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.2013年3月13日;33(11):4754-67.
doi:10.1523/JNEUROSCI.4785-12.2013。

神经损伤改变齿状回成年神经元的增殖和整合

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神经损伤改变齿状回成年神经元的增殖和整合

朱莉娅·佩雷德里伊等。 神经科学. .

摘要

脑损伤后的神经可塑性说明了中枢神经系统再生的潜力。齿状回外三分之二分子层的神经支配通路受损,是首批证明成熟颗粒细胞结构可塑性的模型之一(Parnavelas等人,1974年;Caceres和Steward,1983年;Diekmann等人,1996年)。齿状回还容纳着不断增殖的神经元前体,这些神经元前体可以整合到功能电路中,并显示出增强的短期可塑性(Schmidt-Hieber等人,2004年;Abrous等人,2005年)。为了检测成年颗粒细胞对体内单侧完全横断穿孔通路的反应,我们使用转基因POMC-EGFP小鼠或GFP逆转录病毒表达来追踪这些细胞。损伤导致新生神经元显著增殖。随后,新生神经元的树突在失神经区内表现出复杂性降低,但树突棘仍在缺乏谷氨酸能神经终末的情况下形成。电子显微照片证实,成熟细胞和新生神经元上没有完整的突触前终末与棘相对应。新生神经元(而非成熟颗粒细胞)在损伤后的内分子层具有较高密度的树突状棘,伴随着微型EPSC振幅和上升时间的增加。我们的结果表明,损伤导致新生神经元数量增加,层特异性突触重组表明可塑性增强。失神经区新生树突棘的存在表明,损伤后的环境为脊柱的形成提供了必要的信号。

