運(yùn)動(dòng)干預(yù)通過紋狀體MSNs結(jié)構(gòu)可塑性改善PD模型大鼠行為功能

陳巍 時(shí)凱旋 劉曉莉

1 北京師范大學(xué)體育與運(yùn)動(dòng)學(xué)院（北京100875）

2 河北科技師范學(xué)院體育系

帕金森?。≒arkinson’s disease, PD）是全球第二大神經(jīng)退行性病變， 其病理學(xué)基礎(chǔ)是中腦黑質(zhì)致密部多巴胺（dopamine, DA）能神經(jīng)元變性脫失及紋狀體DA含量顯著減少[1]。 源自黑質(zhì)致密部的DA能神經(jīng)元終末與紋狀體中等多棘神經(jīng)元（medium spiny neurons, MSNs）樹突棘頸部形成突觸，而源自皮層的谷氨酸（glutamate,Glu）能終末與MSNs樹突棘頭部構(gòu)成突觸，這種特殊的毗鄰特征為DA對紋狀體Glu能傳入的調(diào)節(jié)以及MSNs對紋狀體神經(jīng)元信息整合和運(yùn)動(dòng)功能調(diào)節(jié)提供了重要的解剖學(xué)基礎(chǔ)[2]。 有研究發(fā)現(xiàn)，PD患者與PD動(dòng)物模型紋狀體MSNs樹突棘密度均出現(xiàn)下降，而且這種形態(tài)變化與行為功能障礙的出現(xiàn)具有一致性[3,4]；Wonju等的研究甚至還發(fā)現(xiàn)， 在DA能神經(jīng)元大量壞死的情況下，MSNs樹突形態(tài)的重塑仍有助于改善PD模型動(dòng)物的行為功能[5]。目前已經(jīng)明確，DA缺失是紋狀體MSNs樹突棘脫落的“起始事件”，由此引發(fā)的皮層Glu釋放增多激活突觸后膜Glu受體是影響突觸后神經(jīng)元胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的直接因素[2]。 紋狀體內(nèi)α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸 （a-amino-3-hydroxy-5-methy1-4-isoxa-zoleppropionate，AMPA）受體主要由GluR1和GluR2兩種亞基構(gòu)成， 其組分比例不僅決定受體功能特性而且直接影響突觸后膜對Ca2+的通透性[6]。有證據(jù)表明，運(yùn)動(dòng)具有重塑嚙齒類動(dòng)物紋狀體MSNs樹突結(jié)構(gòu)的作用[7]。 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對改善PD患者與模型動(dòng)物行為功能障礙也有顯著效果[8,9]。 由此推測，運(yùn)動(dòng)干預(yù)可能通過調(diào)節(jié)紋狀體MSNs形態(tài)結(jié)構(gòu)的可塑性改善PD相關(guān)行為功能障礙， 但迄今為止仍未見到直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。為此，本研究通過觀察運(yùn)動(dòng)干預(yù)后PD模型大鼠紋狀體MSNs樹突棘形態(tài)變化與行為功能改善的關(guān)系， 揭示運(yùn)動(dòng)干預(yù)治療PD的神經(jīng)解剖學(xué)機(jī)制。

1 實(shí)驗(yàn)材料與研究方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對象及分組

選用清潔級SD雄性大鼠（體重220～240 g）為實(shí)驗(yàn)對象， 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物由北京華阜康生物科技股份有限公司提供，生產(chǎn)許可證號：SCXK（京）2009-0007。 所有大鼠實(shí)行分籠飼養(yǎng)，自由飲食，自然光照，動(dòng)物房室內(nèi)溫度控制在20～25℃，相對濕度為45%～50%。 大鼠進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后適應(yīng)性飼養(yǎng)7天，隨機(jī)分為4組：假手術(shù)組（Control組，n = 14）、假手術(shù)運(yùn)動(dòng)組（Control+Ex組，n = 14）、PD模型組（PD組，n = 14）、PD模型運(yùn)動(dòng)組（PD+Ex組，n =14）。

