帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一種復(fù)雜的神經(jīng)退行性疾病,常發(fā)于中老年期,臨床表現(xiàn)有各種運(yùn)動(dòng)和非運(yùn)動(dòng)癥狀。運(yùn)動(dòng)癥狀表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)障礙、肌僵直、靜止性震顫和姿勢(shì)不穩(wěn)等。PD主要病理特征為黑質(zhì)紋狀體通路中多巴胺能神經(jīng)元的變性缺失。多巴胺(Dopamine,DA)的缺乏會(huì)導(dǎo)致基底神經(jīng)核-丘腦神經(jīng)環(huán)路的神經(jīng)元活動(dòng)異常和同步性增強(qiáng),這可能與PD運(yùn)動(dòng)癥狀有關(guān)。中央中核/束旁核(Centromedian-parafascicular complex,CM/PF,在嚙齒類(lèi)動(dòng)物中為PF),屬于丘腦的板內(nèi)核群,是PD后丘腦核團(tuán)中出現(xiàn)神經(jīng)元大量損傷的主要核團(tuán)。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn),對(duì)PF進(jìn)行的高頻深部腦刺激(Deep brain stimulation,DBS)可以緩解刺激其它核團(tuán)或藥治療難以改善的癥狀,如震顫和認(rèn)知失調(diào)等。因此,PF作為新興治療位點(diǎn),越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注。在PD患者和麻醉的PD動(dòng)物模型中,PF核團(tuán)內(nèi)神經(jīng)元的電生理活動(dòng)發(fā)生了變化。因此,在不同的行為狀態(tài)下,探討PD對(duì)PF神經(jīng)元電生理活動(dòng)的影響仍然是必要和緊迫的。近年來(lái),丘腦紋狀體通路在PD研究中受到越來(lái)越多的關(guān)注。腦切片的電生理學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在PD之后PF到紋狀體的突觸傳遞出現(xiàn)了功能失調(diào)。然而,目前還沒(méi)有實(shí)驗(yàn)研究PD之后PF和紋狀體之間振蕩活動(dòng)相關(guān)性的變化。盡管,PF已經(jīng)作為DBS的靶點(diǎn)來(lái)治療PD的一些運(yùn)動(dòng)癥狀,但其基本機(jī)制尚不清楚。PF的DBS可能通過(guò)丘腦紋狀體通路來(lái)發(fā)揮作用。鑒于此,本研究旨在研究動(dòng)物清醒靜止和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下,PD對(duì)PF和紋狀體兩個(gè)核團(tuán)以及丘腦紋狀體通路的神經(jīng)電生理活動(dòng)的影響。因此,本實(shí)驗(yàn)利用在體多通道神經(jīng)電信號(hào)采集技術(shù),在對(duì)照組和PD組大鼠腦內(nèi)植入微電極,記錄了大鼠在清醒靜止及跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下PF和紋狀體內(nèi)神經(jīng)元的鋒電位(Spikes)和局部場(chǎng)電位(Local field potential,LFP)的活動(dòng)。同時(shí),利用免疫熒光組織化學(xué)染色及激光共聚焦掃描成像技術(shù),探索了大鼠PF內(nèi)神經(jīng)元的類(lèi)型及PD組大鼠PF內(nèi)神經(jīng)元的形態(tài)變化。通過(guò)本研究,我們首次將PF核團(tuán)內(nèi)神經(jīng)元按照電生理學(xué)特征分為兩個(gè)主要亞型:PF I和PF II。根據(jù)采集到的神經(jīng)元放電特征我們將紋狀體內(nèi)神經(jīng)元分為三類(lèi),分別對(duì)應(yīng)為中型多棘神經(jīng)元(Medium spiny neuron,MSN),快速放電中間神經(jīng)元(Fast spiking inerneurons,FSI)和膽堿能中間神經(jīng)元(Cholinergic interneuron,CIN)。在本研究中,6-羥基多巴胺(6-hydroxydopamine,6-OHDA)造模廣泛的改變了PF和紋狀體核團(tuán)內(nèi)神經(jīng)元的電生理活動(dòng)及丘腦紋狀體通路的神經(jīng)電生理活動(dòng)。PD之后PF核團(tuán)的神經(jīng)元放電率和放電模式均發(fā)生了改變。PF核團(tuán)內(nèi)的LFP也出現(xiàn)了不同程度的變化。在大鼠跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),PF I類(lèi)和PF II類(lèi)神經(jīng)元的鋒電位發(fā)放率都顯著下降,但是只有PF II類(lèi)神經(jīng)元的放電模式發(fā)生了改變。在大鼠清醒靜止?fàn)顟B(tài),兩種神經(jīng)元亞型的放電率無(wú)明顯變化,但是PF I類(lèi)神經(jīng)元的放電模式發(fā)生了變化。在大鼠清醒靜止或跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下,多巴胺能神經(jīng)損傷都會(huì)導(dǎo)致PF內(nèi)Beta和低Gamma頻段的LFP的相對(duì)能量異常增加,而只有在清醒靜止?fàn)顟B(tài)下,Delta頻段的相對(duì)能量才會(huì)降低。PD之后PF核團(tuán)內(nèi)神經(jīng)元Spike與LFP之間的相關(guān)性在大鼠不同行為狀態(tài)下不同的神經(jīng)元類(lèi)型出現(xiàn)了不同的變化。在大鼠清醒靜止?fàn)顟B(tài)下,PF I類(lèi)神經(jīng)元的Spike-LFP相關(guān)性在12-35 Hz和35-70 Hz兩個(gè)頻段PD大鼠較正常大鼠顯著升高,而PF II類(lèi)神經(jīng)元無(wú)明顯變化;在大鼠跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下,PF II類(lèi)神經(jīng)元的Spike-LFP相關(guān)性出現(xiàn)了異常升高,表現(xiàn)在1-12 Hz的低頻段和12-35 Hz的病理頻段。