本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用AMIRA軟件探討海馬CA1區(qū)軸棘突觸樹突棘與突觸后致密斑的相關(guān)性

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【摘要】：Amira是一款三維數(shù)據(jù)成像、分析和模型制作的軟件。它可以使來自于醫(yī)學、生物學、生物化學、顯微鏡學、生物醫(yī)學以及生物工程學等不同領(lǐng)域的科學數(shù)據(jù)集成像，使其三維數(shù)據(jù)可以得到快速的檢測、分析、對比以及定量。Amira在生命科學中的成像和�；I(lǐng)域中成像和數(shù)據(jù)分析能力，使它逐漸成為生命科學領(lǐng)域研究的一個重要的工具，為生命科學和生物醫(yī)學數(shù)據(jù)提供更好的可視、操作以及理解的平臺。 研究表明，海馬CA1區(qū)與空間學習記憶密切相關(guān)。在海馬CA1區(qū)軸棘突觸樹突上分布著很多功能性棘狀突起結(jié)構(gòu)，稱之為樹突棘，其形態(tài)處于不斷的變化中，會受到很多因素的影響，樹突棘形態(tài)的變化與突觸結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)外界環(huán)境變化而發(fā)生的改變是保持一致的，，因此樹突棘形態(tài)的改變是神經(jīng)系統(tǒng)中突觸可塑性的影響因素的一個重要方面，它與大腦的學習記憶功能和某些神經(jīng)病學和精神病學疾病也密切相關(guān)。樹突棘頭部存在著高電子密度結(jié)構(gòu)，我們稱之為突觸后致密斑，它是多種蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物，它的功能涉及到很多方面，譬如調(diào)節(jié)細胞的粘附性，控制受體的聚集，受體功能的調(diào)節(jié)，尤其是誘導突觸強度的長時程增強（LTP）和長時程抑制（LTD）的信號因子的定位，這個過程被認為是學習記憶形成的基礎(chǔ)。突觸后致密斑內(nèi)存在很多種信號蛋白，它們可以通過交叉通路進而調(diào)節(jié)突觸可塑性以及樹突棘的形狀。突觸后致密斑的許多蛋白質(zhì)還與神經(jīng)病學和精神病學的疾病相關(guān)。研究表明樹突棘和突觸后致密斑均會影響突觸可塑性，而且它們的空間位置也是非常接近。因此學者們認為，二者之間存在著某些相關(guān)的聯(lián)系來保證突觸效能的穩(wěn)定，近來的研究已經(jīng)證明樹突棘頭和突觸后致密斑的面積和體積呈正相關(guān)。 興奮性突觸根據(jù)突觸后致密斑是否完整可以分為穿孔型突觸和非穿孔型突觸。經(jīng)過對穿孔型突觸的多方面的研究，目前大多數(shù)學者認為穿孔型突觸在突觸的發(fā)育過程和可塑性過程中具有重要的意義。許多病理條件下，穿孔型突觸在全部突觸的比例會發(fā)生改變。 脆性X綜合征（FRX, fragile X chromosome syndrome）是一種常見的低外顯的X連鎖顯性遺傳性智力發(fā)育遲緩疾。其發(fā)病機制主要原因是FMR-1基因5’末端CGG重復(fù)序列異常擴增從而導致其編碼蛋白FMRP的表達缺乏。FMR-1基因敲除小鼠是一種FRX小鼠模型，其具有很多FRX患者的特征。FMR-1基因敲除小鼠存在著空間學習記憶障礙，暗示海馬椎體細胞的軸棘突觸以及樹突棘很可能存在著形態(tài)異常。 國內(nèi)外學者已經(jīng)應(yīng)用amira對肝臟、基底核等結(jié)構(gòu)進行重建，展現(xiàn)了其完整的三維結(jié)構(gòu)。但是在超微結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用較少。 目的： 本實驗通過amira軟件對正常小鼠以及FMR-1基因敲除小鼠海馬CA1區(qū)軸棘突觸的樹突棘和突觸后致密斑進行三維重建，觀察二者的三維形態(tài)結(jié)構(gòu),對重建后樹突棘頭與突觸后致密斑的體積進行測量，驗證樹突棘頭與突觸后致密斑的關(guān)系以及FMR-1基因敲除鼠樹突棘和突觸后致密斑的變化。測出正常小鼠和FMR-1基因敲除鼠的穿孔型突觸在總突觸中所占的比例。為amira今后在臨床醫(yī)學的立體診斷中的應(yīng)用提供可靠的實驗依據(jù)。 