神经元的功能十篇

神经元的功能篇1

【关键词】壮通饮；内源性神经干细胞；NSC；归巢；神经元

【中图分类号】R29【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517（2017）08-0029-06

脑梗死是临床上常见的缺血性脑血管疾病，随着中国进入老龄化社会，脑梗死发病率和致残率呈增高态势，脑梗死区域的神经细胞的凋亡是必然的[1]。神经细胞是不可再生是长期以来的共识，作为神经细胞和神经胶质细胞的前体，内源性神经干细胞（Neural Stem Cell，NSC）具有增殖、迁移及分化功能，在脑缺血后神经损伤的修复过程中扮演重要角色[2]。壮通饮是治疗脑梗死的壮医药经验方，前期研究发现壮通饮影响新生大鼠海马神经干细胞增殖分化[3]。本实验通过观察壮通饮对脑梗死后内源性神经干细胞归巢后的神经元功能的影响，为阐明壮通饮促进神经增殖分化为成熟神经元后功能机制提供实验依据。

1实验材料

11实验动物选用清洁级雄性健康SD大鼠240只，体重（250±10）g，由广西医科大学动物实验中心提供（批：SCXK桂～0004）。

12试剂鼠抗BrdU单克隆抗体（批号：BM0201）、兔抗nestin多克隆抗体（批号：A00806-1）、兔抗MBP多克隆抗体（批号：BA0094）、兔抗SYN多克隆抗体（批号：A00941）、山羊抗兔IgG（批号：1512174091）、ABC试剂盒（批号：d0110816）、DAB试剂盒（批号：AR1022）均购自武汉博士德生物工程有限公司。

2方法

21动物分组将240只大鼠随机分为模型组、假手术组、壮通饮治疗组、正常组，每组又设1、3、7、14、21、28d 6个时间点。每个时间点10只大鼠。

22药物制备壮通饮：扶芳藤30g，参三七10g，黄花倒水莲25g。药材煎煮两次，合并两次煎液，蒸发去水分至浓稠状，进一步干燥，4℃保存备用。临用前使用蒸馏水溶解浸膏至生药材含量为20 g/mL。

23MCAO模型建立参照Longa线栓法[4]制作MCAO模型。模型制作成功标准如下：①提尾悬空实验阳性；②右眼Horner征；③爬行时向左划圈；④站立时向左侧倾倒。假手术组除不进行大脑中动脉线栓外，其余操作均同模型组。

24给药方法壮通饮治疗组在造模后给予壮通饮水煎液（按单位体重的剂量来算，大鼠的等效剂量相当于成人用量的63倍[5]，灌胃，每日2次，每次748g生药/kg，其他组同时给予等体积的无菌蒸馏水灌胃，灌胃至造模后1、3、7、14、21、28d 6个时间点处死时。

25BrdU标记增殖细胞各组动物均从处死前24h开始，腹腔注射BrdU（50mg/kg），1次/4h，共4次，末次注射后12h处死动物。

26组织切片制备各组大鼠于造模后1、3、7、14、21、28d 6个时间点取标本，将脑组织移入多聚甲醛中4℃固定6h，取材，脱水，包埋，切片。

27免疫组化方法切片经脱蜡，高温修复后，加入配好的03%的过氧化氢甲醇溶液（甲醇80mL+001MKPBS 100mL+30%过氧化氢）30min，用001MKPBS溶液冲洗后，加入10%正常羊血清，室温静置30min，甩干分别加相应的一抗，4℃过夜。用001MKPBS溶液冲洗后，滴加生物素化二抗（山羊抗兔IgG），室温静置30min，用001MKPBS溶液冲洗后，加入辣根过氧化酶标记的链霉卵白素工作液，室温静置30min，用001MKPBS溶液冲洗，采用SABC法染色，切片加葡萄糖氧化酶-DAB-硫酸镍胺溶液显色（不超过5min），自来水冲洗干净，苏木素复染2min，自来水冲洗，梯度酒精脱水，树胶封片，光镜下观察。

28观察指标分别观察各指标免疫组化染色阳性细胞的分布特点及形态特点。每只动物各个指标各取相对应位置切片3张，放大倍数×400，随机选取5个显微镜视野，计数阳性细胞数取平均值。

29统计学处理实验数据符合正态分布，以均数±标准差（x±s）表示，用SPSS 220统计软件对数据进行处理分析，同组不同时间点及组间比较比较采用单因素方差分析，P

