运动对小鼠脑损伤后星形胶质细胞活化及神经元应激的影响

作     者：廖琪 

作者单位：浙江师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：欧阳玮

授予年度：2021年

学科分类：0403[教育学-体育学] 040302[教育学-运动人体科学(可授教育学、理学、医学学位)] 04[教育学] 

主      题：创伤性脑损伤 有氧运动 星形胶质细胞活化 神经元应激 

摘      要：创伤性脑损伤（traumatic brain injury,TBI）是造成青少年及成人致残和致死的主要缘由之一。机动车事故、攻击、跌倒和各种剧烈运动是造成TBI的主要原因。患有TBI的青少年在其生长发育阶段,乃至成人阶段往往伴有一系列的功能障碍,如情绪、行为、认知及运动功能障碍。而造成上述功能障碍的中枢损伤机制目前仍未明了。本研究采用创伤后低中等强度跑台有氧运动的干预方式,检测TBI和/或运动对于星型胶质细胞（GFAP、C3、SHH、TSPO）和神经元（Caprin1、SHH、NFH）各种相关蛋白表达的调节作用;探索和神经元应激在TBI后不同阶段对于神经元损伤的影响。同时,研究了有氧运动对TBI后神经功能、各项行为指标和情绪的影响。目的在于为TBI后神经元损伤机制研究,以及干预TBI继发性损伤及后遗症提供新的思路。研究方法:野生型C57BL/6小鼠随机分为对照组（CON）、创伤组（TBI）、对照+运动组（CON+EXE）、创伤+运动组（TBI+EXE）。中度脑损伤是小鼠运动感觉区受到液压冲击所致。在创伤前对小鼠进行为期6天的跑台运动适应性训练,并进行基本运动功能测试及神经功能评分（NSS）。在创伤建模9天后,进行为期47天的有氧运动锻炼。运动方式为:在小鼠跑步机上进行被动变速间歇训练。在脑损伤后选取多个时间点对小鼠进行NSS、网格走测试、矿场测试,探究TBI以及运动对小鼠神经功能和运动功能的影响;利用悬尾测试、矿场测试、Y迷宫测试、水迷宫测试、三室实验以及管优势鼠测试探究TBI以及运动对小鼠抑郁、焦虑、学习,记忆功能、社交以及攻击性的影响。行为学实验结束后,通过苏木素-伊红（HE）染色,观察皮层,海马神经元坏死情况。切片-脱蜡-抗原修复后进行免疫荧光染色,检测脑组织中星形胶质细胞（astroglia,AG）和神经元相关蛋白表达,并用Image J进行半定量分析。研究结果:TBI小鼠的NSS、左前肢错误使用率、悬尾不动时间均显著高于CON组小鼠。TBI小鼠在旷场中活动性明显下降,在旷场中间四分之一区活动距离占总距离百分比也明显减小。TBI小鼠的Y迷宫自动轮转百分比、Y迷宫分辨系数、小鼠攻击能力得分、社交实验中小鼠嗅探次数,小鼠社交停留时间均显著低于CON组。与TBI组比较,47天的有氧运动可显著增加TBI小鼠在穿越原平台次数、原平台区域停留时间、原平台区域运动距离。TBI小鼠的皮层神经元排列无序,伴有严重的空泡和裂解。CON组的皮质神经元排列整齐,核仁清晰。TBI+EXE组中神经元的形态介于二者之间。在TBI组中,损伤海马DG区域的神经元表现为裂解,神经元呈不规则团簇,核仁无法区分。脑损伤后,TBI组损伤侧大脑皮层和海马Caprin1、SHH、NFH、GFAP、TSPO、C3蛋白阳性细胞数显著增加。与TBI组比较,TBI+EXE组小鼠损伤侧大脑皮层和海马SHH阳性细胞数显著增加,而Caprin1、NFH、GFAP、TSPO、C3阳性细胞数显著减少。结论:中度TBI造成小鼠皮层、海马神经元损伤;造成小鼠神经功能、运动功能、空间认知能力、社会互动和攻击优势显著下降,并表现出显著抑郁和焦虑状态。47天的有氧康复运动可显著改善TBI小鼠的运动功能、空间认知能力、学习记忆能力、社会互动和攻击优势,并减轻TBI小鼠的抑郁和焦虑。上述运动神经保护作用,可能部分在于:1.减少TBI后A1型AG活化（C3,GFAP阳性细胞数减少）、小胶质细胞和AG内线粒体损伤,从而可能减轻脑内神经炎症,氧化应激。2.减少神经元应激损伤（NFH,Caprin1阳性细胞数减少）。3.促进神经前体细胞增殖,调节AG活化（SHH阳性细胞数增加）。