猫初级视皮层内GIu/GABA表达比率的衰老性变化

最近的一些研究结果显示,视皮层内抑制性递质系统作用减弱可能是导致老年性视觉功能衰退的重要因素.是否皮层内兴奋性递质系统亦伴随衰老而发牛改变并影响皮层内神经兴奋与抑制的平衡尚不清楚.为此,利用Nissl染色和免疫组织化学染色方法以及Image-Pro Express图像分析软件对青、老年猫初级视皮层(17区)内各层神经元密度、兴奋性递质谷氨酸免疫反应阳性(Glu-immunoreactive,Glu-IR)神经元密度以及抑制性递质γ-氨基丁酸免疫反应阳性(γ-aminobutyric acid.immunoreactive,GABA-IR)神经元密度进行了统汁分析.结果显示,青、老年猫初级视皮层各层神经元密度均没有明显的年龄性差异(P>0.05);与青年猫相比,老年猫初级视皮层Glu-IR、GABA-IR神经元密度均显著减少(P<0.01),而Glu.IR/GABA.IR神经元密度比率去却显著增大(P<0.01).结果提示,老年猫初级视皮层内兴奋性递质系统作用相对增强,而抑制性递质系统的作用相对减弱,导致皮层内兴奋-抑制平衡关系失调,这可能是引起老年个体视觉功能衰退的重要原因之一.     

猫初级视皮层内Glu/GABA表达比率的衰老性变化(英文）

最近的一些研究结果显示,视皮层内抑制性递质系统作用减弱可能是导致老年性视觉功能衰退的重要因素。是否皮层内兴奋性递质系统亦伴随衰老而发生改变并影响皮层内神经兴奋与抑制的平衡尚不清楚。为此,利用Nissl染色和免疫组织化学染色方法以及Image-Pro Express图像分析软件对青、老年猫初级视皮层(17区)内各层神经元密度、兴奋性递质谷氨酸免疫反应阳性(Glu-immunoreactive, Glu-IR）神经元密度以及抑制性递质γ-氨基丁酸免疫反应阳性(γ-aminobutyric acid-immunoreactive, GABA-IR）神经元密度进行了统计分析。结果显示,青、老年猫初级视皮层各层神经元密度均没有明显的年龄性差异（P>0.05）;与青年猫相比,老年猫初级视皮层Glu-IR、GABA-IR神经元密度均显著减少（P<0.01）,而Glu-IR/GABA-IR神经元密度比率却显著增大（P<0.01）。结果提示,老年猫初级视皮层内兴奋性递质系统作用相对增强,而抑制性递质系统的作用相对减弱,导致皮层内兴奋&#8722;抑制平衡关系失调,这可能是引起老年个体视觉功能衰退的重要原因之一。     

猫丘系层Glu与GABA表达的年龄相关性变化

为探讨青年猫和老年猫丘系层谷氨酸（Glu）与γ-氨基丁酸（GABA）表达的年龄相关性变化,利用Nissl染色显示丘系层神经元,免疫组织化学ABC法标记Glu和GABA免疫阳性神经元。光镜下观察、拍照,对Glu和GABA能免疫阳性神经元分别计数并换算成密度。利用IPE软件测量Glu和GABA免疫阳性反应灰度值（免疫阳性强度与灰度值成反比）。结果显示,Glu和GABA阳性反应神经元、阳性纤维及其终末在青年猫及老年猫丘系层均有分布。与青年猫相比,老年猫丘系层Glu能免疫阳性神经元密度显著增大（p〈0.01）,免疫阳性反应灰度值显著降低（p〈0.01）,免疫阳性反应显著增强;GABA能免疫阳性神经元密度显著下降（p〈0.01）,免疫阳性反应灰度值显著升高（p〈0.01）,免疫阳性反应显著减弱。结果提示,衰老过程中猫丘系层Glu的表达增强和GABA的表达减弱导致兴奋性神经递质和抑制性神经递质之间的平衡失调,可能是视觉、听觉、躯体感觉等单感觉功能衰退及多感觉整合功能增强的主要原因之一。     

