精神分裂症小鼠模型大脑白质损伤及其机制的研究

【摘要】第一部分MK-801诱导的精神分裂症小鼠模型大脑白质损伤的初步研究目的：探讨大脑白质损伤在N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate，NMDA)受体阻断剂诱导精神分裂症模型小鼠中的作用。方法：雄性C57BL/6J小鼠（8周龄）96只，随机分为对照组及MK-801慢性给药M1组（0.25mg/kg）、M2组（0.5mg/kg）和M3组（1mg/kg），给药时间持续14d。在造模第2周和第4周，用Morris水迷宫、探孔和转棒测试检验小鼠行为学改变，并运用免疫组化、透射电镜技术研究其大脑内白质髓鞘的改变。结果：模型制备第2周，各模型组小鼠与对照组比较空间学习记忆能力无明显下降（p>0.05）。各模型组小鼠与对照组比较运动及协调能力无显著性改变（p>0.05）。M1和M3组小鼠表现出对新环境探索减少的SZ阴性症状：其3min及5min内探孔次数较对照组比较，显著性降低（M1:p3min=0.001，p5min=0.017；M3:p3min<0.001，p5min<0.001）；M2组小鼠仅3min内探孔次数与对照组间差异有统计学意义（p=0.018<0.05），5min内探孔次数与对照组间差异无统计学意义（p>0.05）。各模型组小鼠大脑内有髓神经纤维髓鞘出现板层分离、节段性脱髓鞘等病变。M1组（179±10）%、M2组（235±7）%、M3组（152±9）%小鼠大脑胼胝体区MBP染色较对照组（288±18）%均显著性降低（p<0.01）。M3组小鼠胼胝体内损伤有髓神经纤维比例高于对照组（22.42±4.24）%vs.(3.84±1.35）%，差异有统计学意义（p<0.01）。模型制备第4周，各模型组小鼠与对照组比较空间学习记忆能力及运动协调能力无明显下降、对新环境探索减少的SZ阴性症状消失；各模型组小鼠大脑胼胝体内鲜见有髓神经纤维髓鞘板层分离、节段性脱髓鞘等病变。结论：MK-801诱导的精神分裂症小鼠模型大脑胼胝体内存在有髓神经纤维节段性脱髓鞘、髓鞘板层分离，髓鞘蛋白表达下降等白质损伤，其可能参与MK-801诱导精神分裂症样症状的发生。并提示MK-801诱导的精神分裂症小鼠模型可用于白质损伤在精神分裂症中作用机制探讨的研究中。第二部分MK-801诱导的精神分裂症小鼠模型大脑白质损伤的进一步研究及胼胝体内有髓神经纤维改变的体视学研究目的：进一步探讨MK-801诱导精神分裂症小鼠模型中大脑白质损伤的结构及分子机制。方法：雄性C57BL/6J小鼠（10周龄）35只，随机分为对照组（n=16）及模型组（n=19）。模型组小鼠腹腔注射1mg/kgMK-801，对照组小鼠则注射等体积生理盐水，共持续14d。在造模第2周，用Morris水迷宫、旷场、高架十字迷宫、探孔和转棒测试检验小鼠行为学改变；以逆转录聚合酶链式反应（ReverseTranscriptionPolymeraseChainReaction,RT-PCR）及WesternBlot等分子生物学技术检测髓鞘碱性蛋白（myelinbasicprotein，MBP）和2’，3’-环腺苷酸-3’-磷酸二酯酶（CNPase）的表达；运用无偏体视学方法研究胼胝体内有髓神经纤维的改变。结果：行为学测试结果显示，模型组小鼠表现出一系列精神分裂症样症状：1、自发性活动增高，旷场内10min总运动路程显著性高于对照组（p=0.028<0.05）；2、焦虑行为增加，较对照组比较，高架十字迷宫开臂内滞留时间显著性降低（p=0.034<0.05）；3、对新环境探索减少，3min及5min内探孔次数均显著性低于对照组（p3min=0.013<0.05；p5min=0.046<0.05）；但两组小鼠在空间学习记忆能力和运动协调能力方面无显著性差异（p>0.05）。RT-PCR结果显示，1、两组小鼠大脑皮质和海马区域MBP及CNPase表达差异无统计学意义，但模型组小鼠大脑胼胝体区域MBP表达及CNPase表达较对照组显著降低：MBP表达水平仅为对照组的72.23%（p=0.019<0.05）；CNPase表达水平仅为对照组的71.97%（p=0.027<0.05）。体视学分析显示，1、模型组小鼠胼胝体体积较对照组比较显著性降低了9.4%（p=0.019<0.05）；2、模型组小鼠胼胝体内有髓神经纤维总长度较对照组比较显著性降低了16.8%（p=0.032<0.05）；3、纤维直径分布图显示，有髓神经纤维总长度的降低主要是由于直径为0.4μm～0.5μm的有髓神经纤维丢失所致。结论：MK-801诱导的精神分裂症模型小鼠的胼胝体部位存在MBP及CNPase低表达和有髓神经纤维丢失，且主要是细小直径有髓纤维的丢失。这些结构和分子改变提示，MK-801慢性给药导致白质脱髓鞘改变可能是精神分裂症样症状的重要结构基础。第三部分MK-801诱导的精神分裂症小鼠模型大脑白质/髓鞘损伤的机制初探目的：探讨NMDA受体变化与MK-801诱导的精神分裂症小鼠模型中大脑白质损伤间的关系。方法：实验动物分组与行为学测试同第二部分。行为学测试后，分别从两组小鼠中随机抽选5只小鼠，用PCR技术和免疫荧光技术检测NMDA受体亚基NR1、NR2和NR3的表达。结果：行为学测试结果同第二部分。NMDA受体亚基NR1主要表达在神经元胞体、少突胶质细胞突起和轴突周围。模型组小鼠大脑皮层部位NMDA受体亚基NR1mRNA表达较对照组显著性降低（p=0.027<0.05），但胼胝体区域及海马部位NR1表达两组间无显著性差别；大脑皮层、胼胝体和海马部位NMDA受体亚基NR2CmRNA表达在两组间均无显著性差别；模型组小鼠胼胝体区域NMDA受体亚基NR3AmRNA表达较对照组显著性增加（p=0.036<0.05），但大脑皮层和海马部位的NR3A表达两组间无显著性差别。两组小鼠NR2C在不同脑区（皮层、胼胝体和海马）的表达无显著性差异；两组小鼠皮层部位NR1表达显著低于胼胝体区；对照组小鼠NR3A在不同脑区间表达无显著性差别，但模型组小鼠NR3A在胼胝体区表达显著高于皮层区的表达。结论：皮层部位NMDA受体亚基NR1表达下降和胼胝体区NR3A表达增多可能是MK-801诱导大脑白质/髓鞘损伤的原因之一。
【作者】修芸；
【导师】唐勇；
【作者基本信息】重庆医科大学，组织工程与细胞工程，2014，博士
【关键词】MK-801；NMDA受体阻断；胼胝体；脱髓鞘；精神分裂症；有髓神经纤维；体视学；少突胶质细胞；NMDA亚基；NR1；NR2C；NR3A；

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