1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器

數(shù)顯動(dòng)物腦立體定位儀（深圳，瑞沃德）、微量進(jìn)樣器（瑞士Hamilton）、顱骨鉆（美國Foredom）、動(dòng)物跑臺（杭州，段氏DSPT-202型）、冷凍切片機(jī)（德國，Leica）、石蠟包埋機(jī)（德國，Leica）、石蠟切片機(jī)（德國，Leica）、5417R離心機(jī)（德國，艾本德）、顯微鏡（奧林巴斯BX61-DP72）。

1.3 主要試劑

水合氯醛、6-羥基多巴胺 （6-hydroxydopamine, 6-OHDA）和阿撲嗎啡（apmorphine, APO）購自sigma公司；冰凍切片神經(jīng)元高爾基法快速染色試劑盒 （美國，GENMED）由上海杰美基因醫(yī)藥科技有限公司提供；谷氨酸受體1抗體（Anti-GluR1/AMPA） 與2抗體 （Anti-GluR2/AMPA） 由北京博奧森生物科技有限公司提供，其它常規(guī)試劑為國產(chǎn)的分析純。

1.4 研究方法

1.4.1 PD大鼠模型的建立與評價(jià)

實(shí)驗(yàn)前用含0.02% 抗壞血酸的生理鹽水配制成濃度為2 μg/μL的6-OHDA溶液， 進(jìn)行分裝后立即置于-80 ℃超低溫環(huán)境避光保存。 采用10%水合氯醛溶液（3.5 mL/kg）對PD和PD+Ex組大鼠進(jìn)行腹腔注射， 大鼠進(jìn)入深度麻醉后，以平顱位將其固定于腦立體定位儀上，皮膚消毒后實(shí)施手術(shù)，暴露包括前囟前0.5 cm至后囟后0.4 cm的手術(shù)野。 根據(jù)Paxinos等[10]大鼠腦立體定位圖譜定位右側(cè)前腦內(nèi)側(cè)束（MFB：AP:-4.3 mm，R:1.5 mm，V:7.6 mm），采用高速顱骨鉆對顱骨鉆孔，用微量進(jìn)樣器將4 μL的6-OHDA溶液注入到右側(cè)MFB（1.0 mm/min的速度緩慢進(jìn)針，1 μL/min的速度注射），注射完畢后留針5 min，再以1.0 mm/min速度緩慢退針[11]。 Control與Control+Ex組大鼠采用同樣的方法注射同等劑量含0.02% 抗壞血酸的生理鹽水。 對傷口進(jìn)行消毒縫合后置所有大鼠回籠單只飼養(yǎng)。 造模后7、14、28天，對大鼠頸部皮下注射APO（0.5 mg/kg）誘導(dǎo)旋轉(zhuǎn)行為，注射藥物3 min后開始記錄每只大鼠的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。 30 min內(nèi)大鼠向健側(cè)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與向損毀側(cè)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的差值>100轉(zhuǎn)作為6-OHDA誘導(dǎo)PD大鼠模型成功的標(biāo)準(zhǔn)[12]。

1.4.2 運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案

Control+Ex與PD+Ex組大鼠在手術(shù)后24 h開始進(jìn)行跑臺運(yùn)動(dòng)干預(yù)。 依Tajiri等[9]運(yùn)動(dòng)方案共進(jìn)行為期4周的運(yùn)動(dòng)干預(yù)（11 m/min，30 min/day，5 day/week，周一至周五9:00～11:00訓(xùn)練，周六、周日休息）。

1.4.3 行為學(xué)評價(jià)

采用圓桶試驗(yàn)（Cylinder Test）結(jié)合APO誘導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)行為測試評價(jià)大鼠的行為功能。 圓桶試驗(yàn)主要用于評價(jià)前肢活動(dòng)的不對稱性。 測試時(shí)將大鼠置于一個(gè)兩端開口的透明樹脂玻璃圓筒（內(nèi)徑20 cm，高30 cm）內(nèi)，用高清攝像機(jī)記錄3 min內(nèi)大鼠前肢接觸桶壁的次數(shù)：大鼠采用一側(cè)前肢接觸桶壁為該前肢觸壁1次；如果該前肢在保持觸壁的同時(shí)，對側(cè)前肢也觸壁1次，或兩側(cè)前肢同時(shí)接觸桶壁，則為兩側(cè)前肢同時(shí)觸壁1次。 大鼠左側(cè)前肢接觸桶壁比例的計(jì)算公式如下[13]：

