常氧葡萄糖剥夺以及肌酸补充对皮层神经元兴奋性的影响

发布时间：2017-07-08 02:00

  本文关键词：常氧葡萄糖剥夺以及肌酸补充对皮层神经元兴奋性的影响

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【摘要】：研究目的:运动性中枢疲劳发生时伴随脑内能量耗竭和运动皮层兴奋性下降。大电导钙激活钾通道(Large-conductance Ca~(2+)-and voltage-activated K~+,BK_(Ca))广泛分布于中枢神经系统(Central Nervous System,CNS),对神经元兴奋性以及动作电位发放频率具有重要的调控作用。因此,本实验拟观察BK_(Ca)通道在常氧葡萄糖剥夺时对皮层神经元兴奋性的调节,并探讨肌酸(Creatine,Cr)在葡萄糖耗竭过程中的神经保护作用。研究方法:(1)多通道神经信号采集系统在体记录成年大鼠一次性负重游泳至力竭时中枢皮层第一运动区(Primary motor cortex,M1)兴奋性的变化。(2)采用脑片膜片钳技术,观察常氧葡萄糖剥夺对成年大鼠皮层M1 Betz细胞兴奋性的影响。(3)采用原代培养的大鼠皮层神经元,全细胞膜片钳技术记录常氧葡萄糖剥夺不同时长后BK_(Ca)通道电流的变化;并应用激光共聚焦检测神经元胞内游离钙离子浓度的变化。(4)探究Cr补充对常氧葡萄糖剥引起的皮层神经元兴奋性、BK_(Ca)通道电流以及神经元胞内游离钙离子浓度变化的影响。研究结果:(1)大鼠一次性负重游泳至力竭时,M1场电位(local field potentials,LFPs)总能量显著下降(P0.05),功率谱低频段(δ和θ)比例显著增加,高频段(β)显著减小(均P0.01)。锥体神经元放电频率显著下降(P0.01)(2)常氧糖剥夺0.5h-1h即使大鼠脑片M1Betz细胞动作电位发放频率显著下降(P0.01),动作电位阈值(Spike Threshold)、引发第一个动作电位的最小电流强度(Rheobase)、快后超极化电位(fast After-Hyperpolarizing Potential,f AHP)的幅度均显著增加(均P0.01)。(3)常氧糖剥夺1h-2h BK_(Ca)通道电流密度显著增加(P0.01),4h-5h显著减小(P0.01)。胞内游离Ca~(2+)荧光强度随常氧糖剥夺1h-5h逐渐增强(均P0.01)。(5)Cr预先孵育30min显著增加糖剥夺中M1Betz细胞的兴奋性(P0.01),而在撤去葡萄糖的同时添加Cr并无显著效果(P0.05)。此外,Cr孵育24h显著减小原代培养神经元BK_(Ca)通道电流密度以及胞内游离Ca~(2+)荧光强度(均P0.01)。研究结论:(1)大鼠一次性负重游泳至力竭时M1兴奋性显著降低。(2)常氧糖剥夺1h-2h使胞内游离Ca~(2+)浓度显著升高,激活BK_(Ca)通道大量开放,使神经元超极化,降低神经元兴奋性。(3)Cr补充可有效抑制常氧糖剥夺引起的锥体神经元兴奋性降低,BK_(Ca)通道电流增加以及胞内钙离子浓度升高。
【关键词】：葡萄糖剥夺 神经元兴奋性 BKCa通道 肌酸
【学位授予单位】：北京体育大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：G804.7
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 前言12-16
• 1.1 选题依据12-14
• 1.2 研究目的14
• 1.3 研究内容14-15
• 1.4 技术路线15-16
• 2 文献综述16-22
• 2.1 脑能量代谢概述16-17
• 2.2 运动中的脑能量代谢17-19
• 2.2.1 运动中脑内葡萄糖含量的变化17-18
• 2.2.2 运动中脑代谢率（Metabolism rate，MR）的变化18-19
• 2.2.3 运动中糖原以及乳酸的供能作用19
• 2.3 脑能量代谢与神经元活动19-20
• 2.4 脑能量代谢与运动性中枢疲劳20-22
• 3 研究对象与研究方法22-31
• 3.1 研究对象22
• 3.2 主要仪器22-23
• 3.3 主要试剂与耗材23-24
• 3.4 主要试剂配制24-25
• 3.5 多通道神经信号采集系统在体记录大鼠一次性游泳至力竭时M1兴奋性的变化25-27
• 3.5.1 植入微丝阵列电极手术25-26
• 3.5.2 记录大鼠一次性游泳至力竭时M1兴奋性的变化26-27
• 3.6 脑片膜片钳技术记录常大鼠M1 Betz细胞兴奋性的变化27-28
• 3.6.1 脑片制备27-28
• 3.6.2 电流钳记录28
• 3.7 BK_(Ca)通道电流记录28-30
• 3.7.1 新生大鼠大脑皮层神经元原代培养28-29
• 3.7.2 分组29
• 3.7.3 BK_(Ca)通道全细胞电流记录29-30
• 3.8 激光共聚焦检测神经元胞内游离钙离子浓度变化30
• 3.9 数据处理30-31
• 4 实验结果31-43
• 4.1 一次性负重力竭游泳使大鼠M1兴奋性降低，抑制性增强31-35
• 4.1.1 一次性负重力竭游泳对M1 LFPs的影响31-33
• 4.1.2 一次性负重力竭游泳降低大鼠M1锥体神经元兴奋性33-35
• 4.2 常氧糖剥夺降低大鼠脑片M1Betz细胞的兴奋性35-38
• 4.3 常氧糖剥夺对培养神经元BK_(Ca)通道电流密度的影响38-40
• 4.4 常氧糖剥夺对培养神经元胞内钙离子浓度影响40-42
• 4.5 Cr对常氧糖剥夺引起锥体神经元兴奋性降低的保护作用42-43
• 4.5.1 Cr孵育可有效抑制常氧糖剥夺引起的锥体神经元的兴奋性降低42
• 4.5.2 Cr孵育可有效抑制常氧糖剥夺引起的BK_(Ca)通道电流增加以及胞内钙离子浓度升高42-43
• 5 讨论43-52
• 5.1 一次性负重力竭游泳降低大鼠M1的兴奋性43-45
• 5.2 常氧糖剥夺降低大鼠脑片M1 Betz细胞的兴奋性降低45-46
• 5.3 常氧糖剥夺对培养皮层神经元BK_(Ca)通道电流的影响46-48
• 5.4 Cr补充对常氧糖剥夺神经元具有保护作用48-52
• 6 结论52-53
• 7 致谢53-54
• 参考文献54-60
• 附录60-61
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果61

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本文编号：532578