3结果

31BrdU免疫组化染色结果各组各时间点大鼠海马齿状回区域均见BrdU阳性细胞。正常组和假手术组海马区少量的BrdU阳性细胞，差异无统计学意义（P>005）。模型组和壮通饮治疗组BrdU阳性细胞表达多于假手术组（P

32Nestin免疫组化染色结果在各组各时间点大鼠海马齿状回区域均有Nestin阳性细胞表达。正常组和假手术组大鼠的海马区可见到少量的Nestin阳性细胞，差异无统计学意义（P>005）。模型组和壮通饮治疗组Nestin阳性细胞表达多于假手术组（P

33MBP免疫M化染色结果在各组各时间点大鼠缺血区大脑皮质和相对应的区域均可见不同数目的MBP阳性细胞。正常组和假手术组可见到大量的MBP阳性细胞表达，差异无统计学意义（P>005）。模型组和壮通饮治疗组MBP阳性细胞表达量少于假手术组（P

34SYN免疫组化染色结果在各组各时间点大鼠缺血区大脑皮质和相对应的区域均见SYN阳性细胞表达。正常组和假手术组SYN阳性细胞表达量差异无统计学意义（P>005）。模型组和壮通饮治疗组SYN阳性细胞表达少于假手术组（P

4讨论

壮通饮作为治疗脑梗死的传统壮医药经验方，由扶芳藤、参三七、黄花倒水莲组成。药理学研究表明，三七总皂苷可通过上调Bcl-2、Nestin、BDNF[6]、EGF蛋白的表达，从而促进神经干细胞增殖，并且抑制神经细胞凋亡。扶芳藤水煎液、醇提液能明显抑制血栓形成，延长凝血酶原时间，缩短小鼠凝血时间和出血时间[7]；还能改善营养物质的供应，以减轻局灶性脑缺血后脑细胞的缺血性损伤；通过抑制脑组织中IL-1β和TNF-α的表达对大鼠急性脑缺血再灌注损伤进行保护[8]。黄花倒水莲总皂苷（PTS）可明显延长体外家兔血浆复钙时间 、凝血酶所致纤维蛋白凝固时间及APTT，体内给药可有效延长小鼠凝血时间，而对PT无明显影响，提示PTS可能通过对抗凝血通路的关键酶（凝血酶），影响内源性凝血系统从而发挥抗凝血作用[9]。前期研究发现壮通饮可影响新生大鼠海马神经干细胞增殖分化[3]，但对于它的归巢后神经元功能的影响，目前缺乏有力的实验室证据。国内外对增殖后的神经元的鉴定多还停留在形态学水平及特异性标记表达方面，较缺乏是否具有成熟神经元功能检测的研究。归巢后的神经元能发展成为与受损区域神经组织相一致的细胞类型，并能行使相应的神经功能是干细胞治疗的关键。成熟神经元不仅要具有典型的神经元的形态、特异性标记，还要求具有兴奋性，能和其他神经元形成突触联系，产生突触电位。正常成熟的神经元具有电生理功能，能够产生动作电位是成熟神经元的重要标志。研究不仅可以在细胞层面通过Brdu、Nestin检测观察壮通饮干预下内源性干细胞增殖、分化情况；还可以在功能层面通过MBP、SYN检验归巢后神经元功能情况。

Brdu是一种胸腺嘧啶脱氧核苷类似物，在细胞增殖周期的S期代替胸腺嘧啶整合入新合成的DNA中，因而Brdu阳性细胞可以用来标记新增殖细胞[10]。内源性神经干细胞被激活后，可以增殖分化，产生新的神经细胞，包括神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞等。Nestin又名神经上皮干细胞蛋白，属于中间丝蛋白，主要在神经干细胞内一过性表达，当干细胞向着终末细胞分化完成后，其表达停止[11-12]，因此实验选择巢蛋白作为成熟神经干细胞的标记物质。MBP，即碱性髓鞘蛋白，是少突胶质细胞的特殊标记物，少突胶质细胞的主要功能是在中枢神经系统中包绕轴突、形成绝缘的髓鞘结构、协助神经电信号的跳跃式高效传递，维持和保护神经元的正常功能[13]。有研究显示，作为中枢神经系统成髓鞘胶质细胞，少突胶质细胞对缺血应激非常敏感，缺血缺氧将导致早期的髓鞘脱失，缺氧、缺血是导致少突胶质细胞损伤的主要因素之一[14-15]。成年SD大鼠脑缺血再灌注后急性期梗死区皮质髓鞘相关蛋白（MyT1）基因表达增加，促进少突胶质细胞的再生形成，从而参与脑缺血后的早期的损伤修复[16]。本研究中，模型组和壮通饮治疗组由于受到脑缺血影响，少突胶质细胞减少，MBP阳性细胞表达下降，从第3天起，模型组和壮通饮治疗组MBP阳性细胞表达持续增加，第14天达到高峰，壮通饮治疗组MBP阳性细胞数目明显高于模型组。这表明，脑缺血损伤后，内源性神经干细胞在分化过程中，一部分分化成了少突胶质细胞，在中枢神经系统中包绕轴突、形成绝缘的髓鞘结构、协助神经电信号的跳跃式高效传递，维持和保护神经元的正常功能。壮通饮治疗可以促进内源性神经干细胞的增殖及分化，并能起到正常神经元功能作用。

