皮质脊髓束遗传缺失动物模型构建及中间神经元可塑性在脊髓损伤肌肉痉挛神经调控中的作用机制

Spasticity is one of the most serious complication after spinal cord injury,but the incidence of neural mechanism is not clear.In our previous study,we accidentally found that after injury of moving downward conduction bundle such as CST,spinal interneurons (PST) showed a strong ability of regeneration called bud and reconstrcted CST loop to play an important role in the plasticity of compensation as well as CST regenerated spontaneously.So the study intends to construct the CST genetic deletion mouse model under conditional knockouting of Celsr3|Emx1,then study its plasticity when the middle of the nerve (PST) pathway remained normal and mark PST with the anterograde and retrograde tracer to analysis the form of axons or dendrites,axons distribution and the loop reconstruction of PST and the upper and lower neuron.What's more,propose and validate hypothesis:Limb spasticity after spinal cord injury is due to excitability change of PST;New synapses come by nerve sprouting and mismatch formation of new neural pathways lead to a new important neural mechanism of the muscle spasm in regional dominance,which has important significance.

肢体痉挛是脊髓损伤后最严重的并发症之一，然其发生神经机制仍不清楚。基于前期研究中意外发现在运动下行传导束如皮质脊髓束（CST）损伤后出现自发性再生同时，脊髓中间神经元（PST）也显示出“出芽”较强的再生能力, 并与CST环路重建发挥重要的可塑性代偿作用。因此本研究拟将通过Celsr3|Emx1条件基因敲除构建皮质脊髓束（CST）遗传缺失小鼠模型，在中间神经（PST）传导通路仍保持正常下研究其可塑性变化，并用顺行和逆行性示踪剂标志PST,分析PST神经轴突、树突形态、轴突分布及PST与上下神经元的环路重建情况，提出并验证假说：脊髓损伤后肢体痉挛是由于PST兴奋性发生改变;神经出芽形成的新突触、错配建立新的错配神经通路，是导致支配区域肌肉痉挛的重要神经新机制具有重要意义。

本研究通过Celsr3|Emx1条件基因敲除构建皮质脊髓束（CST）遗传缺失小鼠模型，在中间神经（PST）传导通路仍保持正常下研究其可塑性变化，并用顺行示踪剂标志RST,通过免疫荧光染色等分析PST神经轴突、树突形态、轴突分布及PST与其他下行传导束如红核传导束(RST)及上下神经元的环路重建情况，顺利完成Celsr3/Emx1条件性基因敲除皮质脊髓联系剥夺小鼠模型建立和表型鉴定；进行了Celsr3/Emx1小鼠皮质脊髓联系剥夺导致运动功能和脊髓运动神经元的变化研究，通过转基因小鼠中间神经元的免疫荧光染色以及半切损伤后中间神经元的变化研究，重要发现;皮质脊髓束遗传缺失后脊髓全切小鼠尾肌肉痉挛出现，但脊髓半切后并不出现鼠尾肌痉挛，此时红核脊髓束出现轴突再生“出芽”向下延伸顺行，但并未向对侧代偿性再生，唯有中间神经元出现下行和对侧代偿性再生，并随时间延长、轴突数目和长度增加，提示脊髓半切后CST、RST对下行传导的控制具有重要作用，PST出现代偿性活跃，PST神经机制在脊髓损伤后肌肌痉挛中具有重要作用，揭示可能存在神经再生错配的代偿机制