猫视皮层星形胶质细胞的老年性变化

电生理研究结果显示,在衰老过程中猫的视皮层神经元对视觉刺激的反应性出现显著的功能衰退,是否这种功能性衰退伴随胶质细胞活动的改变尚无直接的实验证据。以前期电生理实验猫为材料,用免疫形态学方法比较青年猫和老年猫初级视皮层内星形胶质细胞的活动状况。利用Nissl染色显示猫初级视皮层组织结构,用免疫组织化学方法（SABC法）显示GFAP免疫阳性（GFAP-IR）星形胶质细胞。光镜下观察、拍照,对GFAP-IR细胞计数并换算成密度,测量GFAP-IR直径取平均值。老年猫初级视皮层灰质各层及白质内的GFAP-IR细胞密度比青年猫的显著升高（p〈0.001）。与青年猫相比,老年猫视皮层灰质和白质中GFAP-IR细胞的平均直径均比青年猫的显著增大（p〈0.0001）,且老年猫视皮层内GFAP阳性免疫反应较青年猫的明显增强。老年猫初级视皮层神经元功能衰退伴随着星形胶质细胞活动的增强,胶质细胞活动增强有助于神经元之间的信息交流,因而可能对衰老过程中神经元的功能衰退起补偿作用。     

猫小脑皮质Glu/GABA表达的老年性变化

衰老导致小脑的生理功能下降,但其神经机制仍然不清楚。为此,利用免疫组织化学方法标记猫小脑皮质内谷氨酸(Glutamate,Glu)和γ-氨基丁酸(γ-Aminobutiric acid,GABA)免疫反应阳性(Glu-IR和GABA-IR)结构,探讨青年猫和老年猫小脑皮质Glu/GABA表达的老年性变化及其可能影响。并利用Image-Pro Express图像分析软件对小脑皮质各层Glu和GABA免疫反应阳性细胞密度及其灰度值进行测量。结果显示:与青年猫相比,老年猫小脑皮质内的Glu免疫反应阳性浦肯野细胞密度、颗粒层Glu免疫反应阳性细胞密度及其两者的免疫阳性反应灰度值均显著下降(P<0.01)(免疫反应强度与平均灰度值成反比);老年猫分子层、浦肯野细胞层GABA免疫反应阳性神经元密度及其免疫反应强度均显著下降(P<0.01);颗粒层GABA免疫反应阳性神经元密度无显著变化(P>0.05),但神经元免疫反应强度显著减弱(P<0.01)。研究结果提示,衰老过程中猫小脑皮质出现神经元Glu的表达增强、GABA的表达减少等,可能是小脑神经元丢失和精确调控能力下降等的重要原因之一。     

猫上丘浅层GABA能神经元的年龄相关性变化

目的比较青年猫和老年猫上丘浅层（superricial Superior Colliculus,sSC）GABA能神经元及其表达的年龄相关性变化,探讨老年个体视觉功能衰退的相关神经机理。方法Nissl染色显示上丘浅层结构及神经元、免疫组织化学ABC法标记GABA免疫阳性神经元。光镜下观察,采集图像,并利用图像分析软件对带状层、浅灰质层和视层神经元及GABA免疫阳性神经元及其灰度值进行分析统计。结果GABA免疫阳性神经元、阳性纤维及其终末在青年猫及老年猫上丘浅层均有分布。与青年猫相比,老年猫上丘浅灰质层、视层神经元和GABA免疫阳性神经元密度及其GABA免疫阳性反应强度均显著下降（P〈0．01）（免疫反应强度与平均灰度值成反比）;带状层神经元密度也显著下降（P〈0．01）,但其GABA免疫阳性神经元密度无显著变化（P〉0．05）。结论衰老过程中猫上丘浅层GABA能神经元的丢失和GABA表达的下降,可能是在上丘水平上导致老年个体视觉功能衰退的重要因素之一。     