突触素（Synaptophysin，SYN）是突触囊泡膜上的一种与突触结构和功能密切相关的钙结合蛋白，又称P38，是神经元形成神经突触的重要标记蛋白，是突触发生的标志。突触素还参与到不同神经元之间的信息传递过程中，直观反映突触传递效能。脑梗死发生后，梗死灶中的突触结构解体，神经元代谢能力和蛋白合成显著减少，突触素表达随之减少[17-19]。因此SYN可用来作为检测突触的密度、分布和功能的重要标记物。本研究中，正常组和假手术组由于神经元未受到明显损伤，彼此间维持正常接触，表现为一定数量SYN阳性细胞表达。部分神经元于脑缺血早期凋亡，神经元突触联系丧失，模型组SYN阳性细胞表达减少。部分NSC被激活、增殖分化为神经元，表现为SYN阳性细胞表达逐渐增多。壮通饮治疗组SYN阳性细胞表达量明显多于其他组，提示壮通饮可能通过促进缺血脑组织形成新的神经突触，修复了脑缺血的神经损伤。参考文献

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神经元的功能篇2

[关键词] 基底前脑；巢蛋白；胆碱能神经元

[中图分类号] R329 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2015）01-48-03

[Abstract] To summarize the achievements of nestin immunoreactive neurons in basal forebrain and to explore the future research direction.To study the literature of nestin immunoreactive neurons in basal forebrain，especially to analyze and review the literature of recent five years.Nestin immunoreactive neurons in basal forebrain，which is a subset of cholinergic neurons and may be a kind of functional status of cholinergic neurons but not be neonatal neurons.Nestin of neurons doesn't originated from neural precursor cells，but has expressed after neuronal differentiation.Therefore，cholinergic neurons in basal forebrain could be classified into nestin immunoreactive neurons and negative neurons，the effect of nestin expression on the neuronal function of basal forebrain is worthy of in-depth study.

[Key words] Basal forebrain；Nnestin；Cholinergic neurons

基底前脑存在着一群巢蛋白免疫阳性神经元，这群神经元受到越来越多人的关注，现将其研究进展综述如下。

1 基底前脑的组成及神经元概况

基底前脑是指位于端脑内侧面靠近脑表面一些的灰质结构，主要包括隔核、斜角带核、杏仁核、Meynert基底核和腹侧基底核等[1]，与脑的其他区域没有明确的界线。其中内侧隔核和斜角带核共同组成隔-斜角带复合体（medial septum and diagonal band complex，MSDB）。MSDB含有胆碱能神经元、γ-氨基丁酸能神经元、谷氨酸能神经元在内的多种神经元。这些神经元中胆碱能神经元数目最多，对其功能的研究也较深入，认为其与学习记忆功能有关，老年性痴呆患者MSDB的胆碱能神经元明显减少[2-4]。

2 基底前脑有一群巢蛋白免疫阳性神经元

巢蛋白（nestin）是Ⅵ型中间丝蛋白，由胚胎期

神经前体细胞一过性表达，神经元的分化后停止表达，被其它中间丝蛋白代替。巢蛋白常作为神经前体细胞的特异性标记物，广泛应用于体内外的神经前体细胞鉴定[5]。在正常成年脑组织中，巢蛋白主要在具有神经发生功能的部位、血管内皮细胞以及激活的神经胶质细胞中表达[6]。

