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帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是严重的脑退行性疾病,主要临床症状是肢体运动障碍,其病理变化主要与脑深部神经核团及其所在神经环路功能障碍密切相关。利用物理方法调控脑神经核团及其所在环路是理解帕金森病发病机制和对其干预与治疗的基本途径。基于物理方法的神经调控技术,如电、磁和光遗传技术等是近年来推动神经科学快速发展的重要动力,并为治疗脑疾病提供了新方法。基于超声辐射力的无创神经调控技术,被认为是最具有临床转化前景的下一代神经调控技术之一,它具有无创、大穿透深度、高时空分布率等优点。其调控效果在神经元、线虫、小鼠、非人灵长类动物等多种尺度目标上得到了验证。但是,超声辐射力对帕金森病模型小鼠是否有治疗作用尚不明确,本论文从三方面探索了超声辐射力对帕金森病小鼠神经调控及神经保护作用:(1)超声辐射力调控运动皮层对急性PD小鼠运动能力的改善。帕金森病是运动皮层-基底神经节环路功能异常,用物理方法刺激运动皮层可以改善基底神经节环路脑电异常震荡,进而改善帕金森病运动症状。目前,尚无文献报道超声刺激运动皮层可否改善PD小鼠运动症状;(2)超声辐射力深部脑刺激对亚急性PD小鼠神经保护作用。丘脑底核和苍白球是电刺激治疗帕金森病的靶点,而且电刺激这两个靶点对PD病人的治疗效果没有显著性差异。但是超声刺激丘脑底核和苍白球是否有效,如果有效,这两个靶点治疗效果是否有差异,目前尚无研究;(3)超声辐射力抑制慢性PD小鼠神经炎症反应。神经炎症和异常α-突触核蛋白的聚集是导致多巴胺能神经元渐进性死亡的重要因素,抗炎治疗是治疗帕金森病的重要策略,但是超声辐射力是否可以抑制帕金森病小鼠神经炎症尚无研究。(1)目的:本论文研究超声辐射力刺激运动皮层是否可以改善PD小鼠运动症状。方法:建立急性MPTP帕金森病小鼠模型(腹腔注射MPTP,按照体重20 mg/kg,间隔4小时给药,一共4次注射),超声刺激靶点是运动皮层,在MPTP注射后超声刺激七天(换能器频率800 kHz,脉冲重复频率100 Hz,占空比10%,每天刺激40分钟)。用旷场和爬杆实验评估小鼠行为变化,用生化检测方法评估纹状体抗氧化物含量。采用HE和尼氏染色评估超声安全性。结果:与假刺激组相比,超声刺激组老鼠在旷场的站立次数(n=8,p=0.037)和爬杆中的下爬时间(n=8,p=0.007)明显改善。与假刺激相比,超声刺激组纹状体T-SOD(n=7,p=0.006)和GSH-PX(n=7,p=0.030)显著增加。结论:超声辐射力刺激运动皮层可以改善PD小鼠运动症状,并改善纹状体氧化应激水平。(2)目的:本论文研究超声辐射力刺激深部脑核团丘脑底核和苍白球是否可以改善PD小鼠运动症状。方法:建立亚急性MPTP帕金森病小鼠模型(腹腔注射MPTP,按照体重30 mg/kg,每天给药一次,连续给药5天),超声刺激靶点是丘脑底核和苍白球,在MPTP注射后超声刺激七天(换能器频率3.8 MHz,脉冲重复频率1 kHz,占空比50%,每天刺激30分钟)。用转棒和爬杆实验评估小鼠行为改善,用免疫组化方法评估黑质多巴胺能神经元的数量,用蛋白质免疫印迹检测线粒体凋亡通路相关蛋白Bax,Bcl-2,cytochrome c(Cyt C)和cleavedcaspase 3。结果:与假刺激组相比,超声刺激组老鼠在爬杆中的下爬时间(n=8,丘脑底核刺激组p=0.029,苍白球刺激组p=0.025)和转棒上停留时间(n=8,丘脑底核刺激组p=0.009,苍白球刺激组p=0.042)有明显改善,超声刺激组黑质多巴胺能神经元数量显著增加(丘脑底核刺激p=0.046,苍白球刺激组p=0.023),Bcl-2含量上升(丘脑底核刺激组p<0.001,苍白球刺激组p=0.001),Bax、Cyt C和cleaved-caspase 3(Bax:丘脑底核刺激组p<0.001,苍白球刺激组p<0.001;Cyt C:丘脑底核刺激组p=0.039,苍白球刺激组p=0.037;cleaved-caspase 3:丘脑底核刺激组p=0.005,苍白球刺激组p=0.002)。结论:丘脑底核和苍白球刺激都可以改善帕金森病小鼠运动症状,并且超声辐射力通过改善线粒体介导的细胞凋亡通路对多巴胺能神经元有神经保护作用。(3)目的:本论文探索超声辐射力对慢性PD小鼠抗神经炎症作用。方法:建立慢性MPTP帕金森病小鼠模型(腹腔注射MPTP和丙磺舒,按照体重MPTP20 mg/kg,丙磺舒250 mg/kg,每3.5天给药一次,连续给药5周),超声刺激靶点是丘脑底核,在每次MPTP注射后第二天给予超声刺激(换能器频率3.8 MHz,脉冲重复频率1 kHz,占空比50%,每天刺激30分钟)。用转棒和爬杆实验评估小鼠行为是否改善,免疫组化方法评估黑质多巴胺能神经元的数量和胶质细胞激活数量,用蛋白质免疫印迹检测检测α-synuclein,TNF-α和IL-1β的含量。结果:与假刺激组相比,超声刺激组老鼠在爬杆中的下爬时间(p=0.002)和转棒上停留时间(p=0.033)有明显改善,超声刺激组黑质多巴胺能神经元数量显著增加(p=0.038),超声刺激组黑质的Iba-1(p<0.001)和GFAP含量明显下降(p<0.001),超声刺激组α-synuclein(p=0.002),TNF-α(p=0.024)和IL-1β(p=0.001)含量下降。结论:超声辐射力对PD小鼠有抗神经炎症作用,并且可以减少异常α-突触核蛋白的积累。综上所述,本文明确了超声辐射力可以改善PD小鼠运动症状,并从机制上证明超声辐射力通过提高抗氧化应激水平和抑制神经炎症对多巴胺能神经元有神经保护作用,为超声脑神经调控的临床应用研究提供基础数据。