FMR1基因敲除小鼠感觉皮质管状区神经元树突与树突棘可塑性的研究

【作者】 郭阳； 易咏红； 孙卫文； 苏涛； 廖卫平；

【机构】 广州医学院神经科学研究所广州医学院第二附属医院神经内科；

【摘要】 目的:通过观察小鼠胡须行为学刺激后脑内胡须感觉皮质管状区(Barrel cortex区)神经元树突与树突棘的形态学改变,以探讨脆性X综合征中神经元树突与树突棘的行为依赖可塑性是否存在异常。方法:选FVB系的FMR1基因敲除小鼠 (KO小鼠)及其野生对照小鼠(WT小鼠)行胡须刺激实验,分为4组:WT对照组(WTc)、WT刺激组(WTs)、KO无刺激组 (KOc)、KO刺激组(KOs),每组小鼠4只,用画笔毛刷予小鼠右侧面部胡须规则的机械性刷动,连续刺激4周,于末次刺激后 5小时灌注固定取左脑,经快速Golgi法染色后,分别测量管状区中心方向上的树突棘形态、长度、密度,以及中心及周边两个方向上的树突与同心圆的交点数,来对比分析树突和树突棘行为依赖可塑性的改变。结果:1．无胡须刺激时,KO组小鼠Barrel cortex区神经元不成熟类树突棘比例较WT对照组增多,而成熟类树突棘比例减少(P均<0．01);胡须刺激后,KO刺激组的树突棘形态分类中不成熟类树突棘有明显减少,成熟类树突棘比例增加(P均<0．01),与WT刺激组同类的树突棘形态相比无显著性差异(P>0．05)。2．KO无刺激组小鼠的树突棘长度较WT对照组变长(P<0.01);胡须刺激后KO刺激组的树突棘长度较 KO无刺激组明显变短(P<0．01);而WT刺激组与WT对照组相比变短但不显著(P>0．05)。3．KO无刺激组小鼠的树突棘密度与WT对照组相比未见显著性差异(P>0．05);胡须刺激后两种小鼠的树突棘密度均较其无刺激组明显增加(P<0．01)。4．KO无刺激组小鼠Barrel cortex区神经元中心方向的树突与同心圆交点数较WT对照组小鼠未见显著性差异(P>0．05);胡须刺激后两种小鼠Barrel cortex区神经元中心方向的树突与同心圆交点数在20μm、40μm处均较其无刺激组增加,差异有显著性(P< 0．01),而KO刺激组与WT刺激组之间相比则无明显差异(P>0．05)。KO无刺激组小鼠Barrel cortex区神经元周边方向的树突与同心圆交点数较WT对照组小鼠在20μm、40μm、60μm处有明显增多,差异有显著性(P<0．05);胡须刺激后两组小鼠的树突与同心圆交点数相比,无显著差异(P>0．05)。结论:1．FMR1基因敲除小鼠感觉皮质管状区神经元存在树突棘及树突分支的异常。2．FMR1基因产物FMRP蛋白表达缺失可能会导致FMR1基因敲除小鼠神经元树突棘及树突的行为学可塑性异常, 胡须机械性刺激能部分逆转FMR1基因敲除小鼠皮层感觉皮质管状区神经元树突棘形态及树突分支的异常。更多还原