本文關(guān)鍵詞：基于MEA的PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)和海馬腦片在鹽酸利多卡因作用下電刺激響應(yīng)特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：人類(lèi)至今對(duì)腦的奧秘知之甚少,揭示腦的工作原理是當(dāng)代自然科學(xué)最大的挑戰(zhàn)之一。神經(jīng)元是大腦的基本組成單位,神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的信息感知、處理、傳遞機(jī)制是大腦高級(jí)活動(dòng)的基礎(chǔ)。因此,對(duì)大腦功能機(jī)制研究的一個(gè)有效途徑在于對(duì)神經(jīng)元的信號(hào)傳遞特性和對(duì)外界刺激的響應(yīng)特性進(jìn)行研究。本課題組首次提出了采用電壓閾值測(cè)定法評(píng)價(jià)待測(cè)因素對(duì)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)電興奮性的影響,該方法具有快速、定量等優(yōu)點(diǎn),并且課題組前期利用了該方法對(duì)溫度、酒精、乙酰膽堿等具有單向變化規(guī)律的外界因素進(jìn)行研究。本論文選用具有雙相作用的鹽酸利多卡因作為研究對(duì)象,利用微電極陣列技術(shù),通過(guò)對(duì)類(lèi)神經(jīng)元細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)(PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò))和神經(jīng)組織(大鼠海馬腦片)在鹽酸利多卡因作用下電刺激響應(yīng)特性進(jìn)行了初步研究,定量地分析了不同濃度鹽酸利多卡因?qū)C12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)和大鼠海馬腦片電興奮性的影響。另外本論文還進(jìn)行了PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)在不同濃度鹽酸利多卡因作用下高內(nèi)涵細(xì)胞組學(xué)實(shí)驗(yàn),并與電壓閾值測(cè)定法實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。本論文首先在MEA上培養(yǎng)PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)形成類(lèi)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò),通過(guò)對(duì)不同濃度鹽酸利多卡因作用下PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的電刺激響應(yīng)信號(hào)探測(cè)實(shí)驗(yàn),獲得了PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)濃度鹽酸利多卡因作用下的電刺激電壓閾值。根據(jù)PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)刺激電刺激電壓閾值隨鹽酸利多卡因濃度的變化曲線(xiàn),定量地分析了不同濃度鹽酸利多卡因?qū)C12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)電興奮性的影響。結(jié)果顯示：PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)在鹽酸利多卡因作用下電興奮性的變化具有濃度依賴(lài)性。當(dāng)鹽酸利多卡因濃度在0.1～1.2μg/mL之間可抑制PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)電興奮性,即產(chǎn)生麻醉作用,其麻醉效果先隨濃度增加呈正相關(guān)性,在濃度為0.5μmL時(shí)達(dá)到最佳麻醉效果,然后隨濃度繼續(xù)增加而呈負(fù)相關(guān)性。而當(dāng)濃度超過(guò)1.2μg/mL后鹽酸利多卡因可增強(qiáng)PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)電興奮性,即產(chǎn)生興奮作用。且其興奮作用隨濃度增加而呈正相關(guān)性。但當(dāng)鹽酸利多卡因濃度超過(guò)1.5μg/mL后,PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)達(dá)到并維持在較高的興奮狀態(tài),且僅需最小量(1mV)的電刺激即可持續(xù)爆發(fā)響應(yīng)信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道相近。然后本論文又制備了12～14天SD大鼠海馬腦片,進(jìn)行了0.1～5μg/mL范圍內(nèi)多個(gè)濃度鹽酸利多卡因作用下大鼠海馬腦片的電刺激響應(yīng)信號(hào)探測(cè)實(shí)驗(yàn),獲得了大鼠海馬腦片在各個(gè)濃度鹽酸利多卡因作用下的電刺激電壓閾值。根據(jù)大鼠海馬腦片電刺激電壓閾值隨鹽酸利多卡因濃度的變化曲線(xiàn),定量地分析了不同濃度鹽酸利多卡因?qū)Υ笫蠛ｑR腦片電興奮性的影響。實(shí)驗(yàn)獲得了與PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)部分、文獻(xiàn)報(bào)道相近的結(jié)果,即大鼠海馬腦片在鹽酸利多卡因作用下電興奮性的變化具有濃度依賴(lài)性。當(dāng)鹽酸利多卡因濃度在0.1～1.2μg/mL之間可抑制大鼠海馬腦片電興奮性,即產(chǎn)生麻醉作用,且其麻醉效果先隨濃度增加呈正相關(guān)性,在0.6μg/mL時(shí)達(dá)到最佳效果,然后隨濃度繼續(xù)增加而呈負(fù)相關(guān)性。而當(dāng)濃度超過(guò)1.3μg/mL后鹽酸利多卡因可增強(qiáng)大鼠海馬腦片電興奮性,即產(chǎn)生興奮作用。且在1.3～1.5μg/mL范圍內(nèi)鹽酸利多卡因?qū)Υ笫蠛ｑR腦片的興奮作用隨濃度增加而呈正相關(guān)性。但當(dāng)鹽酸利多卡因濃度超過(guò)1.5μg/mL后,大鼠海馬腦片達(dá)到并維持在較高的興奮狀態(tài),且僅需最小量(1mV)的電刺激即可爆發(fā)響應(yīng)信號(hào)。最后采用高內(nèi)涵細(xì)胞組學(xué)分析系統(tǒng)對(duì)不同濃度鹽酸利多卡因急性作用后的PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了熒光成像分析。首先采用PI染色方法對(duì)凋亡細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記,分析了0～1.7μg/mL濃度鹽酸利多卡因急性作用15分鐘后PC12細(xì)胞的凋亡程度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,鹽酸利多卡因急性作用后PC12細(xì)胞的PI染色呈陰性,PC12細(xì)胞無(wú)凋亡現(xiàn)象,表明此濃度范圍內(nèi)鹽酸利多卡因的急性作用不會(huì)導(dǎo)致PC12細(xì)胞凋亡。