最近发现成年大鼠MSDB和成人的基底前脑区域都有一个连续的巢蛋白免疫反应阳性（nestin-immunoreactive，nestin-ir）的细胞带。Nestin-ir细胞特异性地分布于MSDB，能表达神经元特异性稀醇化酶和神经元特异性白[7-8]，但不表达胶质纤维酸性蛋白，而且其大小及形态均与成熟的神经元类似，因此认为此类细胞是成熟神经元[9]。

最初的实验结果提示基底前脑的nestin-ir神经元是一类独立于胆碱能神经元、GABA能神经元及谷氨酸能神经元之外的神经元[8-9]。MSDB的nestin-ir神经元能发出纤维到海马、丘脑及前额叶皮质[9-10]。大鼠MSDB的nestin-ir神经元数量、胞体面积与大鼠的认知功能密切相关[11]。

3 基底前脑nestin-ir阳性神经元研究的新进展

近年，对基底前脑nestin免疫阳性神经元的研究又取得了一些新的进展，如对nestin-ir阳性神经元的化学属性进行了进一步研究；对nestin-ir阳性神经元电生理特征进行了初步研究；对nestin-ir阳性神经元来源及可塑性进行了探索。

3.1 Nestin-ir阳性神经元的化学属性鉴定

最初的研究认为nestin-ir阳性神经元是位于基底前脑的一类独立于胆碱能神经元、GABA能神经元及谷氨酸能神经元之外的独立的神经元。但Guo等[12]使用免疫荧光双标及激光共聚焦检测技术发现，基底前脑的nestin-ir阳性神经元几乎全部与胆碱能神经元双标，约占胆碱能神经元的50%。使用单细胞RT-PCR及电生理特征检测，也证实基底前脑的nestin-ir阳性神经元属于胆碱能神经元[13]。Hendrickson等[14]的实验也证实基底前脑的nestin神经元是胆碱能神经元。

3.2 Nestin-ir阳性神经元的电生理特征

使用膜片钳全细胞记录技术与单细胞RT-PCR技术证实MSDB的巢蛋白阳性细胞具有典型的成熟神经元的动作电位，从电生理的角度证实了此类细胞为成熟的神经元。巢蛋白阳性神经元表现出慢放电神经元特征，而不是快放电（faster-firing）和簇状放电（cluster-firing），因而从电生理特征上也证实验巢蛋白阳性神经元是胆碱能神经元而不是GABA能神经元和谷氨酸能神经元，巢蛋白阳性神经元是胆碱能神经元的一个亚型[12]。与巢蛋白阴性的胆碱能神经元相比，巢蛋白阳性的胆碱能神经元具有较大的超极化激活的内向电流（Ih）及较大的兴奋性突触后电流。提示巢蛋白阳性和阴性的胆碱能神经元在学习记忆过程中可能具有不同的功能[13]。

3.3 Nestin-ir阳性神经元发育神经生物学

Guo等[15]通过免疫荧光双标的方法研究了基底前脑巢蛋白、胆碱乙酰转移酶（choline acetyl transferase，ChAT）和小清蛋白（parvalbumin，PV）阳性神经元在出生后的表达模式。发现ChAT在出生后1天即开始表达，而PV在较晚出现，约在出生后16天开始表达。巢蛋白在出生后9天开始表达，并在出生后的整个发育过程中与同一区域的部分ChAT阳性神经元重叠。研究结果进一步提示巢蛋白阳性神经元是胆碱能神经元的一个亚群，但巢蛋白阳性和阴性的胆碱能神经元有不同的出生后表达模式。神经元内的巢蛋白不是直接来源于神经元前体细胞，而是在神经元分化后再表达的。

3.4 巢蛋白阳性神经元的来源探索

为探索基底前脑巢蛋白免疫阳性神经元的来源，朱丹青等[16]研究了巢蛋白免疫阳性神经元与5-乙炔基-2’脱氧尿嘧啶核苷（EdU）阳性细胞、巢蛋白免疫阳性神经元与双皮质素（doublecortin，DCX）阳性神经元的关系。发现EdU阳性细胞主要分布于海马齿状回及侧脑室的室管膜及室管膜下区的细胞，在内侧隔核、斜角带核等区域无明显的EdU阳性细胞，巢蛋白免疫反应阳性神经元与EdU阳性细胞无共定位表现。巢蛋白免疫反应阳性神经元与双皮质素阳性神经元之间无双标。由于EdU是胸腺嘧啶核苷的类似物，能在细胞增殖期替代胸腺嘧啶渗入正在复制的DNA分子中[17-18]，而DCX只在新生的神经元中表达。因此，实验提示基底前脑巢蛋白免疫反应阳性神经元不是新生的神经元，可能是成熟胆碱能神经元的一种功能状态。可能是巢蛋白表达使胆碱能神经元产生了特殊的功能。通过腹膜腔给大鼠连续注射BrdU（75mg/kg）28d，在基底前脑的NESs中未发现BrdU免疫阳性，但在大鼠的SVZ、吻侧迁移流及SGZ检测到BrdU强阳性，也说明基底前脑的NENS不是新生神经元[14]。