PD之后,大鼠在清醒靜止或者跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下紋狀體內(nèi)的MSN放電率均顯著升高,放電模式變得相對(duì)不規(guī)則,而DA的大量減少對(duì)FSI和CIN的影響較小。在大鼠清醒靜止或跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下,多巴胺能神經(jīng)損傷都會(huì)導(dǎo)致紋狀體Beta頻段的相對(duì)能量異常增加,Delta頻段的相對(duì)能量降低。PD之后PF和紋狀體之間的LFP振蕩活動(dòng)的同步性增強(qiáng)。在大鼠清醒靜止?fàn)顟B(tài)下,PF和紋狀體兩個(gè)核團(tuán)的Theta和Beta頻段的平均線性相關(guān)性值顯著增強(qiáng),但是相位相關(guān)性?xún)H在Beta頻段有所增加。PD之后還伴隨著PF鋒電位發(fā)放與紋狀體Beta頻段振蕩之間的同步性顯著增加(Spike-LFP相關(guān)性增強(qiáng))。在大鼠進(jìn)行跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí),平均線性相關(guān)性值和相位相關(guān)性值在Alpha和Beta頻段都顯著增強(qiáng)。在大鼠清醒靜止?fàn)顟B(tài)下,PD大鼠PF I類(lèi)神經(jīng)元的鋒電位與紋狀體的Beta振蕩同步性增強(qiáng);然而在跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下,PF II類(lèi)神經(jīng)元與丘腦紋狀體通路中異常神經(jīng)活動(dòng)有關(guān),且與紋狀體的同步活動(dòng)異常增強(qiáng)有關(guān)特別是Beta頻段。PD模型大鼠PF內(nèi)神經(jīng)元尼氏染色結(jié)果表明,6-OHDA損傷造模側(cè)較正常側(cè)神經(jīng)元數(shù)量顯著減少而形態(tài)也出現(xiàn)了異常的變化。PF內(nèi)兩大類(lèi)神經(jīng)元經(jīng)免疫熒光組織化學(xué)雙標(biāo)實(shí)驗(yàn)確定為谷氨酸能神經(jīng)元和γ-氨基丁酸能神經(jīng)元。PD之后谷氨酸能神經(jīng)元數(shù)量顯著減少,而γ-氨基丁酸能神經(jīng)元數(shù)量未見(jiàn)明顯改變。本研究最顯著的發(fā)現(xiàn)是,PF和紋狀體的神經(jīng)電生理活動(dòng)變化與大鼠的行為狀態(tài)顯著相關(guān)。PF和紋狀體內(nèi)神經(jīng)元亞型在PD之后的不同變化可能是靜止和運(yùn)動(dòng)行為狀態(tài)下出現(xiàn)不同病理癥狀的原因。該研究結(jié)論提示對(duì)PD的研究要在病人和動(dòng)物不同運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知行為狀態(tài)下進(jìn)行。研究不同行為狀態(tài)下丘腦紋狀體通路的異常變化將更好地了解PD運(yùn)動(dòng)癥狀的機(jī)制及發(fā)現(xiàn)更有效的疾病治療方法。
【學(xué)位單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：R742.5
【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略詞表
文獻(xiàn)綜述
實(shí)驗(yàn)研究
    第一章 帕金森病大鼠丘腦紋狀體通路的電生理變化
        一、引言
        二、實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法
            1.實(shí)驗(yàn)材料
            2.實(shí)驗(yàn)方法
        三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
            1.6-OHDA對(duì)黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的影響
            2.電極植入位點(diǎn)鑒定結(jié)果
            3.單側(cè)6-OHDA造模對(duì)大鼠束旁核神經(jīng)元電生理活動(dòng)的影響
            4.單側(cè)6-OHDA造模對(duì)大鼠紋狀體內(nèi)神經(jīng)元電生理活動(dòng)的影響
            5.單側(cè)6-OHDA造模對(duì)大鼠束旁核與紋狀體電活動(dòng)相關(guān)性的影響
        四、結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)
    第二章 帕金森病大鼠束旁核內(nèi)神經(jīng)元多樣性的免疫組化研究
        一、引言
        二、實(shí)驗(yàn)材料與方法
            1.實(shí)驗(yàn)材料
            2.實(shí)驗(yàn)方法
        三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
            1.PF核團(tuán)形態(tài)學(xué)特點(diǎn)
            2.尼氏染色結(jié)果
            3.免疫熒光組織化學(xué)結(jié)果
            4.小結(jié)與討論
        四、結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間科研成果

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本文編號(hào)：2869817