同時(shí)，在6-OHDA注射后的第14和28天對各組大鼠進(jìn)行APO誘導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)行為測試， 結(jié)合圓桶試驗(yàn)綜合評價(jià)運(yùn)動(dòng)干預(yù)對PD大鼠行為功能的改善效果。

1.4.4 紋狀體MSNs樹突棘密度的觀察

采用高爾基染色技術(shù)觀察大鼠紋狀體MSNs樹突棘密度的變化。 每組大鼠各取8只，用10 %水合氯醛溶液（3.5 ml/kg）進(jìn)行腹腔注射麻醉，使用37 ℃的生理鹽水由心臟處灌注3次，每次50 ml以去除血液，然后快速取出腦組織，用無菌預(yù)冷的手術(shù)刀將腦組織切成0.5 cm厚的組織塊，用高爾基染色試劑盒處理后，再用二甲苯透明并封片，在奧林巴斯顯微鏡下觀察，并采用Image-Pro Plus 6.0軟件進(jìn)行圖像分析。 從每只大鼠紋狀體切片中選擇背側(cè)區(qū) （與運(yùn)動(dòng)行為執(zhí)行密切相關(guān)區(qū)域）2張切片，每張切片觀察2個(gè)形態(tài)較完整的MSNs神經(jīng)元。 這些神經(jīng)元呈現(xiàn)胞體中等大?。ㄖ睆郊s為15 μm），可見4～8條主樹突且含有分支， 在遠(yuǎn)離胞體約30 μm樹突上分布有密集的樹突棘。 選取主樹突第一次分支30～50 μm長度內(nèi)計(jì)數(shù)樹突棘個(gè)數(shù)， 以樹突棘個(gè)數(shù)/10 μm表示其密度。

1.4.5 紋狀體AMPA受體亞基表達(dá)

最后一次運(yùn)動(dòng)干預(yù)24 h后， 每組大鼠各取6只，采用10%水合氯醛溶液（3.5 mL/kg）進(jìn)行腹腔注射麻醉，用37℃生理鹽水和4℃的4%多聚甲醛經(jīng)左心室-升主動(dòng)脈插管灌流，快速取出腦組織塊后置于4%多聚甲醛中后固定24 h，用不同濃度的乙醇進(jìn)行梯度脫水、透明、浸蠟、包埋制成石蠟塊，進(jìn)行連續(xù)冠狀切片，厚度約5 μm，將腦片附貼于涂有多聚賴氨酸的載玻片上，62℃恒溫烤箱中烘烤60 min，然后進(jìn)行染色。 主要步驟：常規(guī)二甲苯脫蠟（15 min×3），水化，PBS洗（3min×3），抗原修復(fù)15 min，PBS洗（5 min×3）， 滴加3%雙氧水在載玻片上，封閉20 min，PBS洗（5 min×3），正常山羊血清封閉20 min， 加一抗4 ℃孵育過夜，37 ℃復(fù)溫20 min，PBS洗（5 min×3），二抗孵育20 min，PBS洗（5min×3），滴加辣根酶標(biāo)記鏈霉卵白素37℃孵育20 min，PBS洗 （5 min×3），DAB顯色約5 min，蘇木素復(fù)染5 min，梯度脫水，透明， 封片。 應(yīng)用奧林巴斯顯微鏡對紋狀體背側(cè)區(qū)域拍照。 采用Image-Pro Plus 6.0軟件對免疫陽性細(xì)胞光密度（optical density，OD）進(jìn)行分析，每個(gè)樣本取平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.4.6 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)軟件對所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示。 各組間均數(shù)的比較采用方差分析 （Two-Way ANOVA）， 選擇LSD檢驗(yàn)對組間均值差異進(jìn)行比較， 顯著性水平為P ＜0.05。

