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1、次聲是指頻率為0.0001~20Hz范圍內(nèi)的聲波,其廣泛存在于人類生存的環(huán)境中,具有穿透能力強(qiáng)、衰減小的特點(diǎn)。次聲對(duì)人體的原發(fā)性作用機(jī)制是生物共振,大量研究結(jié)果表明,次聲作用于人體和動(dòng)物可產(chǎn)生一系列生物效應(yīng),其中中樞神經(jīng)神經(jīng)系統(tǒng)是次聲的敏感部位。以往研究發(fā)現(xiàn)一定參數(shù)次聲作用可引起動(dòng)物學(xué)習(xí)、記憶功能下降,可能與海馬神經(jīng)元的損傷有關(guān),隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng),強(qiáng)度的增加,損傷逐漸加重,但作用一定時(shí)間后,損傷會(huì)降低,說(shuō)明腦組織對(duì)次聲作用產(chǎn)生了適應(yīng)性
2、,而且次聲停止作用后,隨時(shí)間延長(zhǎng)各損傷指標(biāo)逐漸恢復(fù),說(shuō)明不同參數(shù)(8Hz/16Hz,90-130dB)的次聲作用一定時(shí)間引起機(jī)體的損傷是可逆的,有關(guān)次聲性腦損傷后大鼠腦組織自我修復(fù)功能的研究國(guó)內(nèi)外尚未見報(bào)道。
神經(jīng)干細(xì)胞(neural stem cells,NSCs)是指中樞神經(jīng)系統(tǒng)中具有自我更新能力并且能夠分化產(chǎn)生成熟腦細(xì)胞(包括神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞)的多潛能細(xì)胞。成年哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中存在兩個(gè)NSCs聚集
3、區(qū):側(cè)腦室的腦室下區(qū)(Subventricular zone,SVZ)和海馬齒狀回的顆粒下層(Subgranular zone,SGZ)。各種腦損傷包括腦缺血能激活腦內(nèi)“靜息”的神經(jīng)干細(xì)胞,并促進(jìn)其增殖、遷移和分化,新生成的神經(jīng)元能部分替代和修復(fù)損傷的神經(jīng)元,從而在一定程度上改善缺損的神經(jīng)功能。所以我們認(rèn)為次聲性腦損傷也會(huì)引起神經(jīng)干細(xì)胞的增殖遷移能力增強(qiáng),參與受損神經(jīng)的修復(fù),從而導(dǎo)致次聲作用后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)動(dòng)物腦組織損傷程度逐漸降低。<
4、br> 巢蛋白(Nestin)屬于第Ⅵ類中間絲蛋白,是哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)先祖細(xì)胞中一種主要的細(xì)胞骨架蛋白,主要在胚胎期神經(jīng)前體細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞一過性表達(dá)。巢蛋白表達(dá)的時(shí)空順序與前體細(xì)胞朝終末分化方向發(fā)育為成熟細(xì)胞的過程相匹配;腦缺血、創(chuàng)傷以及理化等因素造成的損傷可誘導(dǎo)其重新表達(dá)。是目前識(shí)別神經(jīng)干細(xì)胞的重要標(biāo)志蛋白,已被廣泛應(yīng)用來(lái)標(biāo)記神經(jīng)干細(xì)胞。并且巢蛋白可作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷時(shí)最早、快速應(yīng)答的敏感標(biāo)志物,可能與神經(jīng)細(xì)胞的修復(fù)有關(guān)。
5、> 神經(jīng)細(xì)胞粘附分子(neural cell adhesion molecule,NCAM)是一類調(diào)節(jié)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間粘附作用的膜表面糖蛋白,多聚唾液酸(polysiali cacid,PSA)可與NCAM特異結(jié)合,調(diào)節(jié)細(xì)胞間的相互作用。PSA的增加可以降低細(xì)胞間的粘附力,便于神經(jīng)的生長(zhǎng)以及結(jié)構(gòu)的重塑。實(shí)驗(yàn)證實(shí),在神經(jīng)生長(zhǎng)發(fā)育以及受損階段,腦中有大量PSA-NCAM表達(dá),提示其參與了神經(jīng)的發(fā)育以及損傷后的修復(fù)。而且大量的
