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目的:通过观察年轻(4月龄)的ApoE4转基因小鼠脑片海马脑片树突形态及兴奋性突触后电位变化,探讨ApoE4基因对年轻小鼠海马突触功能和神经网络活动的影响。方法:雄性4个月ApoE4转基因小鼠(年轻ApoE4TG组)22只,体重35g±5g,12个月ApoE4转基因小鼠20只。雄性4个月ApoE3转基因小鼠(ApoE3TG组)22只,分别异氟烷吸入麻醉后,断头处死,开颅取脑,取背侧海马区冠状脑片,置于人工脑脊液中孵育至少1小时后转移到水浴槽内,记录在海马CA1区放射层诱发和记录兴奋性突触后电位(field excitatory postsynaptic potential,f EPSP),比较输入/输出曲线(Input-output relationship curve,I/O)、配对脉冲引起的双脉冲易化(paired-pulse facilitation,PPF)、长时程增强(Long-term Potentiation,LTP)、三组高频刺激(high frequency stimulations,HFSs)以及卡巴胆碱诱发的θ波的不同。雄性4个月ApoE4转基因小鼠和12个月ApoE4转基因小鼠(老年ApoE4TG组)比较I/O、PPF、LTP、突触囊泡循环和θ波。用荧光染料注射到4个月ApoE4转基因小鼠海马CA1区锥体细胞层,然后重建染色神经元并分析树突长度和树突棘数量。结果:1 ApoE4TG组与ApoE3TG组树突棘密度的比较ApoE4TG组与ApoE3TG组相比,海马CA1区神经元树突长度减短(P<0.05),树突棘数量明显减少(P<0.01),树突棘密度整体减少(9.2±0.31,13.7±0.9,P<0.05)(Fig.2)。2兴奋性突触后电位2.1年轻ApoE4TG组和年轻ApoE3TG组I/O、PPF、LTP的比较2.1.1海马Schaffer侧枝单个测试刺激的输入/输出曲线ApoE4TG组海马CA1区单个4-10V电刺激后所得到的输入输出曲线斜率大于ApoE3TG组(0.89±0.08,0.49±0.04,P<0.0001)(Fig.3)。2.1.2配对脉冲引起的双脉冲易化ApoE4TG组双脉冲易化与ApoE3TG组相比增强(P<0.05)(Fig.4)。2.1.3突触后长时程增强ApoE4TG组与ApoE3TG组相比,海马CA1区突触后LTP诱导期减弱(1.38±0.02,1.52±0.02,P<0.0001)。在LTP维持ApoE4 T组仍低于ApoE3TG组(1.31±0.01,1.47±0.01,P<0.0001)(Fig.5)。2.2年轻ApoE4TG组和老年ApoE4TG组I/O、PPF、LTP的比较。年轻ApoE4TG组海马CA1区单个4-10V电刺激后所得到的输入输出曲线斜率大于老年ApoE4TG组(年轻ApoE4:0.89±0.07,老年ApoE4:0.49±0.04,P<0.0001)。老年ApoE4TG组双脉冲易化与年轻ApoE3TG组相比(P<0.01)。老年ApoE4TG组与年轻ApoE3TG组相比LTP诱发(LTP强直刺激后0-10min)没有明显差别(老年ApoE4:1.34±0.04,年轻ApoE4:1.38±0.02,P>0.05),但LTP维持(强直刺激后50-60min)明显减弱(老年ApoE4:1.20±0.006,年轻ApoE4:1.31±0.007,P<0.0001)(Fig.6)。2.3 ApoE4TG组与ApoE3TG组卡巴胆碱诱发的θ波ApoE4TG组与ApoE3TG组相比,卡巴胆碱诱发的θ波的潜伏时间长(P<0.05),诱发的波数量少(P<0.01)(Fig.7)。2.4年轻ApoE4TG组和年轻ApoE3TG组突触囊泡循环年轻ApoE4TG组和年轻ApoE3TG组相比,突触囊泡循环没有统计学差异(Fig.8)。结论:1年轻ApoE4转基因小鼠与相同年龄组ApoE3转基因小鼠相比较神经突触长度及树突棘密度减少。2年轻ApoE4转基因小鼠与年轻ApoE3转基因小鼠相比较海马CA3-CA1区输入输出曲线、双脉冲易化增强,突触囊泡循环明显变化,但是突触后长时程增强有减弱;老年ApoE4转基因小鼠神海马区神经元的突触后增强减弱。年轻ApoE4小鼠与年轻ApoE3转基因小鼠相比较海马区θ波已有减弱。3在年轻ApoE4转基因小鼠的海马区树突形态及神经网络功能已经有降低,可能预示着阿尔茨海默病患者在出现临床症状前海马区树突及神经元电生理活动已经发生病理学变化。