2 研究結(jié)果

2.1 運(yùn)動(dòng)干預(yù)后PD大鼠行為能力的變化

APO誘導(dǎo)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果顯示，與Control組比較，第14天與28天PD和PD+Ex組大鼠旋轉(zhuǎn)圈數(shù)均顯著增加（均P ＜0.01）；與PD組比較，第14天PD+Ex組大鼠旋轉(zhuǎn)次數(shù)無顯著變化（P ＞0.05），而第28天呈顯著降低（P ＜0.05）。 Control和Control+Ex組大鼠無明顯旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生，如表1所示。

表1 各組大鼠APO誘導(dǎo)旋轉(zhuǎn)次數(shù)變化

圓桶試驗(yàn)結(jié)果顯示：與Control組比較，PD與PD+Ex組大鼠左側(cè)前肢觸壁的比例降低， 且差異均具有顯著性（P ＜0.01），表明注射6-OHDA后大鼠左側(cè)前肢的運(yùn)動(dòng)功能出現(xiàn)明顯下降； 但PD+Ex組大鼠觸壁次數(shù)較PD組顯著增加（P ＜0.05），如圖1所示。

圖1 各組大鼠左側(cè)前肢使用情況比較

2.2 運(yùn)動(dòng)干預(yù)后PD大鼠紋狀體MSNs樹突棘密度的變化

高爾基染色結(jié)果顯示，與Control組（14.43 ± 2.03/10 μm）比較，Control+Ex組（15.14 ± 2.14/10 μm）大鼠紋狀體MSNs樹突棘密度未出現(xiàn)顯著變化 （P ＞0.05），但PD組大鼠出現(xiàn)顯著降低 （P ＜0.01）； 與PD組比較，PD+Ex組大鼠紋狀體MSNs樹突棘密度顯著增加（7.21 ±1.19/10 μm vs 12.57 ± 1.40/10 μm）（P ＜0.01）， 如圖2所示。

圖2 各組大鼠紋狀體MSNs樹突棘密度比較

2.3 運(yùn)動(dòng)干預(yù)后PD大鼠紋狀體AMPA受體亞基表達(dá)的變化

免疫組化染色結(jié)果顯示，與Control組相比，PD組大鼠紋狀體GluR2亞基表達(dá)下調(diào)，差異顯著（P < 0.01）；而GluR1亞基表達(dá)未見顯著改變（P ＞0.05）。 此外，與PD組相比，PD＋Ex組大鼠紋狀體GluR2亞基表達(dá)上調(diào)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.01），而GluR1亞基表達(dá)沒有顯著性改變（P ＞0.05），如圖3所示。

3 討論

圖3 各組大鼠紋狀體GluR1和GluR2表達(dá)比較（200×）

基底神經(jīng)節(jié)功能性紊亂與PD運(yùn)動(dòng)行為功能障礙存在密切關(guān)系。 紋狀體是基底神經(jīng)節(jié)中信息傳導(dǎo)的主要核團(tuán)之一，參與隨意運(yùn)動(dòng)的程序編制與執(zhí)行，在運(yùn)動(dòng)方向、順序、速度、幅度以及運(yùn)動(dòng)可塑性調(diào)節(jié)等方面都具有重要作用[2,8]。 在紋狀體神經(jīng)元構(gòu)筑中，MSNs約占其神經(jīng)元總數(shù)的95%，MSNs樹突及其分支上存在大量棘狀突起，即樹突棘，它是神經(jīng)元之間形成突觸的重要部位[2]。 MSNs同時(shí)接受皮層﹣紋狀體通路的Glu能輸入和黑質(zhì)﹣紋狀體通路的DA能輸入， 分別通過MSN-GPi（直接通路易化運(yùn)動(dòng)）和MSN-GPe（間接通路抑制運(yùn)動(dòng)）調(diào)節(jié)基底神經(jīng)節(jié)的功能[14，15]，可見，MSNs形態(tài)結(jié)構(gòu)可塑性對運(yùn)動(dòng)功能的調(diào)控具有重要意義。 PD發(fā)生后， 由于DA缺失其紋狀體MSNs樹突棘發(fā)生萎縮并脫落[3]，PD模型大鼠黑質(zhì)DA能神經(jīng)元壞死后也可以造成其紋狀體MSNs樹突棘的密度顯著下調(diào)[4]。另有研究發(fā)現(xiàn)，PD動(dòng)物黑質(zhì)﹣紋狀體DA能傳遞減弱的同時(shí)伴隨著皮層﹣紋狀體Glu能活動(dòng)的增強(qiáng)[16]，而皮質(zhì)剝離術(shù)可抑制去DA神經(jīng)支配誘導(dǎo)的紋狀體MSNs樹突棘的丟失[17]，這提示皮層﹣紋狀體Glu能傳入也參與了MSNs突觸結(jié)構(gòu)可塑性的調(diào)節(jié)過程。