S100蛋白在猫初级视皮层中分布及其年龄相关性变化

比较青年猫和老年猫初级视皮层(primary visual cortex)各层神经元密度,及S100蛋白在初级视皮层各层中的表达与分布,探讨其表达与分布的年龄相关性变化及意义.Nissl法显示初级视皮层各层神经元,免疫组织化学方法(SABC法)示S100蛋白免疫阳性(S100-IR)细胞.光镜下观察、拍照,计数初级视皮层各层中神经元密度和S100-IR细胞密度.S100-IR细胞在初级视皮层中分布呈现区域性特点,白质较灰质密集.与青年猫相比,老年猫初级视皮层神经元密度有下降,老年猫初级视皮层各层S100-IR细胞密度均有不同程度的显著增加(尤其是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ层),胞体较大,阳性较强.动物衰老过程中,初级视皮层存在着明显的星形胶质细胞反应性增生,这种增生可能对灰质层中神经元的丢失有补偿作用,并对维持老年个体初级视皮层形态结构和延缓老年动物初级视皮层功能衰退具有积极意义.     

TrkB受体依赖的PV神经元调控小鼠视觉方位辨别能力的机制

神经营养因子-酪氨酸受体激酶B （tyrosine receptor kinase B,TrkB）信号通路在调控初级视皮层（primary visual cortex,V1）兴奋与抑制平衡上发挥着重要的作用,以往的研究揭示了其通过增加兴奋性传递效率来调控皮层兴奋性水平的机制,却并未阐明TrkB受体如何通过抑制系统来调控兴奋与抑制平衡,进而影响视觉皮层功能。为了探讨TrkB信号通路如何特异性地调控最主要的抑制性神经元——PV神经元进而对小鼠视觉皮层功能产生影响,本研究通过病毒特异性地降低V1区的PV神经元上TrkB受体的表达水平,并通过在体多通道电生理手段记录初级视皮层抑制性与兴奋性神经元功能变化,通过行为学实验测试小鼠的方位辨别能力改变。结果表明,初级视觉皮层中的PV抑制性神经元上的TrkB受体表达减少会显著增加兴奋性神经元的反应强度,减弱抑制性神经元与兴奋性神经元的方位辨别能力,增加二者的信噪比,但是小鼠个体水平的方位辨别能力出现下降。这些结果说明,TrkB信号通路并非单纯通过增加靶向PV神经元的兴奋性传递来调控PV神经元的功能,其对神经元信噪比的影响也并非由于抑制系统的增强所致。     

猫下丘中央核GABA能神经元年龄相关变化

目的比较研究猫下丘中央核(CIC)GABA能神经元年龄相关变化,探索老年个体听力下降的神经机制。方法Nissl染色显示下丘神经元,免疫组织化学ABC法显示γ-氨基丁酸(GABA)免疫阳性神经元。光镜下观察、拍照,对神经元和GABA能神经元分别计数并换算成密度,测量GABA能神经元直径取平均值。结果GABA阳性反应神经元、阳性纤维及其终末在青年猫及老年猫下丘中央核均有分布。与青年猫相比,老年猫下丘中央核神经元及GABA能神经元密度均显著下降(P<0.01),GABA能神经元下降幅度较大;GABA能神经元胞体直径明显减小(P<0.01),阳性反应明显减弱。结论在衰老过程中猫下丘神经元尤其是GABA能神经元有显著丢失现象,提示GABA能神经元显著减少导致下丘兴奋性和抑制性神经递质之间的平衡失调,可能是引起老年个体听觉功能衰退的重要原因。     

