利用DREADDs技术提高大脑皮质神经元电活动对轻度脊髓挫裂伤小鼠轴突髓鞘再生及运动功能恢复的影响

摘要

目的 观察利用特定药物激活特定受体(DREADDs)技术提高大脑皮质神经元电活动对轻度脊髓损伤(SCI)小鼠轴突髓鞘再生及运动功能恢复的影响.方法 成年雄性C57/BL小鼠33只,皮质定向注射携带激活型DREADDs受体的腺相关病毒[AAV-hM3D(Gq)-mCitrine].随机分为假手术组、SCI组与激活组,每组11只.假手术组不损伤脊髓,SCI组与激活组制备SCI脊髓损伤模型,2周后,激活组腹腔注射1 mg/(kg·d)N-氧化氯氮平(CNO)以激活皮质神经元电活动,假手术组与SCI组腹腔注射等量生理盐水,1次/d,持续4周后灌注取材.采用免疫组织化学方法检测病毒感染情况以及神经元原癌基因(cFos)和髓鞘碱性蛋白(MBP)的表达;采用透射电镜观察背侧皮质脊髓束髓鞘化的程度;采用旷场试验BMS评分及不规则水平楼梯评估小鼠运动功能恢复情况.结果 免疫荧光染色证实腺相关病毒成功感染皮质锥体神经元,三组GFP标记的腺相关病毒转染神经元细胞数量差异无统计学意义(P>0.05).激活组小鼠皮质神经元cFos表达量明显增加,与SCI组和假手术组相比,差异有统计学意义(P<0.001);在脊髓损伤中心,激活组与假手术组轴突的MBP表达量明显高于SCI组,差异有统计学意义(P<0.001);透射电镜观察显示,激活组G-ratio值明显低于SCI组,差异有统计学意义(P<0.001);BMS评分结果显示,腹腔注射1、2、4周,三组BMS评分差异无统计学意义(P>0.05);不规则水平楼梯试验评估发现,腹腔注射2周,激活组与SCI组的错误率降低,且激活组的错误率明显低于SCI组(P<0.001);腹腔注射4周,激活组与SCI组的错误率持续下降,且激活组的错误率明显低于SCI组(P<0.001).结论 利用DREADDs技术提高大脑皮质神经元电活动能有效促进轻度脊髓挫裂伤后小鼠轴突的髓鞘再生及其技巧性运动功能的恢复.