鼠坐骨神經(jīng)，同時讓小鼠接受兩周左右的適度跑步運動，突觸剝離和退行的現(xiàn)象會發(fā)生消失?；诖隧楊A實驗研究，假設(shè)適度運動可以影響外周神經(jīng)損傷后脊髓環(huán)路中的脊髓可塑性。在本研究中，就是想進一步探討現(xiàn)象背后的機制，試圖通過設(shè)計的實驗來進一步闡

3、述原理。
　　突觸剝離是很多神經(jīng)退行性疾病早期的一個重要標志。在很多中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病中（諸如阿爾茨海默病、帕金森綜合癥、亨廷頓舞蹈癥等），投射在中樞神經(jīng)元周圍的突觸發(fā)生了廣泛地剝離。這些突觸退行性改變的機制已被大量研究，且提出了不少可能的理論。因此，諸如可以影響外周神經(jīng)損傷后的突觸剝離現(xiàn)象的適度運動作為一種類似的治療方法，是否存在著和中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元退行性改變相類似的機制呢？這都有待本實驗的進一步研究。
　　[目的]

4、
　　(1)觀測坐骨神經(jīng)橫斷損傷后，投射在脊髓前角運動神經(jīng)元周圍突觸的表達情況;設(shè)計各實驗組，探討坐骨神經(jīng)損傷后，適度運動對突觸剝離現(xiàn)象及突觸退行性改變的影響;
　　(2)選取不同基因型小鼠，分別是野生型小鼠(WT)、運動神經(jīng)元腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)敲除型(BDNF KO)小鼠，觀察BDNF在運動對坐骨神經(jīng)橫斷傷后突觸恢復再生過程中的具體作用及相關(guān)機制;
　　(3)選取不同基因型小鼠，分別是野生型小鼠(WT)、

5、RNA結(jié)合蛋白ZBP-1敲除型(ZBP1 KO)小鼠，觀察ZBP1在運動對坐骨神經(jīng)橫斷傷后突觸恢復再生過程中的具體作用;
　　[方法](1)建立小鼠坐骨神經(jīng)橫斷傷模型;(2)向小鼠腓腸肌和脛骨前肌注射熒光標記的霍亂毒素以逆行標記運動神經(jīng)元;(3)比較不同組小鼠術(shù)后脊髓前角運動神經(jīng)元周圍投射的突觸的表達情況（分別是完整的野生型小鼠、坐骨神經(jīng)損傷+不運動組、坐骨神經(jīng)損傷+持續(xù)兩周跑步運動組），取L3-L5段脊髓行行系統(tǒng)連續(xù)冰凍切片;(

6、4)比較不同組小鼠術(shù)后脊髓前角運動神經(jīng)元周圍投射的突觸的表達情況（分別是完整的野生型WT小鼠、BDNF KO組、WT坐骨神經(jīng)損傷+不運動組、WT坐骨神經(jīng)損傷+持續(xù)兩周跑步運動組、BDNF KO坐骨神經(jīng)損傷+不運動組、BDNFKO坐骨神經(jīng)損傷+持續(xù)兩周跑步運動組），取L3-L5段脊髓行行系統(tǒng)連續(xù)冰凍切片;(5)比較不同組小鼠術(shù)后脊髓前角運動神經(jīng)元周圍投射的突觸的表達情況（分別是完整的野生型WT小鼠、ZBP1KO組、WT坐骨神經(jīng)損傷+不運動

7、組、WT坐骨神經(jīng)損傷+持續(xù)兩周跑步運動組、ZBP1KO坐骨神經(jīng)損傷+不運動組、ZBP1KO坐骨神經(jīng)損傷+持續(xù)兩周跑步運動組），取L3-L5段脊髓行行系統(tǒng)連續(xù)冰凍切片;
　　[結(jié)果]
　　(1)外周神經(jīng)損傷后，投射在運動神經(jīng)元周圍的突觸數(shù)目會顯著性下降，突觸會發(fā)生較大程度的剝離和退行性的改變;適度運動，可以使外周神經(jīng)損傷后的運動神經(jīng)元周圍投射的突觸修復再生，從而抑制外周神經(jīng)損傷后脊髓背角運動神經(jīng)元周圍突觸剝離和退行;
　

8、　(2)缺乏BDNF，適度跑步運動不能促進損傷的運動神經(jīng)元周圍的突觸修復再生;神經(jīng)元性的BDNF在受損傷的運動神經(jīng)元周圍突觸修復再生發(fā)揮重要作用;膠質(zhì)源性的BDNF也參與了受損運動神經(jīng)元周圍突觸修復再生過程;
　　(3)初級感覺神經(jīng)元DRG中軸突蛋白ZBP-1的合成與運輸參與了適度運動對投射在損傷運動神經(jīng)元周圍的突觸剝離的影響;在RNA結(jié)合蛋白ZBP-1基因敲除小鼠上，運動不能導致受損傷運動神經(jīng)元周圍投射的突觸修復再生;BDNF結(jié)

9、合特異性TrkB受體激活下游信號轉(zhuǎn)導通路在適度運動對外周神經(jīng)離斷損傷后脊髓突觸修復再生過程中發(fā)揮了十分重要的作用;
　　[結(jié)論]外周神經(jīng)損傷后，投射于脊髓背角運動神經(jīng)元周圍的突觸發(fā)生了顯著性的剝離和退行性改變。適度運動可以使投射于外周神經(jīng)損傷后運動神經(jīng)元周圍的突觸大量修復再生;神經(jīng)元腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)是突觸修復再生中的一個必須具備的分子，這種作用很有可能是BDNF與其TrkB受體結(jié)合激活下游信號轉(zhuǎn)導通路以及通過合成RN