脑中风后神经元结构可逆性变化的机理研究

脑中风后，缺血引起脑内级联的病理反应导致神经元的损伤或死亡。由于神经元是有丝分裂后细胞，胞体一旦死亡，难以通过再生的方式得到补充。因此，如何修复受损的神经元或增强脑内原有神经元结构的可塑性已成为治疗脑中风的关键问题。近年来的研究表明，脑中风后如果血液及时再灌流，受损的神经元突触结构能发生可逆性的变化而恢复到中风前的位置和状态，但目前对这种可逆性变化的机理尚不了解。本项研究拟利用转基因荧光小鼠建立中风模型，采用活体内双光子荧光显微成像技术、电子显微镜技术，以及免疫细胞化学等研究方法，从不同水平来探讨神经元发生可逆性变化的结构基础及影响因素。此外，我们拟将活体内双光子荧光显微成像技术和内源性光学信号成像技术以及行为学的研究方法结合起来，从突触结构的动态变化、皮层功能区的变化以及动物行为的恢复来探讨脑中风后神经元可逆性变化对功能的影响。本研究结果可为中风的治疗提供新的思路和理论依据。

本项目采用YFP荧光小鼠制作可逆性全脑缺血模型，结合双光子活体成像技术、透射电镜技术、免疫组化技术、行为测试等方法研究了神经元结构在缺血性脑中风后发生可逆性变化的结构基础及影响因素。研究发现，短暂性脑缺血可以很快破坏神经元的树突和树突棘，但及时进行血液再灌注后这些结构可以发生快速的可逆性恢复。透射电镜及活体成像的结果表明，短暂性脑缺血仅仅导致少部分树突棘真正的消失，大部分树突棘仍然有突触联系，这些残存的突触结构使得树突棘在血液再灌注后可以原位恢复。进一步的研究结果表明，树突棘可逆性恢复并不只是简单的结构上的恢复，它伴随着突触结构的快速及持续性重组，在这一过程中，有些动物行为恢复得很快，但有些动物行为恢复得较慢，说明神经元可逆性变化只伴随着部分动物行为的恢复，而中风后突触结构的可塑性可能对脑内神经环路的重建和功能的进一步恢复起着重要作用。我们进一步的研究表明，微循环对神经元结构的可逆性变化起着决定作用。神经元结构可逆性恢复具有时间依赖性，随着缺血时间的延长，神经元结构发生可逆性恢复也越来越难。此外，中风后血脑屏障通透性的改变会影响树突棘更新率，但对念珠状树突结构的恢复并没有影响。中风后胶质细胞的激活与神经元的损伤有一定关系，但对可逆性变化不起主要作用。本项目的研究结果为脑中风后神经元恢复的机理提供了实验依据，对脑中风的临床治疗具有一定的参考意义。