猫运动皮层神经元和S100、GFAP阳性细胞的年龄相关性变化

比较了青、老年猫运动皮层神经元与S100、GFAP免疫阳性胶质细胞的形态学变化,并探讨其与衰老过程中运动功能衰退的关系。采用Nissl染色显示青、老年猫运动皮层分层结构和神经元。免疫组织化学方法（SABC法）显示青、老年猫运动皮层S100免疫反应阳性(S100-immunoreactive, S100-IR)细胞及胶质纤维酸性蛋白免疫反应阳性(GFAP-immunoreactive, GFAP-IR)细胞。在Olympus 显微镜下,用Moitcam 5000数码成像与分析系统计数运动皮层各层神经元、S100-IR细胞及GFAP-IR细胞的数量,并随机抽样测量S100-IR、GFAP-IR细胞的胞体直径。与青年猫相比,老年猫运动皮层Ⅴ、Ⅵ层神经元密度显著下降(P < 0.01),老年猫运动皮层中S100-IR和GFAP-IR细胞密度与胞体直径均显著增加(P < 0.01),且细胞的免疫阳性反应较强。研究结果表明,猫运动皮层的神经元密度在衰老过程中Ⅴ、Ⅵ层神经元密度显著下降,有可能会降低老年个体运动皮层对运动的调控能力;随着衰老、运动皮层的星形胶质细胞出现明显的反应性活化与增生,这对维持大脑运动皮层神经元的活性和神经元之间的通讯联系,从而延缓老年性运动功能衰退具有重要意义。     

猫运动皮层神经元和S100、GFAP阳性细胞的年龄相关性变化

比较了青、老年猫运动皮层神经元与S100、GFAP免疫阳性胶质细胞的形态学变化,并探讨其与衰老过程中运动功能衰退的关系。采用Nissl染色显示青、老年猫运动皮层分层结构和神经元。免疫组织化学方法(SABC法)显示青、老年猫运动皮层S100免疫反应阳性(S100-immunoreactive,S100-IR)细胞及胶质纤维酸性蛋白免疫反应阳性(GFAP-immunoreactive,GFAP-IR)细胞。在Olympus显微镜下,用Moitcam5000数码成像与分析系统计数运动皮层各层神经元、S100-IR细胞及GFAP-IR细胞的数量,并随机抽样测量S100-IR、GFAP-IR细胞的胞体直径。与青年猫相比,老年猫运动皮层Ⅴ、Ⅵ层神经元密度显著下降(P<0.01),老年猫运动皮层中S100-IR和GFAP-IR细胞密度与胞体直径均显著增加(P<0.01),且细胞的免疫阳性反应较强。研究结果表明,猫运动皮层的神经元密度在衰老过程中Ⅴ、Ⅵ层神经元密度显著下降,有可能会降低老年个体运动皮层对运动的调控能力;随着衰老、运动皮层的星形胶质细胞出现明显的反应性活化与增生,这对维持大脑运动皮层神经元的活性和神经元之间的通讯联系,从而延缓老年性运动功能衰退具有重要意义。     

马桑内酯对培养的海马神经元γ-氨基丁酸和谷氨酸的影响——免疫细胞化学研究

用免疫细胞化学方法,观察研究了马桑内酯(CL)对培养的海马神经元内γ-氨基丁酸(GABA)和谷氨酸(Glu)神经元的影响.结果表明:CL作用后,GABA免疫反应阳性神经元数目减少,反应强度减弱;Glu免疫反应阳性神经元数目变化不明显,但反应增强.推测:CL可能引起海马神经元兴奋性增高是使动物模型致痫的基础,其机理可能与阻断GABA的合成途径有关.     

老年猫视皮层细胞对刺激反应的对比敏感度下降伴随皮层内抑制作用减弱(英文)

对人类和动物的心理学研究证实,老年个体的视觉对比敏感度相对青年个体显著下降。为揭示其可能的神经机制,采用在体细胞外单细胞记录技术研究青、老年猫(Felis catus)初级视皮层(primary visual cortex,V1)细胞对不同视觉刺激对比度的调谐反应。结果显示,老年猫V1细胞对视觉刺激反应的平均对比敏感度比青年猫显著下降,这与灵长类报道的研究结果相一致,表明衰老影响视皮层细胞对视觉刺激反应的对比敏感度是灵长类和非灵长类哺乳动物中普遍存在的现象,并可能是介导老年性视觉对比敏感度下降的神经基础。另外,与青年猫相比,老年猫初级视皮层细胞对视觉刺激的反应性显著增强,信噪比下降,感受野显著增大,表明衰老导致的初级视皮层细胞对视觉刺激反应的对比敏感度下降伴随着皮层内抑制性作用减弱。     