6、研究表明,PSA-NCAM在NSCs的遷移過程中扮演著重要角色,直接反映NSCs的遷移能力。
本實(shí)驗(yàn)采用第四軍醫(yī)大學(xué)在中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所和航天工業(yè)總公司第41所的指導(dǎo)和協(xié)作下建成的、聲源為電動(dòng)揚(yáng)聲器的次聲壓力倉(cāng)系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)。輸出參數(shù)為16Hz,90dB/130dB,每天大鼠暴露于次聲倉(cāng)2h,分別作用1、7、14、21d,于次聲結(jié)束后不同時(shí)間取腦進(jìn)行免疫組織化學(xué)(抗生物蛋白——生物素——過氧化物酶復(fù)合物法,ABC)染色,觀察
7、各組大鼠海馬巢蛋白以及多聚唾液酸神經(jīng)細(xì)胞粘附分子的表達(dá)情況,探討次聲作用對(duì)大鼠海馬神經(jīng)干細(xì)胞增殖與遷移能力的影響。
結(jié)果發(fā)現(xiàn):
?。?)168只SD大鼠隨機(jī)分為16Hz,130dB次聲作用組(n=120)、16Hz,90dB次聲作用組(n=24)以及對(duì)照組(n=24)。次聲作用組大鼠暴露于16Hz,130dB和90dB的次聲,2h/d,分別作用1、7、14和21d。16Hz,130dB組在次聲作用結(jié)束后又分為結(jié)束當(dāng)日、
8、恢復(fù)7d、14d、21d和28d后組,取腦進(jìn)行巢蛋白(Nestin)免疫組化染色,結(jié)果顯示:①130dB組從作用1d開始大鼠海馬中Nestin陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量開始增加,隨著作用次數(shù)增加而增多,14d達(dá)到高峰,21d下降,但仍然高于對(duì)照組;90dB組大鼠各時(shí)間點(diǎn)Nestin表達(dá)均比130dB組弱。②次聲停止作用后,130dB組大鼠海馬Nestin表達(dá)于恢復(fù)7d達(dá)到高峰,其后表達(dá)逐漸下降,28d達(dá)最低值。
(2)96只SD大鼠隨機(jī)分為
9、16Hz,130dB次聲作用組和對(duì)照組,將次聲作用組大鼠暴露于16Hz,130dB的次聲,2h/d,分別作用1、7、14和21d,采用免疫組織化學(xué)染色方法觀察次聲作用后不同時(shí)間點(diǎn)及暴露結(jié)束后即日、7d和14d大鼠海馬PSA-NCAM的表達(dá)情況。研究發(fā)現(xiàn):從次聲作用1d開始大鼠海馬PSA-NCAM陽(yáng)性染色開始增加,連續(xù)作用14d達(dá)到高峰,21d有所降低,但仍高于對(duì)照組,次聲停止作用后,海馬PSA-NCAM表達(dá)逐漸下降,14d后達(dá)最低值,但
10、仍高于對(duì)照組。
以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示,16Hz,90dB/130dB次聲作用,可引起大鼠海馬Nestin和PSA-NCAM表達(dá)增加,而且隨著次聲的強(qiáng)度增加,作用次數(shù)的增多,大鼠海馬Nestin和PSA-NCAM表達(dá)也逐漸增高,至14d達(dá)到高峰。由于神經(jīng)干細(xì)胞增殖后會(huì)遷移到受損部位分化成新的神經(jīng)元,部分替代和修復(fù)受損的神經(jīng)元,維護(hù)神經(jīng)功能,此時(shí)的損傷導(dǎo)致增殖的神經(jīng)干細(xì)胞數(shù)目大量增多。14d后Nestin、PSA-NCAM表達(dá)開始降低
11、,可能由于次聲作用14d后一部分神經(jīng)干細(xì)胞分化形成新的神經(jīng)元以修復(fù)受損神經(jīng),從而減輕了次聲性腦損傷的程度,導(dǎo)致增殖和遷移的神經(jīng)干細(xì)胞數(shù)目也大大減低,這也許是造成實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腦組織對(duì)次聲多次作用產(chǎn)生適應(yīng)性的原因之一。次聲停止作用后,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),受損程度逐漸降低,Nestin與PSA-NCAM表達(dá)逐漸下降,神經(jīng)干細(xì)胞增殖與遷移能力也逐漸降低,說(shuō)明其參與了次聲后腦損傷的修復(fù)機(jī)制。本實(shí)驗(yàn)闡述了次聲損傷后的修復(fù)機(jī)制,為以后更好的防護(hù)次聲提供了新的
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