慢性脑缺血大鼠海马CA1区锥体细胞树突形态学变化及树突棘密度的研究

摘要

目的和背景：
　　 慢性脑缺血是一种比较常见的病理状态,多伴发于脑动脉硬化、Alzheimer病、血管性痴呆、动静脉畸形和Binswanget病等多种脑血管疾病的病理过程中,临床上以进展性认知功能损伤及神经功能障碍为主要表现。海马是大脑边缘系统的一个重要的组成部分,参与许多高级神经活动、行为反射、内脏活动、调节生物节律及内分泌等机能的整合作用,并主要与学习、记忆功能有着密切的关系[1],尤其是海马CA1区锥体细胞承载着信息的强化、加工和传递功能。由于海马区血管构筑的独特性及细胞高度有序的板层构筑等原因,使其成为脑内对缺血、缺氧最敏感的区域[2]。
　　 树突是神经元胞体延伸出来多个细长呈放射状的突起,是信息接收的重要区域,具有整合突触传递的功能。树突表面有众多内含肌动蛋白的小突起,称树突棘,其作为大部分兴奋性突触的后膜,是突触形成的具体位点。树突的分支、伸展长度及树突棘的数目均可扩大神经细胞接受刺激的表面积,在神经元信息传递、加工和整合过程中起着至关重要的作用。因此,海马锥体细胞树突的形态及树突棘结构的可塑性被认为是学习和记忆的细胞基础。
　　 既往众多研究表明急性脑缺血可导致海马CA1区锥体细胞的一系列损伤性改变,造成树突及树突棘不同程度的损伤,但慢性脑缺血中是否存在同样的损伤性变化,其损害程度及其随时间的变化关系等仍不十分清楚。本实验通过对SD大鼠进行永久性双侧颈总动脉结扎(two-vessel occlusion,2VO)[3][4],建立慢性脑缺血模型,经快速灌注Golgi染色,光镜下观察大鼠海马CA1区树突形态及树突棘密度的变化,探讨慢性脑缺血对海马CA1区损伤的细胞机制及其对学习记忆功能的影响。
　　 材料和方法：
　　 健康SD大鼠30只,雌雄不限,6月龄,体重320～350g,随机分为模型组和假手术组,每组15只。每组又分为2周、4周、8周三个时间点进行观察。对模型组大鼠进行双侧颈总动脉永久性结扎以制备慢性脑缺血模型。分别于2周,4周,8周通过Morris水迷宫实验对各组大鼠进行行为学评价,并筛选造模成功大鼠。水迷宫实验后对模型组及假手术组大鼠行断头取脑,分别进行Golgi染色,并在光镜下观察海马CA1区锥体细胞树突的分支、长度及树突棘密度变化。
　　 结果：
　　 1.行为学评价结果:与假手术组相比,模型组大鼠2周即出现逃避潜伏期显著延长(P＜0.05),穿越平台数显著减少(P＜0.01),此变化趋势持续到8周,并于8周表现更加显著,提示模型组大鼠学习记忆功能受损,出现一定的认知功能障碍。模型组大鼠随着缺血时间延长,认知功能障碍显著性加重。
　　 2.树突分支、长度及棘密度的结果:与假手术组相比,4周、8周模型组树突的分支及长度显著减少(P＜0.01),各周模型组树突棘的密度均有显著减少(P＜0.01)；模型组内随着缺血时间延长,树突的分支及长度、树突棘密度均显著减少(P＜0.05)。
　　 结论：
　　 1.慢性脑缺血可导致大鼠行为学上长期的学习和记忆能力障碍,并随着缺血时间延长,认知功能障碍显著性加重。
　　 2.慢性脑缺血可引起大鼠海马CA1区锥体细胞树突的分支及长度、树突棘密度的显著减少,造成树突及树突棘损伤性变化,从而构成进展性认知功能障碍的病理生理学基础。