青年猫与老年猫初级听皮层GABA_A受体免疫表达的比较研究

目的对5只老年猫(12岁,3-3.5kg)与5只青年猫(2岁,3-3.5kg)初级听皮层(AI)γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)A受体神经元进行免疫表达比较研究,探索老年猫与青年猫初级听皮层(AI)GABAA受体年龄性变化及产生可影响的生理作用。方法运用免疫组织化学反应与免疫印迹相结合的方法对不同年龄组动物(AI)组织进行染色。光学显微镜下观察、拍照;免疫组织化学阳性反应示GABAA R-IR(GABAA receptor-immunoreaction)神经元形态、密度及分布;免疫印迹示GABAA受体蛋白含量变化。结果老年猫的AI区GABAA R-IR神经元密度比青年猫的GABAA R-IR下降了29.19%,阳性反应强度减弱了20.7%,老年猫阳性反应细胞占神经元总数百分比比青年猫的减少了5.32%;老年猫的GABAA受体蛋白表达量比青年猫的下降了23.16%。结论初级听皮层GABAA受体细胞及受体表达下调可能是老年个体听觉功能减退的重要原因。     

二甲双胍调节初级视觉皮层兴奋性和抑制性平衡及改善视觉功能的研究（英文）

大脑皮层中兴奋和抑制系统之间的动态平衡决定了皮层神经元对刺激的反应特性.已有研究表明,二甲双胍能够诱导γ-氨基丁酸受体向突触后膜聚集,增强神经系统的抑制效果.本课题进一步探讨了二甲双胍对初级视觉皮层兴奋和抑制系统平衡的调节作用,以及其改善小鼠视觉功能的潜力.实验使用成年雄性小鼠,实验组(metformin) 10只每天给予二甲双胍250 mg/kg,对照组(control) 6只每天给予0.3 ml生理盐水,灌胃处理3周.结果发现二甲双胍可以显著升高囊泡GABA转运蛋白VGAT和突触后抑制性递质受体相关蛋白Gephyrin的合成.此外,它显著降低突触后兴奋性受体Glu A1和Glu N1的表达.多通道电极电生理记录结果显示,二甲双胍作用下小鼠初级视觉皮层的自发放和诱发放显著降低,而信噪比、方向和方位选择性显著增加.实验结果表明,二甲双胍可以通过降低兴奋突触、增强抑制突触,调节初级视皮层的兴奋——抑制平衡,提高信息处理能力,增强视觉功能.     

猫外侧膝状体年龄相关性形态学变化

目的比较青年猫与老年猫外侧膝状体(lateral geniculate nucleus,LGN)神经元及γ-氨基丁酸(gama-aminobutyric acid,GABA)能神经元的年龄相关性变化,探讨老年个体视觉功能衰退的相关神经机理。方法Nissl染色示猫外侧膝状体分层结构(A、A1、C3层)及神经元,免疫组织化学法示GABA免疫阳性神经元。光镜下观察、拍照,Nissl染色切片测量外侧膝状体各层厚度、神经元胞体直径并计数神经元数量;免疫组化染色切片测量外侧膝状体各层中GABA阳性神经元胞体直径并计数GABA阳性神经元数量。结果青年猫及老年猫外侧膝状体各层厚度、神经元数量及胞体直径无明显改变(P>0.05);与青年猫相比,老年猫外侧膝状体各层中GABA阳性神经元数量及胞体直径均有不同程度的显著下降(P<0.01),且GABA免疫阳性反应减弱。结论在动物个体衰老进程中,外侧膝状体总体神经元保持相对稳定可能对老年个体维持视觉功能具有一定意义;老年个体外侧膝状体GABA能神经元对视觉信息传递及整合过程的抑制性调节功能削弱,可能是外侧膝状体水平上导致老年个体视觉功能衰退的原因之一。     

