丰富环境对成年颞叶癫痫大鼠认知功能的影响及其机制的研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nannoha2
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目的:  颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy,TLE)在癫痫发作中较为常见,以自发的反复性的痫性发作(Spontaneous recurrent seizure,SRS)为特征,发作大多由颞叶及其附近的病变引起。据报道,大约30%-40%的颞叶癫痫患者反复痫性发作后都会有学习和记忆功能障碍,严重影响生活质量并加重社会负担。目前的研究表明反复痫性发作引起的海马神经细胞的变性和坏死以及齿状回的神经发生明显减弱是颞叶癫痫患者认知功能减退的最主要原因。  近年来的研究发现丰富环境(Enriched environment,EE)能够对正常鼠以及脑缺血、Alzheimer病、帕金森病、糖尿病、脑外伤、中毒、营养不良等鼠的认知功能有利,并对神经功能有促进作用。但对于丰富环境如何影响成年颞叶癫痫方面的研究尚处于空白。故我们的研究旨在颞叶癫痫的动物模型中进行丰富环境干预,探讨其是否能促进认知功能的恢复、是否对海马神经细胞和齿状回的神经发生产生影响、以及相关的细胞分子机制,为颞叶癫痫后认识功能障碍的预防和康复治疗提供理论基础。  方法:  1、实验动物:雄性成年Wistar大鼠,中国医科大学实验动物中心提供,体重200-250克,随机分为4组:(1)假手术组(n=10);(2)丰富环境+假手术组(n=10);(3)癫痫组(n=10);(4)丰富环境+癫痫组(n=10)。  2、大鼠颞叶癫痫模型的制备:通过向侧脑室内注射海人酸(Kainic acid,KA)来制作大鼠颞叶癫痫模型。根据大鼠脑解剖图谱,用立体定位的方法将KA注射到大鼠大脑侧脑室区域。  3、丰富环境的制备:长841×宽526×高565mm的大笼子,饲养8-12只大鼠,笼内安置有房子、秋千、各种梯子、迷宫、链条、圆球、滚轮、水槽等,每周更换1-2次,干预时间一共30天。  4、行为学测试:应用Morris水迷宫实验对大鼠学习记忆功能进行定量评价。  5、组织切片的制备:以上各组动物分别于手术后30天用多聚甲醛灌注固定,取脑,进行OTC冰冻包埋,用恒冷切片机行连续脑冠状冰冻切片(片厚40μm)。  6、免疫荧光染色方法:用免疫荧光方法来检测每组大鼠的海马齿状回区域DCX阳性细胞。  7、共聚焦显微镜成像:在共聚焦显微镜下获取海马齿状回区域DCX阳性细胞后,应用NIH ImageJ图像分析软件分析每只大鼠各个视野的平均DCX阳性细胞数。  8、尼氏(Nissl)染色:应用尼氏染色观测各组海马CA3区神经细胞死亡、丢失情况。  9、免疫印迹方法:应用Western-blot方法检测各组海马BDNF、p-CREB、PKA的含量,进行统计学分析。  10、统计学:实验结果用均值±标准差/标准误表示。由统计分析软件SPSS19.0进行数据分析。采用单因素方差分析和重复测量方差分析对检测结果进行比较。  结果:  1、丰富环境对正常成年大鼠学习记忆功能的影响。  与对照组相比,丰富环境组的逃避潜伏期与上台前路程缩短,穿越平台次数明显增多,有明显统计学差异(P<0.05);两组游泳速度无明显差异(P>0.05)。提示丰富环境能够促进正常成年大鼠的记忆学习能力,但对大鼠的运动方面能力无影响。  