胞內(nèi)游離Ca2+水平可直接影響MSNs樹突棘穩(wěn)定性的改變[8,16]。 導(dǎo)致胞內(nèi)游離Ca2+水平變化的因素有很多。在紋狀體，Glu從突觸前膜釋放后，與突觸后膜上的Glu受體（包括AMPA和NMDA兩種受體亞型）作用，觸發(fā)突觸后神經(jīng)元胞內(nèi)一系列信號級聯(lián)反應(yīng)[6]。Glu首先與AMPA受體結(jié)合， 通過調(diào)節(jié)陽離子流入及對NMDA受體的修飾，使突觸后神經(jīng)元去極化進(jìn)而產(chǎn)生脈沖發(fā)放[18]。 紋狀體內(nèi)的AMPA受體亞基主要為GluR1和GluR2，GluR2的激活可限制Ca2＋內(nèi)流，影響突觸后膜對Ca2+的通透性[18,8]。而胞內(nèi)Ca2+信號的頻率、持續(xù)時(shí)間和幅度等信息的瞬時(shí)變化又會直接影響MSNs樹突棘的穩(wěn)定性[2]。 由此可見，GluR2對MSNs樹突棘及突觸結(jié)構(gòu)的完整性具有重要的調(diào)節(jié)作用。 PD狀態(tài)下，由于黑質(zhì)﹣紋狀體DA通路的抑制作用減弱， 導(dǎo)致皮層﹣紋狀體通路Glu的輸入增強(qiáng)，同時(shí)AMPA受體組分發(fā)生改變， 降低了GluR2對Ca2＋內(nèi)流的限制，使大量Ca2＋流入胞內(nèi)并導(dǎo)致Ca2＋超載，引發(fā)突觸后膜的持續(xù)性興奮[8,18]。 同時(shí)，MSNs樹突棘內(nèi)Ca2+水平的升高可促進(jìn)Ca2＋/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）Thr286的磷酸化水平， 進(jìn)而影響細(xì)胞骨架蛋白F-actin動(dòng)力學(xué)調(diào)控并介導(dǎo)了樹突棘萎縮與脫落[2,19]。由此可見，Glu興奮性毒作用是誘導(dǎo)MSNs樹突棘脫落的主要原因之一。

