雙眼形覺剝奪成年大鼠視皮層可塑性與CSPGs和tPA表達(dá)關(guān)系的研究.pdf

1、人類和哺乳動物出生后，視覺系統(tǒng)能根據(jù)周圍的視覺環(huán)境調(diào)整和改變與生俱有的神經(jīng)聯(lián)系和突觸結(jié)構(gòu)，這一改變發(fā)生的最敏感時期，稱為視皮層可塑性關(guān)鍵期。以往的研究認(rèn)為，只有在關(guān)鍵期內(nèi)弱視才能得到有效治療，一旦錯過則成年期殘留的弱視不能得到恢復(fù)。但目前的研究與臨床觀察使這一觀點越來越受到質(zhì)疑，許多基礎(chǔ)和臨床研究發(fā)現(xiàn)，成年動物的視皮層可塑性是被抑制而非完全消失，在一些特定的情況下可被“再激活”。
　　在臨床觀察中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)單眼弱視的成年人，其健眼因

2、疾病或外傷失明后，弱視眼的最佳矯正視力會逐漸提高，甚至可以接近正常，說明人類的成年弱視有治愈的可能。而通過動物研究，更是使用多種方法使成年大鼠視皮層恢復(fù)了可塑性。2002年，Pizzorusso等使用chABC酶降解成年期大鼠視皮層內(nèi)硫酸軟骨素蛋白多糖(chondroitin sulphate proteoglycans，CSPGs)，首次成功恢復(fù)了成年期大鼠視皮層可塑性，并聯(lián)合健眼反剝奪使成年大鼠弱視眼的視力恢復(fù)正常，首次證實了成年期

3、大鼠視皮層可塑性可被“再激活”。隨后，其他學(xué)者通過成年大鼠10天黑暗飼養(yǎng)、豐富環(huán)境法、服用5-羥色胺攝取抑制劑和降低皮層內(nèi)抑制功能等方法，均成功恢復(fù)成年期大鼠視皮層可塑性，這些事實均說明成年期大鼠視皮層可塑性并未完全消失，而是被抑制，通過某些特定的方法，成年期視皮層可塑性可被“再激活”。本實驗室以往的研究發(fā)現(xiàn)，雙眼形覺剝奪可以抑制大鼠γ-氨基丁酸(γ-amino butyric acid，GABA)能抑制性突觸傳遞功能發(fā)育，減弱成年大鼠

4、視皮層內(nèi)神經(jīng)元抑制性突觸傳遞的強(qiáng)度，調(diào)節(jié)視皮層抑制性和興奮性神經(jīng)遞質(zhì)受體的重新表達(dá)和分布。然而，雙眼形覺剝奪所致的對GABA抑制環(huán)路功能的減弱是通過什么途徑進(jìn)行的，尚未進(jìn)行進(jìn)一步研究。以往的研究發(fā)現(xiàn)，以CSPGs聚集為主要構(gòu)成的神經(jīng)元周圍網(wǎng)絡(luò)(perineuronal net，PNNs)的成熟可以促進(jìn)GABA抑制性環(huán)路功能的成熟，降解PNNs恢復(fù)成年大鼠視皮層可塑性后，視皮層內(nèi)GABA能神經(jīng)元對其靶細(xì)胞的抑制性功能降低，說明PNNs的減

5、少是導(dǎo)致GABA環(huán)路抑制功能下降的原因之一。那么雙眼形覺剝奪模型所致的GABA抑制性環(huán)路的功能降低是否是由于PNNs的減少所導(dǎo)致的呢？
　　組織型纖溶酶原激活劑(tissue-type plasminogen activator，tPA)是一種絲氨酸蛋白水解酶，是CSPGs天然的降解因子。以往的研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠視皮層可塑性關(guān)鍵期內(nèi)，單眼剝奪后，剝奪眼對側(cè)視皮層內(nèi)tPA的活性增高，說明異常的視覺環(huán)境可以影響tPA的活性。那么雙眼形覺

6、剝奪模型能不能對視皮層內(nèi)tPA的活性產(chǎn)生影響呢？結(jié)合上述內(nèi)容我們提出假設(shè)：成年大鼠雙眼形覺剝奪后，視皮層內(nèi)tPA活性增高，使CSPGs降解增多，減少PNNs的表達(dá)，“再激活”成年大鼠視皮層可塑性。
　　為此，本實驗采用以下方法驗證此假設(shè)：
　　1、采用圖形視覺誘發(fā)電位的方法，記錄視覺發(fā)育可塑性關(guān)鍵期結(jié)束前后，視皮層可塑性的變化以及視皮層可塑性結(jié)束的時間，然后予以行雙眼形覺剝奪，記錄不同剝奪時間對視皮層可塑性的影響，確定能穩(wěn)定