3.5 巢蛋白阳性神经元纤维投射及损伤研究

赵宇红等用快蓝注射法追踪基底前脑巢蛋白阳性神经元向嗅球的纤维投射及嗅神经损伤对基底前脑巢蛋白阳性神经元影响，发现约53.6%的基底前脑胆碱能神经元投射到嗅球，MS及vDB的巢蛋白阳性神经元在嗅神经损伤后具有代偿功能[19]。嗅神经元损伤后巢蛋白阳性神经元数目的下降要缓慢于巢蛋白阴性神经元。提示与巢蛋白阴性神经元相比，巢蛋白阳性神经元对于损伤有更强的耐受性。Yu等[20]的研究则提示，巢蛋白阳性神经元对于秋水仙碱的损伤有更强的耐受性。但Hendrickson等[13]的研究则发现巢蛋白表达对192-皂草素引起的神经损伤无保护作用。因此，需要更多的研究来证实巢蛋白表达对神经元功能的影响。

4 展望

最新的研究改变了当初对于巢蛋白阳性神经元化学属性的认识，证实了基底前脑巢蛋白阳性细胞是成熟的神经元，属于胆碱能神经元。这种神经元具有较大的超极化激活的内向电流和兴奋性突触后电位，可能在学习记忆过程中具有不同的功能。神经元内的巢蛋白不是直接来源于神经前体细胞，而是在神经前体细胞分化后再表达的。巢蛋白阳性神经元也不是新生神经元，而是胆碱能神经元的一种功能状态，可能是巢蛋白表达使胆碱能神经元产生了特殊的功能，使其具有更强的神经可塑性。虽然我们对巢蛋白阳性神经元有了一定的了解，但仍有很多迷团需要打开，特别是巢蛋白表达对神经元功能的影响，以及我们能否通过调控基底前脑神经元巢蛋白的表达来改变神经元的功能，改善学习记忆等。

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神经元的功能篇3

微量元素与免疫功能

在儿童时期，人的免疫功能还不完善，而锌、铁、铜等微量元素对人体免疫功能的维持起重要作用。

当人体内缺铁时，淋巴细胞内脱氧核糖的合成就会受损，抗体的产生也会受到抑制，对感染的应激能力降低，从而损害机体的免疫机制。

锌与免疫系统的关系也非常密切：它是DNA和RNA的聚合酸、碳酸酐酶、碱性磷酸酶的组成成分和激活因子，直接参与核酸及蛋白质的合成，并能激活胸腺素，增强免疫反应和T细胞功能的作用。缺锌必然会引起代谢功能紊乱、免疫功能下降，易引起细菌、病毒和真菌的反复感染。

铜是超氧化物岐化酶（SOD）的主要组成部分，而SOD能清除脂类过氧化物、保护细胞膜结构和功能、抵抗微生物的侵袭。

微量元素对神经系统的影响

许多研究证明，铅能损害儿童的中枢系统。这是因为铅是一种亲神经物质，过量摄入会对人的中枢和周围神经系统造成损害。脑海马区被认为是学习、记忆的重要人体组织之一，而铅可选择性地蓄积于脑海马部位，损害脑神经细胞的形态，因而可导致神经功能混乱、智力下降、行为异常、多动兴奋。在中枢神经发育期，缺锌可以导致管壁变薄，使管腔中有大量固缩细胞及细胞碎片，直接影响神经系统的发育。

钙对神经系统也有很大的影响，当血液中钙的含量减少时神经兴奋性增高，会发生肌肉抽搐。神经递质的释放、神经冲动传导、多种激素的分泌，均与“钙”密切相关，缺少了它，儿童常表现为注意力不集中、安静不下来，俗称“小儿多动症”。