近年的研究顯示，紋狀體MSNs樹突棘密度的增加可代償PD動(dòng)物紋狀體DA水平的減少并促進(jìn)其行為功能恢復(fù)[5]。但運(yùn)動(dòng)干預(yù)改善PD患者行為功能是否與紋狀體MSNs可塑性有關(guān)以及相關(guān)機(jī)制目前尚未闡明。 6-OHDA是第一個(gè)被用于特異性誘導(dǎo)DA能神經(jīng)元壞死的神經(jīng)毒素類藥物， 其主要通過氧化應(yīng)激途徑使黑質(zhì)﹣紋狀體DA系統(tǒng)傳遞障礙引起動(dòng)物的PD癥狀[20]。 本研究將6-OHDA注射入大鼠右側(cè)前腦內(nèi)側(cè)束成功誘導(dǎo)了偏側(cè)PD模型大鼠， 前腦內(nèi)側(cè)束是黑質(zhì)致密部連接紋狀體的DA能神經(jīng)纖維通路，該通路是紋狀體DA神經(jīng)遞質(zhì)的主要來源，6-OHDA可沿前腦內(nèi)側(cè)束逆向轉(zhuǎn)運(yùn)至黑質(zhì)致密部引發(fā)DA能神經(jīng)元壞死，紋狀體DA含量丟失。 本研究結(jié)果顯示，PD模型大鼠運(yùn)動(dòng)行為功能顯著降低，同時(shí)紋狀體MSNs樹突棘密度出現(xiàn)明顯減少，這與Oscar等的研究結(jié)果一致[21]。 本研究還發(fā)現(xiàn)，PD模型大鼠紋狀體AMPA受體的GluR2亞基表達(dá)下降，這將會促進(jìn)MSNs胞內(nèi)Ca2+水平持續(xù)升高， 可能與MSNs樹突棘脫落存在密切關(guān)系。此外，本研究結(jié)果證實(shí)，4周運(yùn)動(dòng)干預(yù)可有效增加PD模型大鼠紋狀體MSNs樹突棘密度， 上調(diào)AMPA受體的GluR2亞基表達(dá)， 同時(shí)運(yùn)動(dòng)行為功能得到明顯的改善。Vanleeuwen等通過跑臺運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練也顯著上調(diào)了PD模型小鼠紋狀體AMPA受體GluR2亞基表達(dá)水平，同時(shí)抑制了PD模型小鼠紋狀體MSNs的興奮性[22]。 綜合既往研究結(jié)果推測， 運(yùn)動(dòng)干預(yù)改善PD模型大鼠行為功能可能與AMPA受體介導(dǎo)的MSNs結(jié)構(gòu)重塑有關(guān)，GluR2亞基可能參與了運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)PD大鼠皮層-紋狀體突觸可塑性的過程。

大量研究表明，黑質(zhì)DA能神經(jīng)元壞死，紋狀體DA水平減少是導(dǎo)致PD運(yùn)動(dòng)行為功能異常的原發(fā)性因素。因此，探討運(yùn)動(dòng)干預(yù)改善PD患者或PD模型動(dòng)物行為功能的機(jī)制更多關(guān)注了運(yùn)動(dòng)對黑質(zhì)-紋狀體DA能神經(jīng)元的保護(hù)作用、DA傳遞效能改變等方面[5,9,8]。 但隨著研究的逐步深入，發(fā)現(xiàn)PD模型動(dòng)物行為功能改善與黑質(zhì)DA能神經(jīng)元存活或紋狀體DA水平變化并非直接相關(guān)[23,24]，認(rèn)為運(yùn)動(dòng)可能對皮層-紋狀體Glu能神經(jīng)輸入也有一定的調(diào)節(jié)作用[5,8]。 由于MSNs是直接通路和間接通路的起始神經(jīng)元，同時(shí)接受黑質(zhì)-紋狀體DA能神經(jīng)纖維和皮層-紋狀體Glu能纖維的支配。 因此，運(yùn)動(dòng)干預(yù)對MSNs形態(tài)可塑性的調(diào)節(jié)對改善黑質(zhì)-紋狀體DA能傳遞與皮層-紋狀體Glu能傳遞均具有重要作用[25]。 從本研究結(jié)果推測，運(yùn)動(dòng)干預(yù)可能通過增加PD模型大鼠紋狀體MSNs樹突棘密度和上調(diào)GluR2亞基表達(dá)， 修飾皮層-紋狀體Glu能突觸結(jié)構(gòu)可塑性，代償黑質(zhì)-紋狀體DA傳遞障礙， 調(diào)節(jié)并改善基底神經(jīng)節(jié)功能紊亂導(dǎo)致的行為活動(dòng)異常。 此外，Vigers等的研究還發(fā)現(xiàn)，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF）的表達(dá)與中樞神經(jīng)元樹突棘的完整性及動(dòng)物的行為功能調(diào)節(jié)有關(guān)[26]。 Real等的研究證實(shí)， 在紋狀體注射BDNF受體拮抗劑后，運(yùn)動(dòng)干預(yù)對PD模型大鼠行為功能的改善作用消失[27]。 提示BDNF可能參與了PD模型大鼠紋狀體MSNs突觸結(jié)構(gòu)可塑性的調(diào)節(jié)。