7、激活成年大鼠視皮層可塑性的時間。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：(1)正常出生后5周以內(nèi)的大鼠，短期3天單眼剝奪即可造成視皮層眼優(yōu)勢的移動，說明大鼠視皮層存在可塑性。(2)正常出生后6周大鼠，短期3天單眼剝奪，不能使眼優(yōu)勢發(fā)生移動，說明大鼠視皮層可塑性被抑制。(3)予以7周大鼠雙眼形覺剝奪14天，短期3天單眼剝奪可以使視皮層眼優(yōu)勢發(fā)生移動，說明雙眼形覺剝奪14天可以穩(wěn)定的再激活成年期大鼠視皮層可塑性。(4)在后面兩部分實驗，將采用出生后7周大鼠行雙眼形覺剝奪

8、14天作為雙眼形覺剝奪視皮層可塑性再激活組模型。
　　2、采用免疫熒光組織化學(xué)、免疫蛋白印跡和酶聯(lián)免疫吸附法，檢測在視皮層可塑性關(guān)鍵期前后，及行雙眼形覺剝奪14天組大鼠視皮層內(nèi)tPA的表達(dá)及活性變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：(1)大鼠出生后1周，視皮層內(nèi)僅有少量表達(dá)及活性，睜眼后其表達(dá)及活性明顯升高，說明tPA的表達(dá)具有視覺經(jīng)驗依賴性。(2)在視皮層可塑性關(guān)鍵期高峰期以內(nèi)，視皮層內(nèi)tPA的表達(dá)及活性均較高，但到了關(guān)鍵期末和成年期，其表達(dá)及活性明

9、顯降低，說明其參與了視皮層可塑性，且與視皮層可塑性的終止有關(guān)。(3)雙眼形覺剝奪組大鼠視皮層內(nèi)的tPA表達(dá)和活性與同周齡及關(guān)鍵期結(jié)束前相比均升高，說明雙眼形覺剝奪對視皮層內(nèi)tPA的表達(dá)和活性均有影響。
　　3、采用免疫熒光組織化學(xué)雙重標(biāo)記技術(shù)，雙重標(biāo)記視皮層可塑性關(guān)鍵期前后及行雙眼形覺剝奪14天組大鼠視皮層內(nèi)tPA和CSPGs的表達(dá)變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：(1)大鼠出生后1周，視皮層內(nèi)未見CSPGs表達(dá)，睜眼后開始出現(xiàn)，隨年齡增長逐漸增加

10、，說明視皮層內(nèi)CSPGs的表達(dá)受到視覺經(jīng)驗和年齡因素影響，與視皮層可塑性的終止有關(guān)。(2)雙眼形覺剝奪組大鼠視皮層內(nèi)CSPGs與同周齡大鼠及關(guān)鍵期結(jié)束前大鼠相比，其表達(dá)明顯降低，說明雙眼形覺剝奪對視皮層可塑性的影響與CSPGs有關(guān)。(3)大鼠視皮層內(nèi)tPA和CSPGs雙標(biāo)陽性細(xì)胞隨年齡增加逐漸增多，說明隨著年齡增加，tPA對CSPGs水解降低，使CSPGs表達(dá)增多，參與了視皮層可塑性關(guān)鍵期的終止。(4)雙眼形覺剝奪組大鼠與成年大鼠及關(guān)鍵

11、期結(jié)束前大鼠相比，視皮層內(nèi)tPA和CSPGs雙標(biāo)陽性細(xì)胞明顯降低，說明雙眼形覺剝奪可增加視皮層內(nèi)tPA的表達(dá)和活性，對CSPGs降解增多，減少皮層內(nèi)PNNs的形成，是“再激活”成年大鼠視皮層可塑性的途徑之一。
　　本研究得到以下結(jié)論：
　　1、BFD可成功再激活成年大鼠視皮層可塑性，形覺剝奪和光覺剝奪一樣可以終身增強(qiáng)其眼優(yōu)勢可塑性；
　　2、BFD14天可以使成年大鼠視皮層內(nèi)tPA的表達(dá)和活性增加，加強(qiáng)對CSPGs的降