围产期暴露苦马豆素对小鼠海马和嗅球神经发生的影响

摘要

海马齿状回颗粒细胞下层（subgranular zone，SGZ）及室管膜侧脑室下区（subventricular zone，SVZ）是哺乳动物中两个终生存在的神经发生区域。其中，SGZ的神经发生对海马的结构以及学习和记忆功能的正常发挥都起关键作用。而SVZ的神经发生对嗅球的结构和功能有重要的作用。在神经发生（包括神经干细胞增殖、迁移、分化以及与其他神经元建立联系等）的过程中，任何的一个环节的异常都可能影响神经系统的功能。 疯草俗称醉马草，是豆科棘豆属和黄芪属的有毒植物的统称。动物采食这类疯草后会出现“疯草病”，轻则影响自身的生长发育和生产性能，重则会导致其死亡。因此，疯草已成为世界范围内危害草原畜牧业最为严重的一类毒草。而苦马豆素（swainsonine，SW）是一种来自疯草的主要有毒物质；动物一旦疯草中毒后，会出现昏昏欲睡、厌食以及消瘦，并伴有精神沉郁和共济失调等神经性症状，甚至会出现癫痫等神经系统疾病。研究表明SW的毒性虽然是慢性且累积性的，但是其对神经系统的损伤不易修复，甚至可能导致永久性神经功能紊乱。此外，本实验室之前的研究表明SW影响成年小鼠的空间学习和记忆。因此，探究SW对神经系统的影响这一重要研究刻不容缓。 本研究通过建立SW暴露的母鼠中毒模型，使用活体电穿孔，并结合BrdU标记、免疫荧光染色、western blot以及显微拍照等技术，研究SW对新生小鼠海马齿状回和嗅球早期神经发生的影响，结果如下： 1.在建立母鼠SW中毒模型的过程中，母鼠的体重以及新生小鼠的体重和脑重均无明显改变。 2.母体暴露SW，研究其对新生子代小鼠齿状回出生后的早期发育的影响。结果发现SW抑制齿状回神经祖细胞的增殖能力，导致新生颗粒细胞存活数量的减少；也引起颗粒细胞树突总长度和分支数降低。而且Sholl分析显示SW使颗粒细胞树突和同心圆之间的交叉点数量（代表树突的复杂程度）明显减少。在8.4mg/kg SW处理组，齿状回门区NeuN+和Reelin+细胞数量均明显增加。此外，通过western blot发现，SW引起海马中小棘蛋白（spinophilin）和NeuN蛋白的表达水平明显降低，从而对海马的发育造成影响。 3.母体暴露SW，研究新生子代小鼠嗅球早期发育的影响。SW使SVZ中神经干细胞的增殖能力下降和嗅球中新生细胞的存活数量减少、导致CR+和TH+中间神经元数量显著增加以及RMS中新生细胞形态和极性的异常，并使得新生颗粒细胞树突的总长度和分支数以及复杂性显著降低。 综上所述，SW对海马齿状回和嗅球的生后早期神经发生都有一定程度的影响。SW能影响神经干细胞的增殖能力，改变中间神经元的数量以及颗粒细胞树突的复杂性。这些结果进一步证明了SW对神经系统的损害作用，可为降低或减少疯草（SW）对草原畜牧业的危害提供一定的参考。

目录

声明

主要符号对照表

第一章 文献综述

1.1.1 海马齿状回的发育

1.1.2 嗅球的发育

1.2.1 苦马豆素的发现、结构特征及作用机理

1.2.2 苦马豆素与神经系统

1.2.3 总结与展望

第二章 苦马豆素对新生小鼠齿状回早期神经发生的影响

2.1 材料和方法

2.1.1 主要仪器及化学试剂

2.1.2 实验动物及实验设计

2.1.3 活体电穿孔

2.1.4 BrdU标记实验

2.1.5 免疫荧光染色

2.1.6 Western blot

2.1.7 数据统计和分析

2.2 实验结果

2.2.1 SW暴露不影响母鼠的体重以及子代的体重和脑重

2.2.2 在DG出生后的早期发育过程中，SW减少新生神经元的数量，并影响新生细胞的存活

2.2.3 SW暴露损害DG中RGCs和INPs的增殖能力

2.2.4 SW对出生后早期GCs树突发育和突触结构的影响

2.2.5 SW对出生后早期海马中NeuN+细胞和中间神经元数量的影响

2.3 讨论

2.4 小结

第三章 苦马豆素对新生小鼠嗅球早期神经发生的影响

3.1 材料方法

3.1.1 主要仪器及化学试剂

3.1.2 实验动物及实验设计

3.1.3 活体电穿孔

3.1.4 BrdU标记实验

3.1.5 免疫荧光染色

3.1.6 数据统计和分析

3.2.1 SW不影响母鼠和子鼠体重

3.2.2 SW对RMS中神经细胞形态和迁移方向性的影响

3.2.3 SW影响SVZ中神经干细胞的增殖

3.2.4 SW对嗅球神经细胞的存活以及中间神经元的影响

3.2.5 SW影响GCs的树突发育

3.3 讨论

3.4 小结

第四章 结论

参考文献

致谢

个人简历