雌、孕激素对贝美格致痫大鼠大脑皮层、海马Glu和GABA免疫反应细胞的影响

采用免疫细胞化学双PAP法,观察雌二醇（E2）、孕酮（P）对贝美格（Bemegride,Be）腹腔致痫大鼠顶叶大脑皮层、海马CA1、CA3区Glu和GABA免疫反应细胞的影响。图像分析结果显示：Be致痫组皮层、海马Glu免疫反应平均阳性细胞数及光密度较正常组明显增加（P＜0.01）;CABA细胞数及光密度减少（P＜0.01）。给予E2后,Be致痫大鼠大脑皮层、海马Glu阳性细胞数目增多,光密度增高（P＜0.01）,GABA阳性细胞数目减少、光密度降低（P＜0.05,P＜0.01）而给予P后,致痫组GABA阳性细胞数目增多、光密度增高（P＜0.01）,Glu阳性细胞数目减少、光密度减低（P＜0.01）。提示雌、孕激素的致痫、抗痫作用与其调节脑内GABA和Glu系统的兴奋性有关。     

二甲双胍调节初级视觉皮层兴奋性和抑制性平衡及改善视觉功能的研究

大脑皮层中兴奋和抑制系统之间的动态平衡决定了皮层神经元对刺激的反应特性. 已有研究表明,二甲双胍能够诱导γ-氨基丁酸受体向突触后膜聚集,增强神经系统的抑制效果. 本课题进一步探讨了二甲双胍对初级视觉皮层兴奋和抑制系统平衡的调节作用,以及其改善小鼠视觉功能的潜力. 实验使用成年雄性小鼠,实验组（metformin）10只每天给予二甲双胍250 mg/kg,对照组（control）6只每天给予0.3 ml生理盐水,灌胃处理3周. 结果发现二甲双胍可以显著升高囊泡GABA转运蛋白VGAT和突触后抑制性递质受体相关蛋白Gephyrin的合成. 此外,它显著降低突触后兴奋性受体GluA1和GluN1的表达. 多通道电极电生理记录结果显示,二甲双胍作用下小鼠初级视觉皮层的自发放和诱发放显著降低,而信噪比、方向和方位选择性显著增加. 实验结果表明,二甲双胍可以通过降低兴奋突触、增强抑制突触,调节初级视皮层的兴奋——抑制平衡,提高信息处理能力,增强视觉功能.     

猫下丘中央核5-HT、P物质和星形胶质细胞年龄相关变化

目的比较研究青年猫与老年猫下丘中央核(CIC)5-羟色氨(5-HT)、P物质(SP)能神经元及星形胶质细胞年龄性变化,探索老年个体听力下降的神经机制。方法 Nissl染色显示下丘神经元,免疫组织化学ABC法显示5-HT、SP和胶质纤维酸性蛋白(GFAP)免疫反应(immunoreactive,IR)细胞。光镜下观察、拍照,对神经元和5-HT、SP及GFAP免疫反应细胞分别计数并换算成密度,测量其IR细胞直径取平均值,以及它们的阳性反应平均灰度值。结果 5-HT-IR、SP-IR和GFAP-IR细胞、阳性纤维及其终末在青年猫及老年猫下丘中央核均有分布。与青年猫相比,老年猫下丘中央核5-HT密度均显著下降(P<0.01),胞体直径明显减小(P<0.01),阳性反应明显减弱(阳性反应强度与灰度值呈负相关),SP-IR神经元和星形胶质细胞密度却显著增大,阳性反应显著增强。结论在衰老过程中猫下丘神经元尤其是5-HT能神经元有显著丢失现象,提示5-HT能神经元显著减少导致下丘听觉信息传递功能减弱,可能引起老年个体听觉功能衰退的重要原因;SP能神经元和星形胶质细胞密度显著增大,可能起到延缓衰老的作用。     

GABA在中枢神经系统发育的早期阶段具有兴奋作用

在发育早期中枢神经系统γ－氨基丁酸（γ-aminobutyric acid,GABA）主要作为兴奋性神经递质而发挥作用,它可使神经元产生去极化,升高胞内Ca^2 浓度,此时GABA发挥了重要的神经营养性作用,随着兴奋性谷氨酸能系统的发育,通过Cl^-转运体的表达变化,胞内Cl^-浓度降低,从而使GABA由兴奋性转变为抑制性。