老年大鼠视皮层细胞功能衰退的神经机制研究
已有大量的研究显示人及动物的视觉功能会随着年龄的增长出而衰退，表现为视锐度(acuity)和对比敏感度(contrast sensitivity)的下降，对方位和运动方向检测能力的减弱，视觉信号的分析及提取速度的降低等方面。但这种老年性视觉能力降低又并非完全可以用眼的光学因素(optical factors)和视网膜的形态、功能变化来解释，由衰老引起的视觉中枢(视皮层)结构的改变(如树突野退化)和生理功能的衰退(如神经递质系统的改变)可能是导致视觉功能年龄相关衰退的重要因素。目前的很多研究表明至少部分皮层功能的衰退是由于老年皮层抑制系统的退化所导致的，而老年皮层突触结构的丢失也被认为是皮层功能退化的潜在机制之一。深入探讨老年性视觉皮层功能退化的神经机制对于研究人类视觉衰老的机制及延缓的途径都具有十分重要的意义。 本研究采用免疫荧光标记的方法比较了 GABA 免疫阳性神经元在老年和青年大鼠初级视皮层的分布，同时探讨了年龄相关的GABA代谢变化的潜在机制。通过改良Golgi-Cox法，我们还研究了老年和青年大鼠初级视皮层树突形态的变化。此外，我们还研究了大鼠视皮层形态和生理变化的性别差异。主要结果如下： 1．比较了10只老年大鼠(雌雄各半)和10只青年大鼠(雌雄各半)GABA免疫反应阳性神经元在大鼠初级视皮层的分布，发现老年大鼠初级视皮层GABA能神经元密度比青年大鼠显著下降，GABA阳性反应也是明显减弱。此外，老年大鼠中，雌性大鼠初级视皮层的GABA能神经元密度要显著高于雄性大鼠；而青年雌性和青年雄性初级视皮层的GABA能神经元密度则没有显著差异。该结果提示老年大鼠视皮层可能存在着年龄相关的GABA能系统衰退，而且雄性大鼠的衰退程度要远大于雌性大鼠。 2．研究了12只老年大鼠(雌雄符半)和12只青年大鼠(雌雄各半)初级视皮层GABA代谢的变化。发现老年大鼠初级视皮层GABA的表达量比青年大鼠要显著降低，GAD活性明显下降，GABA-T活性显著上升。虽然青年大鼠的 GABA 代谢没有发现性别差异，但与老年雄性组相比，老年雌性组的GABA的表达量明显较高，而GABA-T活性却明显较低。我们的结果提示：大鼠初级视皮层GABA的表达量具有年龄和性别的差异，它可能是由于GAD和GABA-T活性的变化所导致的。 3．研究了10只老年大鼠(雌雄各半)和10只青年大鼠(雌雄各半)初级视皮层树突形态的变化。发现年龄和性别均能影响树突的长度和树突棘的密度，而且二者之间具有明显的相关性。结果显示青年雄性大鼠视皮层顶树突、基树突、树突总长度均明显高于青年雌性大鼠，但这种性别差异在老年雌雄组之间并不显著，可能主要是由于在雄性组之间存在的老年性树突长度减少现象，在雌性组之间并不存在。研究发现老年雄、雌性组的树突棘密度均明显降低，尽管青年雄性组的树突棘密度要明显高于青年雌性组，但老年雄、雌性组的树突棘密度并没有显著差异，可能是由于雄性组的年龄相关性树突棘密度降低程度要远大于雌性组。由此可见衰老确实能导致视皮层细胞树突形态的退化，它可能是老年性视觉功能衰退的潜在神经机制，但这种退化可能具有一定的性别差异。 结论：大鼠初级视皮层神经元的GABA分布、代谢具有明显的年龄相关性的变化。与青年大鼠相比，老年大鼠视皮层的GABA表达量显著降低，同时伴随着GAD 活性的降低和 GABA-T 活性的上升。实验结果还表明，老年大鼠视皮层GABA代谢存在明显的雌雄差异，它可能是性别相关的视皮层神经元自发放频率和信号一噪音比改变的潜在神经机制。此外，我们的结果还显示，老年大鼠视皮层细胞的树突长度和树突棘密度较青年大鼠均明显降低，而且在青年大鼠之间存在显著的性别差异。
- 作者：
- 徐业华
- 学位授予单位：
- 安徽大学
- 专业名称：
- 细胞生物学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2007年
- 导师姓名：
- 陈勤；周逸峰
- 中图分类号：
- R339.146；R339.38
- 关键词：
- 初级视皮层；老年视觉功能；GABA；树突细胞；细胞功能衰退；神经机制；免疫荧光标记
- Rat；Primary visual cortex；Aging；Sexual difference；GABA；Dendrite
- 基金项目：
- 国家重点基础研究发展计划(973计划)%国家自然科学基金