长期酒精暴露戒断后大鼠不同脑区突触形态结构及突触蛋白表达的变化

摘要

背景： 越来越多的证据表明，突触可塑性机制广泛参与了酒精依赖的发生发展。长期酒精使用导致了突触的形态结构可塑性变化，这种结构的改变可能代表了神经元回路的长时程适应性变化。然而直接对酒精引起的突触结构可塑性变化及其分子机制的研究仍然不多。本研究拟观察长期酒精暴露和戒断不同时段大鼠不同脑区突触超微结构和树突棘长度、密度的变化，以及相关突触调节蛋白如肌动蛋白结合蛋白cofilin、磷酸化cofilin(p-cofilin)、CDK5的表达变化，探讨酒精依赖相关的突触形态结构可塑性改变及其可能的分子生物学机制。 目的： 1.建立慢性酒精暴露的大鼠模型，观察长期酒精暴露和戒断过程中大鼠的行为学变化。 2.观察慢性酒精暴露和戒断不同时段大鼠成瘾相关脑区（前额皮质和海马）神经元突触和树突棘的形态结构变化。 3.研究慢性酒精暴露和戒断不同时段大鼠相关脑区突触调节蛋白cofilin、p-cofilin、CDK5的表达变化。 4.分析这些关键分子的特异性变化与形态结构改变的联系，探讨慢性酒精暴露导致大鼠行为学变化的神经可塑性机制。 方法： 1.雄性SD大鼠80只，随机等分为一个1个对照组和3个实验组。给实验组大鼠自由饮含低浓度乙醇（体积分数为6％）的水溶液2月，对照组大鼠正常饮自来水2月。 2.撤除酒精并进行戒断症状评分，根据评分结果分别在酒精戒断0h、戒断6h和戒断2d处死大鼠取脑组织制备样品。 3.采用透射电子显微镜观察各组大鼠相关脑区神经元突触的界面结构参数。 4.采用Golgi染色法观察各组大鼠不同脑区神经元树突棘密度和长度的变化。 5.采用免疫组织化学和western blot方法分别检测各组大鼠不同脑区突触蛋白cofilin、p-cofilin(ser3)以及CDK5的蛋白表达水平。 结果： 1.行为学结果。 本实验记录实验大鼠平均每天饮用6％酒精水溶液149.3ml/kg体重，相当于摄入纯酒精7.2 g/kg体重，整个实验过程中每天的饮酒量变化不大。实验前对照组大鼠体重(184.5±17.99)g与饮酒组大鼠体重(185.7±16.76)g比较无显著差异(P=0.87)。至实验结束时，饮酒组大鼠体重(452.5±39.26)g与对照组大鼠体重(447.9±36.85)g相比较无显著差异（P=0.77）。 大鼠在饮酒期间较为温顺，不易激惹，攻击性行为较少;酒精撤除后，大鼠出现理毛、打喷嚏、易激惹、尾巴强直、低头拱背、听源性癫痫发作强度增加。其酒精戒断症状评分在戒断后2-48h时均显著高于对照组大鼠，其中在6h达到最高(13.60±1.51)。 2.突触界面结构参数。 在大鼠前额皮质，戒断0h组、戒断6h组、戒断2d组突触活性区长度分别为(223.70±18.43) nm、(217.87±17.57) nm和(229.08±14.97) nm，与对照组突触活性区长度(331.66±13.15) nm相比均减小，差异有统计学意义（P＜0.01）。戒断0h组、戒断2d组突触致密物厚度分别为(46.44±6.93) nm和(46.08±6.05)nm，与对照组突触致密物厚度(57.24±6.06) nm相比均显著减小（P＜0.05）;戒断6h组突触致密物厚度(44.68±6.34) nm与对照组相比显著减小（P＜0.01)。突触间隙宽度和突触界面曲率在各组之间均无显著差异（P＞0.05）。 在大鼠海马，戒断0h组、戒断2d组突触活性区长度分别为(269.16±28.25)nm和(270.42±28.77) nm，与对照组突触活性区长度(313.90±32.53) nm相比均减小，差异有统计学意义（P＜0.05);戒断6h组突触活性区长度为(257.76±27.46)nm，与对照组突触活性区长度相比显著减小（P＜0.01）。戒断0h组、戒断6h组突触致密物厚度分别为(56.20±10.88) nm和(54.38±10.70) nm，与对照组突触致密物厚度(72.92±12.89) nm相比均显著减小（P＜0.05);戒断2d组突触致密物厚度(58.04±10.63) nm与对照组相比无显著差异（P＞0.05）。