方法： 應(yīng)用超薄連續(xù)切片技術(shù)對在透射電鏡下制備的正常小鼠（對照組）以及FMR-1基因敲除小鼠（實驗組）腦組織進行連續(xù)切片并照相得到若干組連續(xù)電鏡圖像。我們運用photoshop，ImageJ，amira，SPSS13.0等軟件對其進行相關(guān)的圖像處理，圖像分析以及相關(guān)的數(shù)據(jù)處理得出結(jié)果。 結(jié)果： 1應(yīng)用amira軟件的三維重建功能得到正常小鼠和FMR-1基因敲除鼠的樹突棘和突觸后致密斑的三維結(jié)構(gòu)圖。 2從三維結(jié)構(gòu)圖辨識非穿孔型突觸和穿孔型突觸。對照組選取的48組突觸中，其中有5組屬于穿孔型突觸，占了總數(shù)的10.4%。實驗組中有14組屬于穿孔型突觸，占總數(shù)的29.2%，實驗組高于對照組（χ~2=5.315，P＜0.05）。 3正常小鼠和FMR-1基因敲除鼠的樹突棘頭和突觸后致密斑的體積均符合正態(tài)分布；正常小鼠樹突棘頭平均體積為700164.21±115532.87，突觸后致密斑的平均體積為69286.90±11446.60，二者的體積呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.994。兩者的直線回歸系數(shù)為10.055±0.261；FMR-1基因敲除鼠樹突棘頭平均體積為843540.44±56256.998，突觸后致密斑的平均體積為68353.98±4682.047。二者的體積呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.959。二者的直線回歸系數(shù)為11.524±1.010。FMR-1基因敲除鼠的樹突棘頭與正常小鼠的相比增大，PSD無明顯變化，因此FMR-1基因敲除鼠的樹突棘頭與PSD的體積比增大。 結(jié)論： 1應(yīng)用Amira軟件可以得到樹突棘和突觸后致密斑的三維構(gòu)象，能夠清晰辨認樹突棘和突觸后致密斑的形態(tài)結(jié)構(gòu)，并且對重建的三維結(jié)構(gòu)進行360度的旋轉(zhuǎn)，從多角度對二者進行全面觀察。 2經(jīng)過amira的軟件分析可以準確的顯示正常小鼠和FMR-1基因敲除鼠的樹突棘頭及其突觸后致密斑的體積呈正相關(guān)，F(xiàn)MR-1基因敲除鼠的樹突棘頭的體積大于正常小鼠的樹突棘頭的體積，并且FMR-1基因敲除鼠中穿孔型突觸的比例明顯高于正常小鼠。 3Amira軟件可以為今后臨床醫(yī)學的立體診斷提供實驗依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：Amira圖像分析軟件 突觸可塑性 樹突棘 突觸后致密斑 穿孔型突觸 FMR-1基因敲除小鼠 三維重建
【學位授予單位】：河北醫(yī)科大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R310;R322.8
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-11
• 前言11-12
• 材料與方法12-15
• 結(jié)果15-17
• 附圖17-24
• 附表24-26
• 討論26-31
• 結(jié)論31-32
• 參考文獻32-36
• 綜述 突觸后致密斑重建的研究進展36-59
• 參考文獻48-59
• 致謝59-60
• 個人簡歷60

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 高宏建;吳水才;任新穎;劉有軍;;利用Amira進行肝臟及其管道系統(tǒng)的三維重建[J];北京生物醫(yī)學工程;2006年05期

2 張闊野;陳禹;牛松青;郝嘉南;;利用Amira進行腦基底核的三維重建[J];吉林醫(yī)藥學院學報;2008年04期

3 石葛明;崔慧先;王磊;孫俠;王偉;李雙成;李學平;;小鼠海馬CAI區(qū)軸棘突觸樹突棘頭與突觸后致密體大小的相關(guān)性[J];解剖學雜志;2006年06期

4 周加仙;董奇;;學習與腦可塑性的研究進展及其教育意義[J];心理科學;2008年01期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王磊;小鼠海馬CA1區(qū)軸棘突觸相關(guān)特性的研究[D];河北醫(yī)科大學;2006年

本文編號：753004