帕金森病模型大鼠海馬mG luR5的表達變化及意義1)

騫 健,張巧俊

帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一種漸進性發展的神經變性疾病,它不僅表現為嚴重的運動功能障礙,而且常伴有情感障礙,認知及記憶功能方面的障礙。海馬與學習記憶的關系極為密切,長時程增強(LTP)是突觸部位傳遞效能增強的一種現象,是突觸可塑性的表現形式,可能是學習和記憶的電生理指標,而LTP的產生需要突觸前后成分的共同參與,即一般依賴于邊緣系統,LTP是行為學習的神經元機制,以往研究多認為海馬離子型谷氨酸受體(iG lu Rs)與LTP的誘導有關,而海馬的代謝型谷氨酸受體(mG luRs)在學習記憶中作用不明確。近年來國內外神經生理領域研究的最新進展發現海馬mG luRs也參與學習、記憶的神經機制。

本實驗通過免疫細胞化學方法對多克隆抗體mG luR5在帕金森病模型鼠海馬各區表達變化的研究,探討海馬突觸傳遞長時程增強(LTP)可能的誘導機制,以及與學習記憶的關系。

1 材料與方法

1.1 動物模型與分組 SD雄性大鼠30只,體重220 g～250 g,由西安交通大學醫學院實驗動物研究中心提供,動物隨機分為正常對照組(A組)、PD模型組(B組)、非競爭性NMDA受體拮抗劑D-AP-5+PD組(C)組,每組10只。PD模型鼠的制備(B組):黑質致密部注射6-OHDA;正常對照組(A組):不作任何處理;D-AP-5+PD組(C組)帕金森病模型鼠制作時黑質致密部注射D-AP-5,4μL(40 nmo l/μL),5 m in內注射完,停針30 min后再注射6-OHDA。

1.2 灌注與取材 將各組大鼠灌注固定。開顱取腦,修塊后置4%多聚甲醛溶液于4℃冰箱后固定4 h,后入20%蔗糖溶液過夜至沉底。第2天將組織塊經PBS洗滌后將含有海馬的腦組織冠狀連冰冷切片,片厚40μm,收集于PBS中。免疫細胞化學法采用SABC法(漂浮法)。

1.3 圖像分析 在明視野顯微鏡下認定有反應的結構部位后,經H PIAS-1000型全自動醫學彩色圖像采集分析系統在17 186.5μm2標準框下對陽性信號進行掃描。每組標本測10個視野范圍(×200)內陽性反應細胞面積/掃描面積(R)和平均光密度值(OD值)。

1.4 統計學處理 對所得數據進行t檢驗。

2 結 果

2.1 海馬中mG luR5免疫組織學變化 A組大鼠海馬中有豐富的mG lu R5表達,齒狀回和CA1區表達最為豐富,以CA 1區錐體細胞層和齒狀回顆粒細胞層表達最高,CA3區錐體細胞層次之;B組mGluR 5表達同A組相比各區均明顯下降(P＜0.01);C組mG luR5表達又有明顯上調(P＜0.05)。mG luR5的表達主要集中在細胞膜上。

2.2 圖像分析 大鼠海馬mG luR5陽性反應細胞面積/掃描面積(R)及平均光密度(OD)的比較。詳見表1。

表1 大鼠海馬mG luR5免疫反應產物圖像分析結果(±s)

表1 大鼠海馬mG luR5免疫反應產物圖像分析結果(±s)

組別陽性細胞面積/掃描面積(R)平均光密度(OD)A組0.10±0.03 0.52±0.15 B組0.05±0.021)0.43±0.061)C組0.07±0.041)0.50±0.061)與正常對照組相比,1)P＜0.05

3 討 論

海馬與學習記憶的關系極為密切,帕金森病不僅表現為嚴重的運動功能障礙,而且常伴有情感障礙,認知及記憶功能方面的障礙。海馬部位突觸效能的長時程增強(LTP)是行為學習的神經元機制,被認為是學習記憶的基礎。新近深入的研究認為mG luRs可能在LTP和LTP的誘發中起重要的調節作用。

研究證實,突觸傳遞長時程增強(LTP)是中樞興奮性突觸的傳遞效能的持久變化,和動物的學習記憶功能密切相關[1]。在海馬的CA1區,mG luR5可能通過激活蛋白激酶C(PKC)等,促使由NMDA受體激活產生的短時程增強(short-term potentiation,STP)向長時程增強轉變,在海馬CA3區LTP的誘導下需NMDA受體參加,因此,激活mG luR5無論對于海馬依賴NM DA受體的LTP,還是不依賴NMDA受體的LTP都是一個必要條件。mG luR5與G蛋白耦聯,通過細胞及多種信使系統介導慢突觸傳遞,在LTP的誘導和維持中起重要的調節作用。本實驗在帕金森病模型大鼠觀察到海馬各區mG luR5表達均明顯下降,推測這些區域可能對帕金森病的發生較為敏感,mG luR5表達下降,可能是神經細胞的一種自我保護作用,至于通過何種途徑調節mG luR5表達下降,其作用機制目前還不清楚。G lu是公認的神經毒性物質,與各種腦損傷關系密切。由于NMDA受體的高度Ca2+通透性,NMDA受體在這些毒性反應中起主要作用。然而對各種慢性改變及損傷,延遲的毒性反應與G lu誘導的G lu釋放有關[2]。mGluR5對NMDA受體和谷氨酸傳遞均有調節作用。本實驗還發現mG luR5在帕金森病模型鼠海馬各區表達下降,應用非競爭性NMDA受體拮抗劑D-AP-5后表達又上調,說明mGluR5可能在帕金森病LTP誘導過程中具有重要作用,其作用機制可能為NMDA受體依賴性。mG luR5可能與帕金森病認知和情感及記憶功能障礙有關。但具體作用機制,尤其是LTP誘導后mGluR5在LTP的維持和鞏固階段的神經機制還不完全清楚。mG luR5在中樞神經系統中與許多生理及病理過程有關,然而,由于缺乏高特異性的mG lu Rs激動劑和拮抗劑,對它在正常和異常狀態下許多作用及與其他神經遞質或受體的進一步關系還不清楚。隨著科學的發展,mGluRs的高特異性激動劑或拮抗劑將被發現,同時,反意cDAN、反意m RNA方法和基因敲除技術也將被用于mG luRs研究,這將更深入了解mGluR5及臨床應用,使醫學能阻止神經元的變性、壞死,改善學習記憶成為可能。

[1] 段虎斌,劉躍亭,郝春艷,等.蒼白球腹后部毀損術治療帕金森病的長期療效分析[J].中西醫結合心腦血管病雜志,2006,4(6):482-484.

[2] Monyer H,Giffard RG,Hartley DM,eta l.Oxygen or glucose deprivation-induced neu ronal in jury in cortical cell cultures is reduced by tetanus toxin[J].Neuron,2008,8:967-973.