2、丰富环境对颞叶癫痫大鼠学习记忆功能的影响。  水迷宫结果显示,与癫痫组相比丰富环境癫痫组的上台前路程与逃避潜伏期明显缩短,穿越平台次数增多,有显著的统计学意义(P<0.05);并且两组游泳速度亦无明显差异(P>0.05)。提示丰富环境能够促进颞叶癫痫大鼠的记忆学习功能,但对癫痫大鼠的运动能力无影响。  3、各组大鼠在水迷宫实验中到达平台所需时间的变化。  应用SPSS21.0一般线性重复变量分析得出,对照组和丰富环境组在水迷宫实验中到达平台所需时间存在统计学差异(P<0.05),癫痫组和丰富环境癫痫组存在明显统计学差异(P<0.05)。经过数天的水迷宫训练后,每组鼠到达平台的逃避潜伏期均呈缩短趋势,这说明正常大鼠和癫痫大鼠均能够根据周边环境的空间线索对平台位置形成记忆。  4、丰富环境对正常大鼠和颞叶癫痫大鼠海马齿状回新生神经细胞增殖的影响。  丰富环境组大鼠的海马齿状回DCX阳性细胞明显多于对照组(P<0.05),癫痫组大鼠海马齿状回的DCX阳性细胞较对照组明显减少(P<0.05),而通过丰富环境干预后,丰富环境癫痫组大鼠的海马齿状回DCX阳性细胞明显多于癫痫组(P<0.05)。提示丰富环境能够促进正常大鼠海马齿状回新生神经细胞的增殖;颞叶癫痫大鼠慢性期时齿状回的神经发生明显减少,而丰富环境干预后可以在一定程度上逆转此现象。  5、丰富环境对颞叶癫痫大鼠海马区域神经变性和死亡的影响。  癫痫组、丰富环境癫痫组海马CA3区Nissl阳性细胞比对照组明显减少(P<0.05),而丰富环境癫痫组海马CA3区Nissl阳性细胞与癫痫组无明显统计学差异(P>0.05)。提示颞叶癫痫后海马区域神经细胞会出现变性和坏死,但丰富环境对这种病理损伤并无影响。  6、丰富环境对正常成年大鼠、成年颞叶癫痫大鼠海马区域BDNF表达的影响。  丰富环境组比对照组的BDNF蛋白表达含量增多(P<0.05)。癫痫组的BDNF表达量比对照组减少(P<0.05),而丰富环境癫痫组的明显高于癫痫组,有统计学意义(P<0.05)。  7、丰富环境对正常成年大鼠、成年颞叶癫痫大鼠海马区域p-CREB表达的影响。  丰富环境组比对照组的p-CREB蛋白表达含量增多(P<0.05)。癫痫组的p-CREB表达量比对照组减少(P<0.05),而丰富环境癫痫组的明显高于癫痫组,具有统计学意义(P<0.05)。  8、丰富环境对正常成年大鼠、成年颞叶癫痫大鼠海马区域PKA表达的影响。  对照组、丰富环境组、癫痫组、丰富环境癫痫组的PKA蛋白表达含量无明显差异(P>0.05)。  结论:  1、丰富环境能够提高正常成年大鼠的学习记忆功能,但对大鼠的运动能力没有影响。  2、丰富环境可以促进成年颞叶癫痫大鼠的记忆学习功能,并不能影响颞叶癫痫大鼠的运动能力。  3、丰富环境能够促进正常成年大鼠海马齿状回的新生神经细胞增多从而使大鼠的学习记忆功能得到提高。  4、丰富环境能够使成年颞叶癫痫大鼠海马齿状回的新生神经细胞增多从而促进颞叶癫痫大鼠的学习记忆功能。  5、丰富环境并不能逆转颞叶癫痫所致的海马区域神经细胞的变性和死亡。  6、丰富环境能够提高正常成年大鼠海马p-CREB和BDNF的蛋白表达含量。  7、成年颞叶癫痫大鼠慢性期海马p-CREB和BDNF的蛋白表达含量减少,而丰富环境可以逆转癫痫大鼠海马p-CREB和BDNF的表达降低。  8、丰富环境对正常成年大鼠、成年颞叶癫痫大鼠海马PKA的表达无影响。
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