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图1。
图1。
完全消融成人齿状回中的贯穿路径轴突。A类,内嗅皮质(EC)单侧病变横断穿通孔路径(红线)。左侧,小鼠大脑的水平截面脑图谱显示病变的口直肠位置(红线)。橙色方框概括了中间面板的位置,显示了受损穿孔路径(红线、MPP和LPP)和海马解剖结构的特写。B类年,沿着橙色盒子的顶部边缘将受损的大脑切成两半A类,小脑被切除,尾半部从背侧到腹侧进行水平切片(按切片顺序编号)。箭头表示病变的位置,即使在最腹部也可以看到(11)。C类左,损伤后14天急性脑切片的现场记录痕迹示例。而在对照组齿状回中,随着刺激强度的增加,纤维束强劲,视野EPSP增加(黑色痕迹),而无论刺激强度如何,失神经齿状回均无反应(红色痕迹)。比例尺,5ms/50μV。中间,在一系列典型刺激强度范围内测量纤维凌空抽射振幅。与对侧对照组(黑圈、黑圈、,第页< 0.05). 与对侧对照组(黑眼圈、黑眼圈)相比,病变组织(白眼圈)中几乎完全没有EPSP(右),第页<0.001)。D类左图,谷氨酸能神经末梢的vGlut1免疫染色通常标记整个齿状分子层(IML、MML、OML)和CA1的腔隙分子层(S.l-m)。没错,损伤后21天,失神经区(MML、OML、CA1)的vGlut1表达显著降低,但完整的内分子层(IML,标尺=50μm)未受影响。E类左,vGlut2在对照齿状回中的表达定位于颗粒细胞层(GCL)的颗粒上区、中/外分子层(MML、OML)和CA1的S.l-m。右侧,在损伤后21天,失神经区域(MML、OML和CA1的S.l-m)的vGlut2表达降低,但在颗粒上区(靠近颗粒细胞层的亮带)无变化。虚线将齿状回与CA1分开。比例尺,50μm。CA1,菊芋1;CA3、菊角3;DG,齿状回;EC,内嗅皮层;GCL,颗粒细胞层;IML,内分子层;LPP,侧穿通路;MPP,内侧穿通径;MML,中间分子层;OML,外分子层;S.l-m,地层腔隙分子;S.rad,辐射层。
图2。
图2。
穿孔通路损伤触发新生颗粒细胞的增殖和向外迁移。A类一只成年POMC-EGFP转基因小鼠的齿状回(10倍放大)显示,与对侧无损伤对照组(左侧)相比,穿孔通路损伤后14天新生颗粒细胞的增殖增加(右侧)。白色方块表示放大的区域B类.比例尺,50μm。B类右侧失神经齿状回锥体上叶的放大(40倍)显示POMC-EGFP的数量增加以及向外迁移+细胞损伤后。对侧对照中的标记细胞被限制在颗粒下区域(左)。比例尺,50μm。虚线勾勒出颗粒细胞层。C类,通过测量每个POMC-EGFP之间的距离来分析新生颗粒细胞体在颗粒细胞层内的位置+细胞体和肺门边缘(实心白线)。D类,与对照组(黑条)相比,失神经齿状回中的许多新生颗粒细胞从颗粒下区(红条)移出,如频率分布所示(第页< 0.0001). 颗粒细胞层;ML,分子层。
图3。
图3。
穿孔通路损伤后神经元活动的短暂爆发。A类在损伤后2小时,贯穿路径轴突的横断在成熟颗粒细胞中触发了即刻早期基因c-fos(右,红色)的广泛表达,表明网络活性增加。在损伤后6小时(未显示)不再检测到c-fos表达上调,表明活动爆发是短暂的,与轴突横断有关。请注意,14天龄的神经元(POMC-EGFP)中没有c-fos免疫反应性,这些神经元尚未接受过孔通路输入。B类在损伤前20分钟用NMDA受体拮抗剂MK-801(1 mg/kg IP)进行系统性预处理,可消除c-fos免疫反应。C类,阻断这种短暂的网络活动并不能阻止损伤诱导的新生神经元数量增加及其迁移(右,POMC-EGFP)。还请注意,MK-801不影响对照齿状回(左)的神经发生。
图4。
图4。
灌注通路损伤导致同侧齿状回新生颗粒细胞增殖,但不影响存活率。POMC-EGFP转基因小鼠齿状回压缩60μm z堆栈,新生神经元标记为绿色,BrdU标记为红色。A类为了检测颗粒细胞增殖,在损伤后40和44 h注射BrdU,并在损伤后48 h评估组织。在控制齿状回(左),有一些BrdU+肺门缘附近有细胞。在失神经齿状回(右),许多BrdU+细胞遍布失传入区(MML、OML、CA1),代表新的颗粒细胞和增殖的胶质细胞。评估颗粒细胞增殖,BrdU+细胞仅在颗粒细胞层计数。比例尺,50μm。B类为了测量颗粒细胞存活率,在损伤后40和44小时注射BrdU,并在损伤后1个月评估组织。在48小时时,有更多的BrdU+与对照齿状回(左侧)相比,受损侧(右侧)颗粒细胞层中的细胞(红色)。溴化铀+细胞更广泛地分布在颗粒细胞层内(箭头所示),与神经元成熟度一致,而BrdU+分子层中胶质细胞不再明显。比例尺,50μm。C类、BrdU数量+颗粒细胞层内的细胞在8小时或24小时(分别为8hpl或24hpl)时不受损伤影响,但在损伤后48小时(48hpl,第页< 0.001). BrdU数量+损伤后至少1个月(1mpl,第页< 0.05). 存活细胞的百分比(计数比率48hpl/1mpl)在两个半球之间没有差异(34.7%受损vs.39.6%非受损)*第页< 0.05, ***第页< 0.001. 黄色细胞是z-stack压缩的结果,不表明与POMC-EGFP共定位。VS2.CA1,山茱萸1;GCL,颗粒细胞层;MML,中间分子层;OML,外分子层。
图5。
图5。
射孔通路损伤降低了新生颗粒细胞树突的生长和复杂性。A类,在损伤后14天,14天龄POMC-EGFP的树突树干+与对侧对照组(中上部)相比,损伤侧(右上部)神经元的总长度和复杂性大大减少。左上角显示了共聚焦z堆叠的投影,从该投影跟踪对照细胞。底部,病变后21天,逆转录病毒感染的21天龄颗粒细胞也显示,失神经齿状回中的树突状突起减少(右下)。左下角显示了共焦z堆栈的投影,从中可以追踪到控制颗粒细胞。比例尺,50μm。B类,Top,在损伤后14天和21天,树突总长度均显著减少(第页<0.05时,第页< 0.001). 底部,14日龄和21日龄颗粒细胞(分别为POMC-EGFP和逆转录病毒)的分支数在损伤侧也减少(第页<0.001)。C类,D类,14日龄POMC-EGFP的Sholl分析+损伤后14天,颗粒细胞树突的树突复杂性明显向颗粒细胞体/内分子层转移,其中传入纤维完整(但这些变化没有达到显著性)。然而,对21天龄逆转录病毒感染的颗粒细胞树突进行的Sholl分析显示,损伤后21天,损伤区远端树突段的复杂性降低(第页<0.001),相对于对侧齿状回中的颗粒细胞*第页< 0.05; ***第页< 0.001. 比例尺英寸A类,50微米。