綜上所述，運(yùn)動(dòng)干預(yù)調(diào)節(jié)PD模型大鼠紋狀體MSNs樹突棘形態(tài)結(jié)構(gòu)可塑性是改善其運(yùn)動(dòng)行為功能障礙的關(guān)鍵性因素； 特別是在PD發(fā)病早期介入運(yùn)動(dòng)干預(yù)可能將最大限度地發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用和神經(jīng)營養(yǎng)作用，避免MSNs樹突棘的脫落，保護(hù)其形態(tài)結(jié)構(gòu)的完整性。 此外，以左旋多巴（L-dopa）為代表的DA替代療法是目前PD藥物治療的主要手段， 但隨著藥物使用時(shí)間的延長其療效逐漸降低，大多數(shù)患者還會出現(xiàn)異動(dòng)癥或精神障礙等并發(fā)癥[1]。 事實(shí)上，PD早期紋狀體內(nèi)DA受體（D2DR）表達(dá)上調(diào)可以代償DA含量的降低，然而MSNs樹突棘漸進(jìn)性脫落現(xiàn)象一旦發(fā)生， 會很大程度上限制紋狀體對DA缺失的代償能力，這可能是長期服用L-dopa后PD患者出現(xiàn)嚴(yán)重副作用的機(jī)制之一[2]。 由此可見，紋狀體MSNs樹突棘密度的保持對延緩PD病情加重、延長DA替代藥物的使用時(shí)間及治療效果也具有重要意義。

4 結(jié)論

運(yùn)動(dòng)干預(yù)增加了PD模型大鼠紋狀體MSNs樹突棘密度，上調(diào)了GluR2亞基表達(dá)，有效改善了行為功能障礙，紋狀體MSNs形態(tài)結(jié)構(gòu)重塑可能是運(yùn)動(dòng)改善PD大鼠行為功能障礙的重要途徑之一。運(yùn)動(dòng)上調(diào)紋狀體AMPA受體GluR2亞基表達(dá)可能介導(dǎo)了這一過程。

[1] Galvan A, Wichman T. Pathophysiology of parkinsonism. Clin Neurophysiol, 2008, 119: 1459-1474.

[2] Deutch AY, Colbran RJ, Winder DJ. Striatal plasticity and medium spinyneuron dendritic remodeling in parkinsonism.Parkinsonism Relat Disord, 2007, 13(Supp3): 251-258.

[3] Rosa MV, Heyne L, Yoland S. Dopaminergic denervation and spine loss in the striatum of MPTP-treated monkeys. Exp Neurol, 2009, 215: 220-227.

[4] Stephens B, Mueller AJ, Shering AF,et al. Evidence of a breakdown of corticostriatal connections in Parkinson’s disease. Neuroscience, 2005, 132(3):741-754.

[5] Wouju K, Mi JI, Cheol HP, et al. Remodeling of the dendritic structure of the striatal medium spinyneurons accompanies behavioral recovery in a mouse model of Parkinson’s disease.Neurosci Lett, 2013, (557): 95-100.

[6] Santos SD, Carvalho AL, Caldeira MV, et al. Regulation of AMPA receptors and synaptic plasticity. Neuroscience, 2009,158(1):105-125.

[7] Takamatsu Y, Ishida A, Hahakawa M, et al. Treadmill running improves motor function and alters dendritic morphology in the striatum after collagenase-induced intracerebral hemorrhage in rats. Brain Res, 2010, 1355(8): 165-173.

[8] 劉曉莉, 時(shí)凱旋, 喬德才. 運(yùn)動(dòng)對帕金森病模型大鼠紋狀體神經(jīng)元電活動(dòng)的影響. 北京體育大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 37(5): 57-61.

[9] Tajiri N, Yasuhara T, Shingo T, et al. Exercise exerts neuroprotective effects on Parkinson's disease model of rats . Brain Res, 2010, 1310(15): 200-207.