隨后采用鬼筆環(huán)肽染色方法對(duì)PC12細(xì)胞的細(xì)胞骨架進(jìn)行標(biāo)記,分析了0～1.7μg/mL濃度鹽酸利多卡因急性作用15分鐘后PC12細(xì)胞的突起長(zhǎng)度、面積的變化。結(jié)果顯示,實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組中每個(gè)細(xì)胞的平均突起長(zhǎng)度、面積具有明顯差別。鹽酸利多卡因急性作用后PC12細(xì)胞的平均每個(gè)細(xì)胞突起長(zhǎng)度、面積具有濃度依賴(lài)性,其變化規(guī)律與電刺激電壓閾值隨鹽酸利多卡因濃度變化的規(guī)律一致,從細(xì)胞組學(xué)角度(突起特性)驗(yàn)證了電壓閾值法的結(jié)果。其原因可能是：鹽酸利多卡因急性作用引起了突起長(zhǎng)度的改變,進(jìn)而促使PC12細(xì)胞上的鈉離子通道密集帶的長(zhǎng)度與位置發(fā)生變化,由于鈉離子通道密集帶對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的電興奮性具有調(diào)節(jié)作用,所以鹽酸利多卡因引起的“鈉帶”變化最終導(dǎo)致細(xì)胞乃至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電興奮性發(fā)生改變。
【關(guān)鍵詞】：微電極陣列 鹽酸利多卡因 PC12細(xì)胞 大鼠海馬腦片 電壓閡值測(cè)定法 高內(nèi)涵細(xì)胞組學(xué)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：R338
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-45
• 1.1 神經(jīng)元與神經(jīng)電活動(dòng)12-21
• 1.1.1 神經(jīng)元的基本結(jié)構(gòu)12-13
• 1.1.2 突觸的基本結(jié)構(gòu)13-14
• 1.1.3 神經(jīng)元膜電位和興奮性產(chǎn)生14-21
• 1.2 腦組織切片技術(shù)21-26
• 1.2.1 腦片概述21-24
• 1.2.2 海馬腦片24-26
• 1.3 利多卡因26-30
• 1.3.1 麻醉及麻醉藥26-28
• 1.3.2 (鹽酸)利多卡因28-30
• 1.4 微電極陣列技術(shù)及其應(yīng)用30-39
• 1.4.1 微電極陣列技術(shù)概述30-32
• 1.4.2 微電極陣列技術(shù)應(yīng)用32-39
• 1.5 電壓閡值測(cè)定法39-40
• 1.6 本論文的工作40-42
• 1.6.1 論文研究?jī)?nèi)容及意義40-41
• 1.6.2 論文組織結(jié)構(gòu)41-42
• 參考文獻(xiàn)42-45
• 第2章 MEA上PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)在鹽酸利多卡因作用下的電刺激響應(yīng)特性45-73
• 2.1 引言45
• 2.2 材料與方法45-52
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器45-49
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法49-52
• 2.3 結(jié)果與討論52-71
• 2.3.1 MEA上PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的培養(yǎng)結(jié)果52-55
• 2.3.2 兩種方式記錄MEA上PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)電刺激響應(yīng)信號(hào)結(jié)果對(duì)比55-58
• 2.3.3 MEA上PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)電壓閾值的測(cè)定結(jié)果58-60
• 2.3.4 MEA上PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)在鹽酸利多卡因作用下的電刺激響應(yīng)特性60-71
• 2.4 本章小結(jié)71-72
• 參考文獻(xiàn)72-73
• 第3章 MEA上大鼠海馬腦片在鹽酸利多卡因作用下的電刺激響應(yīng)特性73-99
• 3.1 引言73
• 3.2 材料與方法73-77
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料73-75
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法75-77
• 3.3 結(jié)果與討論77-97
• 3.3.1 兩種方式記錄MEA上大鼠海馬腦片電刺激響應(yīng)信號(hào)對(duì)比77-79
• 3.3.2 MEA上大鼠海馬腦片電刺激響應(yīng)信號(hào)傳遞速率估算結(jié)果79-84
• 3.3.3 MEA上大鼠海馬腦片標(biāo)準(zhǔn)電壓閾值的測(cè)定結(jié)果84-86
• 3.3.4 MEA上大鼠海馬腦片在鹽酸利多卡因作用下的電刺激響應(yīng)特性86-97
• 3.4 本章小結(jié)97-98
• 參考文獻(xiàn)98-99
• 第4章 PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)在鹽酸利多卡因急性作用下高內(nèi)涵細(xì)胞組學(xué)實(shí)驗(yàn)99-115
• 4.1 引言99
• 4.2 PC12細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)在不同濃度鹽酸利多卡因作用下HCS實(shí)驗(yàn)99-104
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料99-102
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法102-104
• 4.3 結(jié)果與討論104-114
• 4.3.1 PI/Hoechst染色HCS圖像分析結(jié)果104-108
• 4.3.2 細(xì)胞骨架/DAPI染色HCS圖像分析結(jié)果108-114
• 4.4 本章小結(jié)114
• 參考文獻(xiàn)114-115
• 第5章 總結(jié)與展望115-118
• 5.1 總結(jié)115-117
• 5.2 展望117-118
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文情況118-119
• 附錄119-133
• 致謝133

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