图6。
图6。
灌注通路损伤降低了mEPSC频率,但新生儿颗粒细胞的振幅增加,上升时间加快。A类左,损伤后21天,21天龄颗粒细胞自发活动的典型痕迹(比例尺,2 s/20 pA)。与对侧对照组相比,失神经齿状回(底部迹线)中的颗粒细胞具有更少的微型EPSC(顶部迹线)。对,受损半球的mEPSC频率明显较低(第页< 0.05).B类左,受损半球和对照半球的mEPSCs示例轨迹(比例尺,5 ms/2 pA)。受损半球颗粒细胞的微小事件(红色痕迹)大于对照半球颗粒细胞(黑色痕迹)。中间,受损半球mEPSCs的振幅分布右移(红色条,第页< 0.0001). 对,损伤后平均mEPSC振幅显著增加(第页< 0.05).C类左,21天龄的耳聋(红色)颗粒细胞中的mEPSC的上升时间比对照组快(黑色;标尺,2 ms)。中间,mEPSC上升时间的分布。相对于对侧对照(黑条;第页< 0.0001). 没错,损伤后mEPSC上升时间明显加快(第页< 0.01). *第页< 0.05, **第页<0.01。
图7。
图7。
新生颗粒细胞在损伤后表现出分层特异性脊柱形成。A类,损伤后21天新生颗粒细胞。21天龄颗粒细胞上新形成的树突棘出现在OML(顶部)和IML(底部)中。然而,与对侧对照组(底部)相比,失神经区域(顶部)形成的树突棘较少。相反,与对侧(左下角)相比,去分化齿状回的新生颗粒细胞在IML(底部)发育出更多的树突棘。失神经OML患者的脊柱密度显著低于对照组(右上角,第页<0.05),但IML显著高于对照组(右下角,第页< 0.01).B类,损伤后21天成熟颗粒细胞。成熟颗粒细胞上的远端树突状棘因病变而失神经,与未受损伤的对侧对照组(左上)相比数量减少(中上)。然而,与新生颗粒细胞不同,IML中成熟颗粒细胞上的树突棘的数量不受病变的影响(底部)。成熟颗粒细胞在失神经区域的树突状棘密度较低(右上角,第页<0.01),但内分子层(右下角,NS)无变化。OML,外分子层;IML,内分子层*第页< 0.05, **第页< 0.01. 比例尺,5μm。
图8。
图8。
穿孔通路损伤降低了失神经区突触前终末和完整突触的数量。A类损伤后21天非变性IML的电子显微照片显示,对照组(左侧)和损伤组(右侧)齿状回的组织结构正常。两个齿状回在完整的突触(箭头)处都有突触小泡/轴突终末(*),突触后密度(#)。底部,失神经OML(右)的电子显微照片,与对侧控制半球的外分子层(左)进行比较。与对照组相比,失神经区没有突触前终末(*),而是显示了与突触后密度(#)相对应的电子密度退化轴突(dt)。插图以更高的放大倍数显示更多示例。B类,通过独立计算突触后密度的数量(#)、轴突终末的数量(如小泡的存在所示,*)和完整突触的数量(箭头所示)来量化内外分子层中的突触组成。在损伤后21天,两层突触后密度的数量没有变化。失神经OML突触前终末和完整突触显著减少(第页<0.001),但在非变性IML(NS)中没有变化。C类,低放大显微照片(6800×),显示失神经外分子层的反应性星形胶质细胞增生。反应性星形胶质细胞可能占据高达50%的最严重受累区域(阴影部分)。IML,内分子层;OML,外分子层;d、 枝晶;s、 树突棘;dt,退化轴突末端;a、 星形胶质细胞。比例尺,500 nm***第页< 0.001.
图9。
图9。
射孔通路损伤并不妨碍失神经区新生颗粒细胞树突突触后特化的形成。A类,病变后21天,免疫染色EM组织扁平包埋,40μm切片。新生神经元在损伤当天用逆转录病毒注射进行标记,从而标记在没有穿孔通路输入的情况下形成的颗粒细胞。对照组(左侧)和受损(右侧)齿状回中存在标记的新生神经元。黑色方块勾勒出锥体上叶密集免疫标记区域的例子,这些区域被选择用于薄切片和随后的分析。白色方块表示中所示的近似区域B类.B类左,对照齿状回外分子层的免疫电子显微照片,75 nm截面。21天龄对照新生颗粒细胞的标记树突(d)具有树突棘、发育中的突触后密度(#)以及与轴突末端形成的突触的初始特征(*)。左侧插图,另一个新形成的突触的特写镜头(箭头),位于轴突末端(*)和标记的21天龄新生颗粒细胞之间,突触后密度(#)。右,受损半球失神经外层分子层的免疫电子显微照片,75 nm切片。一个显著标记的21天龄新颗粒细胞具有突触后密度(#),仅与退化的轴突末端(dt)相对。右插图,另一个标记树突状棘的例子,突触后密度(#)与退化末端(dt)相连。失神经区的突触后密度通常为曲线型,而非对照组的直PSD特征。比例尺(英寸B类)500纳米。

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引用人

工具书类

    1. Abrous DN、Koehl M、Le Moal M。成人神经发生:从前体到网络和生理学。Physiol修订版2005;85:523–569.-公共医学
    1. Balu DT,Lucki I.成年海马神经发生:调节、功能意义和对疾病病理学的贡献。神经科学生物行为评论2009;33:232–252.-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Bechmann I,Nitsch R.非神经元细胞参与损伤后的内鼻-海马重组。Ann N Y科学院。2000;911:192–206.-公共医学
    1. Ben-Ari Y.GABA在发育过程中的兴奋作用:后天培养的本质。Nat Rev神经科学。2002;3:728–739.-公共医学
    1. Bengzon J、Kokaia Z、Elmér E、Nanobashvili A、KokaiaM、Lindvall O。单一和间歇性边缘惊厥后齿状回神经元的凋亡和增殖。美国国家科学院院刊1997;94:10432–10437.-项目管理咨询公司-公共医学

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