突触间隙宽度和突触界面曲率在各组之间均无显著差异（P＞0.05）。 3.树突棘的密度和长度。 在大鼠前额皮质，戒断0h组树突棘密度(0.974±0.084)/μm较对照组树突棘密度(0.933±0.089)/μ m显著增加（P＜0.05）;戒断6h组树突棘密度(0.987±0.082)/μ m较对照组树突棘密度显著增加（P＜0.01）;戒断2d组树突棘密度(0.956±0.081)/μm较对照组树突棘密度无显著差异（P＞0.05）。戒断0h、戒断6h、戒断2d组树突棘平均长度分别为(1.427±0.142)μm、(1.482±0.150)μ m和(1.471±0.152)μm，较对照组树突棘平均长度(1.276±0.113)μ m相比均显著增加（P＜0.01）。 在大鼠海马，戒断0h、戒断6h、戒断2d组树突棘密度分别为(0.919±0.098)/μ m、(0.922±0.082)/μ m和(0.914±0.093)/μ m，较对照组树突棘密度(0.906±0.101)/μ m相比均无显著差异（P＞0.05）。戒断0h、戒断6h、戒断2d组树突棘平均长度分别为(1.362±0.149)μ m、(1.398±0.147)μ m和(1.387±0.142)μm，较对照组树突棘平均长度(1.273±0.130)μ m相比均显著增加（P＜0.01)。 4.蛋白表达检测结果。 在大鼠前额皮质，戒断0h组cofilin表达水平较对照组显著降低（P＜0.01)，戒断6h组cofilin表达水平较对照组显著升高（P＜0.01），戒断2d组cofilin表达水平较对照组无显著变化。戒断0h、戒断2d组p-cofilin表达水平较对照组无显著变化，戒断6h组p-cofilin表达水平较对照组显著升高（P＜0.01)。戒断0h组cdk5表达水平较对照组无显著变化，戒断6h、戒断2d组cdk5表达水平较对照组显著升高（P＜0.01）。 在大鼠海马，戒断0h组cofilin表达水平较对照组显著降低(P＜0.01)，戒断6h、戒断2d组cofilin表达水平较对照组无显著变化。戒断0h组p-cofilin表达水平较对照组显著升高（P＜0.05），戒断6h组p-cofilin表达水平较对照组无显著变化，戒断2d组p-cofilin表达水平较对照组显著降低（P＜0.01）。戒断0h、戒断6h、戒断2d组cdk5表达水平较对照组均显著升高（P＜0.01）。 结论： 1.长期酒精暴露和戒断导致大鼠前额皮质和海马神经元突触活性区长度与突触致密物厚度的下降，而在戒断各个时间点无相应变化。 2.长期酒精暴露和戒断导致大鼠前额皮质树突棘密度和树突棘长度增加，导致大鼠海马区树突棘长度增加。 3.长期酒精暴露和戒断改变了大鼠前额皮质和海马区相关突触蛋白如肌动蛋白结合蛋白cofilin、p-cofilin以及CDK5的表达。 4.长期酒精作用可能通过改变相关突触蛋白的表达引起突触和树突棘的形态结构发生改变，进而影响了相关行为学反应。

目录

声明

摘要

前言

1 酒精依赖与相关脑区突触可塑性

2 长期酒精作用与突触及树突棘的形态结构变化

3 长期酒精作用调节突触结构可塑性的分子机制

材料和方法

1 实验材料

2 实验方法

结果

1 饮酒期间大鼠每天饮酒量和体重变化

2 撤除酒精后大鼠戒断症状评分

3 长期酒精暴露和戒断对大鼠不同脑区神经元突触界面结构的影响

4 长期酒精暴露和戒断对大鼠不同脑区神经元树突棘密度和长度的影响

5 长期酒精暴露和戒断对大鼠不同脑区cofilin、p-cofilin、cdk5蛋白表达的影响(免疫组化结果)

6 长期酒精暴露和戒断对大鼠不同脑区cofikin、p-cofilin、cdk5蛋白表达的影响(Western blot结果)

讨论

1 长期饮酒后实验大鼠的行为学改变

2 大鼠不同脑区突触和树突棘的结构变化

3 大鼠不同脑区相关突触蛋白的表达变化

4 本研究的不足之处及展望

小结

参考文献

综述 酒精依赖与突触形态结构可塑性

中英文词汇对照表

攻读学位期间发表文章情况

致谢

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