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脊髓损伤重塑皮质脊髓运动神经元突触输入的作用

Role of synaptic input remodeling of corticospinal motor neurons after spinal cord injury

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摘要背景:脊髓损伤后的功能恢复依赖于运动皮质的功能重塑,然而运动皮质功能重塑的解剖基础研究较少,了解脊髓损伤后运动皮质功能的解剖变化可对脊髓损伤后功能恢复的调控以及康复治疗等提供新的思路以及研究方向.目的:解析脊髓损伤后初级运动皮质功能重塑的神经回路结构基础.方法:C57BL/6J小鼠随机分为假手术组、脊髓损伤组.向两组小鼠C4脊髓注射表达Cre重组酶融合蛋白的腺相关病毒,同时在大脑初级运动皮质注射Cre重组酶依赖的分别表达禽类肉瘤/白血病病毒包膜蛋白受体TVA和狂犬病毒糖蛋白的假性狂犬病毒辅助腺相关病毒.第14天时脊髓损伤组小鼠建立C6脊髓背侧半切模型,同时向两组小鼠初级运动皮质注射假性狂犬病毒,7 d后收集小鼠脑部样本,制作冰冻切片,观察支配皮质脊髓运动神经元的输入神经元在脑内的分布情况并进行定量分析.结果与结论:荧光显微镜观察及定量分析结果发现,两组小鼠支配初级运动皮质脊髓运动神经元的输入神经元在大脑皮质、间脑和中脑均有分布.其中,假手术组小鼠大脑皮质的输入神经元占全脑输入神经元总数的(84.0±3.6)%,间脑占(10.6±2.3)%,中脑占(0.7±0.4)%;脊髓损伤组直接突触的输入神经元在皮质、间脑和中脑中的占比分别为(81.7±1.0)%,(13.1±0.5)%和(1.6±0.8)%.脊髓损伤组初级运动皮质输入神经元在3个区域的比例以及数量均与假手术组无明显差异.脊髓损伤后,各脑区内支配皮质脊髓运动神经元的输入神经元数量无明显变化,提示皮质脊髓束受损后初级运动皮质的功能重塑可能不仅依赖于受损皮质脊髓运动神经元相关突触输入的改变,而更多地与受损神经元自身的转录调控变化有关.