梓醇對發(fā)育和衰老中神經(jīng)可塑性的影響及機制.pdf

1、本研究我們旨在探討(1)發(fā)育和衰老過程中Y迷宮空間分辨學習和突觸素(synaptophysin，SYN)的變化及窖蛋白(caveolin-1)對突觸素的調(diào)節(jié)機制； (2)梓醇對衰老過程中 Y 迷宮空間分辨學習、行為能力及突觸前蛋白包括突觸素和神經(jīng)生長相關(guān)蛋白 (growth～associated protein 43，GAP-43) 的影響，并從相關(guān)信息傳遞途徑探討作用機制。(3)梓醇及學習記憶訓練對發(fā)育過程中突觸前蛋白(突觸素和 GA

2、P-43)的作用及機理。 應用行為學實驗(Y 迷宮)評價 1-，4-，22-24 月齡三個年齡組SD雄性大鼠Y迷宮空間分辨學習，western blotting 技術(shù)檢測各組大鼠海馬、大腦皮層、小腦皮層突觸素及 caveolin-1 的蛋白表達水平，分析二者的相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)無論在海馬、大腦皮層還是小腦，caveolin-1 蛋白都表現(xiàn)出年齡依賴性的變化特點，而突觸素則表現(xiàn)出與之相似的表達方式，二者呈顯著正相關(guān)。海馬突觸素表達與

3、動物Y迷宮空間分辨學習能力，主要是記憶成績正性相關(guān)。提示在生物體發(fā)育、成熟和衰老的各過程，學習記憶能力與突觸可塑性密切相關(guān)；caveolin-1 在突觸可塑性的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，這種作用貫穿動物一生。 對1月齡幼鼠研究顯示梓醇能提高發(fā)育過程中海馬 GAP-43、突觸素表達水平，從而提高神經(jīng)可塑性，其作用途徑可能是激活蛋白激酶C (protein kinase C，PKC) 及作用于 caveolin-1。而學習記憶訓練主要提高

4、發(fā)育中海馬突觸素、caveolin-1 蛋白表達，并不影響 GAP-43 水平，提示在發(fā)育過程學習訓練能通過作用于 caveolin-1，上調(diào)海馬突觸素表達水平而提高突觸可塑性。表明梓醇與學習記憶訓練對發(fā)育過程中神經(jīng)可塑性具有不同的作用，作用位點及途徑各不相同。 Y迷宮評價梓醇對22-24 月齡老年大鼠空間分辨學習能力的作用，用曠場實驗檢測梓醇對老年大鼠探究能力、自發(fā)活動等行為功能的影響， western blotting及免疫

5、組織化學技術(shù)檢測青年對照組、老年對照組、梓醇治療老年組大鼠海馬 GAP-43、突觸素的表達水平。梓醇應用(連續(xù)腹腔注射) 10天后，老年大鼠在記憶獲得、記憶再現(xiàn)測試中達標所需的訓練次數(shù)均明顯少于老年對照組，正確反應率則高于老年對照組，表明梓醇長期治療對老年大鼠 Y 迷宮空間分辨學習記憶能力有促進效應。用藥5天時梓醇僅僅提高了老年大鼠記憶再現(xiàn)測試中的正確反應率。結(jié)果提示梓醇改善衰老伴發(fā)的學習記憶障礙具有時間依賴性特點。梓醇還能引起老年大鼠

6、行為變化，主要表現(xiàn)為提高活動能力評分，縮短中央格停留時間，提示梓醇能提高動物的自發(fā)活動、探究能力。研究結(jié)果證明梓醇具有逆轉(zhuǎn)衰老過程中伴發(fā)學習記憶能力缺損的作用，并第一次提供了直接證據(jù)證實梓醇在阻止老化伴發(fā)行為缺損中具有重要作用。對突觸前蛋白的研究顯示，與老年對照組比較，梓醇治療組海馬 GAP-43、突觸素分別升高 45.05％和31.8％。提示梓醇能通過提高海馬GAP-43、突觸素表達水平，以克服年齡依賴性神經(jīng)可塑性缺失。免疫組化結(jié)果顯

7、示梓醇主要提高了海馬齒狀回突觸素免疫活性，并不影響CA1、CA3區(qū)突觸素免疫活性。對GAP-43的免疫組化結(jié)果表明，梓醇主要提高了老年大鼠海馬CA3區(qū)、齒狀回GAP-43免疫活性，對CA1區(qū)GAP-43免疫活性無明顯影響。提示梓醇能選擇性地提高海馬某些亞區(qū)突觸前蛋白水平，阻止年齡相關(guān)的神經(jīng)可塑性損害。 進一步研究發(fā)現(xiàn)在梓醇治療組老年大鼠，海馬PKC、腦源性神經(jīng)生長因子 (brainderived neurotrophic fac

8、tor，BDNF)、caveolin-1 均明顯高于老年對照組，且與突觸素、GAP-43 呈高度正相關(guān)。青年對照組海馬突觸前蛋白與信號分子間也表現(xiàn)出類似的相關(guān)性。推測梓醇可能通過三條信息傳遞途徑使老年大鼠海馬突觸前蛋白恢復正?；?1)梓醇上調(diào)海馬BDNF蛋白水平，BDNF與其高度親和性的酪氨酸激酶受體 (receptortvrosine kinase，TrKB) 相結(jié)合引致突觸素磷酸化，后者調(diào)節(jié)遞質(zhì)分泌、釋放。(2)梓醇激活海馬 PK

9、C，后者磷酸化 GAP-43，進而調(diào)節(jié)神經(jīng)可塑性，包括維持細胞生長、刺激神經(jīng)生長和提高突觸可塑性。(3)梓醇通過作用于 caveolin-1 蛋白，提高突觸前蛋白如突觸素、GAP-43 表達水平，改善海馬神經(jīng)可塑性。提示梓醇有上調(diào)老年大鼠海馬相應信號分子、提高突觸前蛋白表達水平，進而改善海馬神經(jīng)可塑性，逆轉(zhuǎn)衰老過程中伴發(fā)學習記憶障礙、行為缺損的作用。梓醇可能正是通過使老年大鼠海馬突觸前蛋白及其相關(guān)信號傳遞途徑正常化以改善年齡相關(guān)性神經(jīng)可