高压氧治疗对阿尔茨海默病鼠齿状回新生神经元变化影响

2019-04-24魏成群祝鸿雁黑龙江省医院神经内科黑龙江哈尔滨150036

系统医学 2019年4期

魏成群，祝鸿雁黑龙江省医院神经内科，黑龙江哈尔滨 150036

阿尔茨海默病是一种极具隐匿性的、进展缓慢的神经系统退行性疾病，也就是俗称的“老年痴呆”，临床中表现为记忆障碍、失语、执行功能障碍、人格以及行为方面痴呆表现，多见于65岁以上人群，临床中尚未明确其发病原因与发病机制[1-2]。但有研究指出，如果能通过临床治疗来促进患者神经元再生，可在一定程度上改善阿尔茨海默病的部分症状[3-5]。为此，该院于2016年4—5月以18只实验大鼠为研究对象，展开了为期30 d的研究，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

共选取18只符合纳入标准大鼠为实验研究对象，其中6只为正常大鼠，12只为阿尔茨海默病鼠，采用数字表法随机分为3组，分别为正常参考组、AD鼠组和高压氧治疗组（AD鼠组和高压氧治疗组均从12只阿尔茨海默病数中分选）。

1.2 纳入标准

①所有大鼠体重均在250～280 g之间。

②12只阿尔茨海默病鼠具有相应特征，符合大鼠阿尔茨海默病标准。

1.3 分选及标记

18只实验用鼠，分为3组，每组6只：正常对照组；AD鼠组；高压氧治疗组；它们中每组取3只小鼠用Western-blotting检测，其它注射Brdu用于免疫荧光标记实验。其中，一半鼠在Brdu注射1周后取材，剩余3周取材。所有老鼠都在同样的条件下饲养。

1.4 实验方法

①Brdu标记及组织准备。1.Brdu注射溶液配制；2.Brdu注射；3.实验鼠取材；4.组织冰冻切片。

②免疫荧光标记。

③Western blotting技术标记。

1.5 研究内容

给予AD鼠高压氧治疗后海马齿状回区域新生神经元与正常组进行对照，监测哺乳动物脑内海马齿状回区新生神经元的生成，迁移，生长与发育，发现高压氧治疗对成熟为功能神经元的影响因素，改善新生神经元发育，为AD治疗提供依据。

1.6 统计方法

所有数据输入SAS9.1软件处理。各组数据进行正态分布及方差齐性检验；定量数据用均数±标准差（±s）表示；数据非正态分布取自然对数后进行统计处理；组间比较两因素设计的方差分析及两两比较。

2 结果

经过30 d的治疗和观察后，在高压氧治疗下，AD鼠马齿状回区新生神经元有明显增加，虽然神经元数量仍低于正常参考组，但较AD鼠而言神经元数量已有所增加，阿尔茨海默病鼠神经元数量、躁动情况较AD鼠组存在差异，差异有统计学意义（P＜0.05），这提示高压氧治疗可有效改善AD鼠痴呆症状。见表1。

表1 三组大鼠海马阳性细胞及水迷宫逃避潜伏周期对比（±s）

组别 BradU阳性细胞数DCX阳性细胞数逃避潜伏周期（min）AD 鼠组（n=6）高压氧治疗组（n=6）正常参考组（n=6）14.9±4.0 26.7±4.5 29.8±5.2 5.3±1.1 6.6±2.0 7.8±1.9 25.5±18.4 18.1±6.0 15.5±5.3

3 讨论

3.1 研究背景

阿尔茨海默病是一种获得性的持续性神经系统退行性疾病，患者可出现记忆衰退、认知功能下降、行为障碍等表现，其病理改变以神经元外形成大量老年斑和神经元、突触丢失凋亡有关。目前为止，大部分专家学者认为Aβ沉积是阿尔茨海默病发生的中心环节，这与Aβ本身的神经毒性作用有关。阿尔茨海默病机体海马干细胞会出现明显的增生、增值趋势以应对神经功能的衰退，但是随着时间的推移，老年海马神经干细胞增值能力会显著降低，当神经干细胞增殖速度低于神经元细胞凋亡时，机体就会出现严重的神经障碍，阿尔茨海默病就会发生。老年海马体神经元分化比例降低、新生神经元存活率降低，同时由于新生神经元突起生长异常都是阿尔茨海默病的重要病理机制。

1950年左右一种用胸腺嘧啶核苷标记分裂细胞的新方法应用并加入到处于有丝分裂S期复制的DNA分子中，并且能通过放射显影的方法检测，于1961 Smart I等第一次在出生3 d的小鼠脑内找到神经元新生的证据[6]。1977年Kaplan和Hinds也在大鼠的嗅球，海马以及新皮质中证明神经生成，并证明新生神经元能存活较长的一段时间，这些新生神经元不但接受突触传入，还向它们的靶位点投射突触信号。