[10] Paxinos G, Watson C. The Rat Brain in Stererotaxic Coordinates. 3th ed. San Diego: Academic Press, 1997:35, 38-40.

[11] Truong L, Allbutt H, Kassiou M, et al. Developing a preclinical model of Parkinson’s disease: a study of behaviour in rats with graded 6-OHDAlesions. Behav Brain Res, 2006, 169(1):1-9.

[12] Jia J, Sun Z, Li B, et al. Electro-acupuncture stimulation improves motor disorders in Parkinsonian rats. Behav Brain Res,2009, 205(1):214-218.

[13] Karhunen H, Virtanen T, Schaller T, et al. Forelimb use after focal cerebral ischemia in rats treed with an alpha 2-adrenoceptor antagonist. Pharmacol Biochem Behav, 2003, 74(3):663-669.

[14] Robert ST, Michel D. Basal ganglia contributions to motor control: a vigorous tutor. Curr Opi Neurobiol, 2010, 20(6):704-716.

[15] Tsumori T, Yokota S, Ono K, et al. Synaptic organization of GABAergic projections from the substantia nigra pars reticulata and the reticular thalamic nucleus to the parafascicular thalamic nucleus in the rat. Brain Res, 2002, 957 (2): 231-241.

[16] Day M, Wang Z, Ding J, et al. Selective elimination of glutamatergic synapses on striatopallidal neurons in Parkinson disease models. Nat Neurosci, 2006, 9:251-259.

[17] Rosa MV, Yoland S. Neuroglial plasticity at striatal glutamatergic synapses in Parkinson’s disease. Front Syst Neurosci, 2011, 5(68): 1-9.

[18] Jeun SH, Cho HS, Kim KJ, et al. Electrophysiological characterization of AMPA and NMDA receptors in rat dorsal striatum. Korean J Physiol Pharmacol, 2009, 13(3):209-214.

[19] Maria K, Panagiotis K, Panagiotis G, et al. Expression and phosphorylation of glutamate receptor subunits and CaMKII in a mouse model of Parkinsonism. Brain Res, 2014, 1549:22-31.

[20] 王濤, 左萍萍. 帕金森病實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型研究進(jìn)展. 中國神經(jīng)免疫學(xué)和神經(jīng)病學(xué)雜志, 2008, 15(6): 455-457.

[21] Oscar S, Daniel IL, Jorge FH, et al. Alterations in dendritic morphology of the prefrontal cortical and striatum neurons in the unilateral 6-OHDA-rat model of parkinson’s disease.Synapse, 2007, 61: 450-458.

[22] Vanleeuwen JE, Petzinger GM, Walsh JP, et al. Altered AMPA receptor expression with treadmill exercise in the 1 -methyl-4-phenyl-1, 2, 3, 6-tet,rahydropyridine-lesioned mouse model of basal ganglia injury. J Neurosci Res, 2010,88(3)：650-668.

[23] Fisher BE, Petzinger GM, Nlxon K, et al. Exercise-induced behavioral recovery and neuroplasticity in the 1-methyl-4-phenyl-1, 2, 3, 6-tetrahydropyridine-lesioned mouse basal ganglia. J Neurosci Res, 2004, 77, 378-390.

[24] Tillerson JL, Caudle WM, Reveron ME, et al. Exercise induces behavioral recovery and attenuates neurochemical deficits in rodent models of Parkinson’s disease. Neuroscience 2003, 119(3): 899-911.

[25] 陳巍, 喬德才, 劉曉莉. 紋狀體神經(jīng)元可塑性與帕金森病的運(yùn)動(dòng)防治研究進(jìn)展. 中國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志, 2014, 33 (7): 729-734.

[26] Vigers AJ, Amin DS, Talley-Farnham T, et al. Sustained expression of brain-derived neurotrophic factor is required for maintenance of dendritic spines and normal behavior. Neuroscience, 2012, 212(4): 1-18.

[27] Real CC, Ferreira AFB, Chaves-kirsten GP, et al. BDNF receptor blockade hinders the beneficial effects of exercise in a rat model of Parkinson’s disease. Neuroscience, 2013, 237(1):118-129.