正常生理条件下,大脑的微循环足以维持神经元环路的完整性及活动。脑中风后脑内微循环发生障碍,血流明显下降,以往的研究表明供血的不足可以导致神经元结构遭到破坏,而及时进行血液再灌注时神经元结构可发生可逆性恢复变化。然而迄今为止这种神经元结构可逆性变化的机理和影响因素尚不清楚。本文采用YFP荧光小鼠进行双侧颈总动脉结扎手术(BCAL)制作可逆性全脑缺血模型,结合双光子活体成像技术、透射电镜技术、组织学染色技术及行为测试等方法研究了突触结构在脑中风后的变化及不同缺血时间对神经元结构可逆性变化的影响。双光子活体成像研究结果显示,短暂性脑缺血可以造成神经元损伤呈念珠状结构,此外可以导致13.2%的树突棘消失。在血液再灌注后神经元结构可以发生快速的可逆性恢复,而这种可逆性恢复并不是结构上简单的重复,它伴随着突触结构的重组,主要体现在消失树突棘的重现及新生树突棘的出现。神经元超微结构研究结果显示,在缺血再灌注过程中,细胞器、细胞质组分及突触超微结构同样经历了破坏又重建的过程。长期活体观察显示,可逆性恢复的结构可以长期存在(30 d),而树突棘更新率统计结果发现树突棘的更新率却存在长期的不断的动态变化(7-30 d)。行为测试结果显示,短暂性脑缺血对行为的影响仅限于血液再灌注后的初期(3 d以内),行为上的快速恢复可能有赖于神经元结构的快速恢复和突触结构的快速及长期的重组。此外,神经元结构可逆性恢复具有时间依赖性,随着缺血时间的延长,神经元结构发生可逆性恢复也越来越困难。缺血20 min、1 h、3 h和6 h后再灌注1 h时树突结构恢复率分别为:93%、56%、17%和0%。当缺血时间超过3 h时,神经元结构发生可逆性恢复的程度大幅度下降(缺血3 h后再灌注6 h时有36%的树突结构恢复),当缺血时间超过6 h时,神经元结构很难再进行可逆性恢复(缺血6 h后再灌注6h时仅有2%的树突结构恢复)。双光子活体观察结果显示,神经元结构发生可逆性恢复的时间窗为缺血3-6 h,这与临床上溶栓治疗中风的时间窗相一致。YFP小鼠脑切片和Golgi染色观察皮层深层部位神经元结构损伤情况,结果显示神经元的损伤模式是随着缺血时间的延长神经元的损伤由顶端蔓延至主干。当缺血小于3 h时念珠状损伤主要在树突的顶端分枝,当缺血达到6 h时念珠状损伤延伸至整个树突主干。Fluoro-Jade C染色结果显示当缺血3-6 h时,大量变性神经元出现在皮层、海马及皮层下核团部位。进一步采用透射电镜观察了不同程度脑缺血后神经元细胞核超微结构的变化情况,结果显示短暂性脑缺血时神经元细胞核内染色质发生聚集,当血液及时再灌注时染色质结块聚集现象可以恢复,而当缺血6 h时神经元细胞核染色质发生边集甚至发生凋亡。与之相应,动物行为测试结果显示,动物行为的恢复具有缺血时间依赖性。综上研究结果,脑缺血很快破坏了大脑内的神经元结构,及时进行血液再灌注后神经元结构可以发生可逆性恢复,而这种可逆性恢复依赖于神经元结构的受损伤程度。本论文的研究结果为脑中风后神经元的修复及保护提供了实验数据,对脑中风的临床治疗具有一定的参考意义。