神经元新生阶段的特异性目前还不清楚，阿耳茨海默病（AD）脑内的神经生成变化使这一过程得以进行。因此，改善AD脑内神经生成微环境,保护早期残留的较强的神经新生功能，逆转病理损伤造成的无效的神经生成，使被激活的新生神经元能够大量存活下来，完成正常的发育步骤，成为正常功能性成熟神经元，以弥补海马的神经元丢失，将是延缓病情和治疗AD的关键[8]。

3.2 国内外研究现状

神经生成仅在哺乳动物的胚胎阶段发生，成年哺乳动物神经系统为非再生性组织，一旦成年脑组织损伤将永久失去神经细胞，仅能以胶质细胞增生来填充，成熟的中枢神经系统不存在新生神经元，这是神经科学领域恪守多年的神经生物中心法则。

虽然神经元细胞分布在成年神经系统许多部位，但是神经生成区域很有限，且不连续，分为神经生成区和非神经生成区。目前公认的神经神经生成区有侧脑室的脑室下区(SVZ）和海马齿状回（DG）的颗粒下层（SGZ）区。

在早年的研究中，有学者利用大鼠进行研究，发现将大鼠置于有氧运动的环境下，使大鼠大脑供氧量增加，通过对比前后标记发现，长期的有氧运动下，大鼠神经元细胞数量会增加，增生量最高可差80%，同时在持续动态监测下可明确观察到大鼠神经元细胞增殖过程，包括干细胞增殖、前体细胞存活和分化、新生神经元细胞成熟、突触形成和神经回路整合等阶段，且成熟后的新生神经元细胞与成熟的颗粒细胞相似，能与CA3区神经元建立突触联系并产生突触可塑性。因此可以认定大鼠新生的神经细胞可取代自然老化或凋亡的神经元，使大脑神经功能和结构保持相对稳定和完整。这一发现不仅打破了“神经元是终极细胞”这一理念，更是为临床治疗阿尔茨海默病提供了关键性思路，即“氧”的环境支持。

近年来有研究指出脑缺血后会反应性的产生比原来更多的神经元前体细胞，它们中的一部分迁移进入纹状体和脑皮质的缺血区域，并进入海马区进入原来的神经网络，起到修复作用。这为阿尔茨海默病临床提供了新的治疗思路[9]。

3.3 该课题研究综述及结果

该课题研究的基础是在早年研究结论：氧环境对脑神经细胞增生有支持作用的基础上展开设计，共选取18只大鼠进行实验，并划分正常参考组、AD鼠组和高压氧治疗组，通过DCX和NeuN来标记未成熟和成熟神经元。用免疫荧光观察DG区DCX阳性细胞数，以此评价各组新生神经元的数量。用NeuN标记“正常”的成熟神经元和新生的成熟神经元，通过对比新生神经元和总量神经元，并观察不同时间段各自神经元的数量，来观察高压氧治疗后AD大鼠的神经元再生情况。目的在于验证高压氧环境下形成的“缺血”和“氧和”环境下AD大鼠脑神经元的增生与分化的合理性和逻辑上的科学性。

结果显示经过30 d的治疗和观察后，在高压氧治疗下，AD鼠马齿状回区新生神经元有明显增加，BradU阳性细胞数、DCX阳性细胞数均多于对照组AD大鼠，3组大鼠BradU阳性细胞数分别为（14.9±4.0）、（26.7±4.5）、（29.8±5.2），DCX 阳性细胞数分别为（5.3±1.1）、（6.6±2.0）、（7.8±1.9）；水迷宫逃避潜伏周期分别为（25.5±18.4）min、（18.1±6.0）min、（15.5±5.3）min，组间对比存在差异有统计学意义（P＜0.05），这提示了高压氧治疗可有效缓解AD大鼠痴呆症状，也从侧面印证了哺乳动物神经元具有循环、再生、可塑的可行性。

该实验探究结果与早年研究具有同一性。早年研究是通过有氧运动强制AD大鼠大脑的供血情况与供氧情况得到改善，是一种主动的大脑“氧”环境的改善，其证明了“氧”环境对AD大鼠脑神经元增生的促进和支持作用，但并不能完全证实氧的积极作用，有氧运动牵涉到大鼠全身多个系统的运作，可能是在共同作用下刺激神经元再生并迁移、分化。而该组研究则是使大鼠处于高压氧环境下，是一种被动的、强制的AD大鼠脑部“氧”环境改善，因此本组实验中排除了共同作用使脑神经元增生、迁移、分化的可能性，是对早年研究的进一步探究和确认。因此从某种意义上来说，该组实验研究与早年研究结论具有同一性。