铜的过高过低也能影响神经系统的功能，低铜可致大脑皮层萎缩，神经元减少，导致神经系统发育迟缓。

微量元素对视觉系统的影响

小儿弱视是较为常见的儿童眼病，经过多年的研究提示，其病因可能与人体某些必需的微量元素缺乏有关。

锌是许多酶的组成成分，参与一系列重要的金属酶活动和维生素A的代谢，对视网膜色素及视网膜色素上皮正常组织形态的保持和正常视力功能的维持具有十分重要的意义，儿童缺锌会导致视力发育障碍。

铁在人体中主要构成血红素。此外，铁还是细胞色素氧化酶、过氧化物酶等酶的重要成分。儿童如果缺铁，可导致视力差、视力模糊。

铜是细胞色素碳氧化酶的活性组成成分，儿童如果缺铜，会引起色素合成障碍，导致视网膜色素变性。

微量元素对消化系统的影响

神经元的功能篇4

关键词：脑卒中 脊髓 功能重塑

【中图分类号】R4 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1879（2012）11-0009-02

脑卒中是我国的常见病、多发病，其发病率、死亡率和致残率均很高。尽管脑卒中的死亡率随着早期诊断和治疗技术包括药物治疗和手术治疗等的不断提高而显著降低，但其致残率仍然很高。而在临床上，康复技术对脑卒中恢复期治疗有着显著的疗效。但脑卒中的康复机制目前仍未完全明确。

目前认为脑卒中的康复机制主要为神经系统重塑理论。因脑卒中的损伤部位在脑，因此目前学术界对脑卒中康复机制的研究也主要集中在高位中枢（脑）。而对恢复期脑卒中的临床药物治疗也主要采用改善脑循环、营养脑神经的药物。但是，大量的临床观察却发现：对于恢复期脑卒中患者单纯使用改善脑循环、营养脑神经的药物可以改善认知功能障碍，却对患者瘫痪肢体功能的恢复疗效较差；而康复训练（如运动疗法、作业疗法）后，却能很好的促进患者瘫痪肢体功能的恢复。

如果脑卒中恢复期的康复机制主要发生在大脑，那为什么我们用了大量改善脑循环、营养脑神经的药物对肢体功能的恢复疗效却较差？会不会有这么一种可能性：即康复训练与药物的作用机制其实并不完全相同。

我们知道：人体中运动传导通路中支配四肢骨骼肌运动的主要是皮质脊髓束。皮质脊髓束由大脑的锥体细胞轴突集中而成，下行至延髓锥体，在锥体下端，形成锥体交叉。交叉后的纤维最终终止于脊髓前角细胞，最后支配躯干及四肢骨骼肌的运动[1]。当脑卒中后，脑功能受损，脊髓功能亦受到抑制，从而使肢体产生瘫痪。因此，脑卒中后，脑、脊髓功能恢复对肢体运动功能恢复有重要作用。

1994年，日本铃木俊明[2]发现脑卒中偏瘫患者的瘫痪肢体的F波比非瘫痪肢体其出现率、振幅F/M比明显增高，并受肌张力、腱反射高低及运功功能分级影响。之后，李氏[3]发现实验性大鼠内囊出血后瘫痪肢体腓肠肌F波的波幅显著升高，F波潜伏期明显缩短。蔺氏[4]发现BrunnstromⅠ―Ⅱ级患者患侧肢体正中神经的F波参数较正常对照组明显降低，Brunnstrom Ⅲ―Ⅳ级患者患侧肢体正中神经的F波参数较正常对照组明显增高，Brunnstrom Ⅴ―Ⅵ级患者患侧肢体正中神经的F波参数高于正常对照组，其中动态情况下增高明显。而F波是末梢神经接受最大电刺激，从肌肉诱发出来的后期合成活动电位之一，是脊髓运动神经元突触后电位的反映，对F波的研究已经被作为衡量脊髓运动神经元兴奋性的一种手段[5]，因此F波的变化，提示脑卒中后脊髓前角细胞发生功能改变。而蒋氏[6]则发现大鼠内囊出血后1周，脊髓灰质前角缝隙连接蛋白Cx32显著升高，神经元间缝隙连接的增加将导致神经元间同步化放电，引起脊髓运动神经元池活动强化，导致脊髓前角神经元对所支配肌肉的冲动增加。

由此可见，脑卒中后除了脑功能发生功能重塑外，脊髓在此期也很可能出现了功能重塑。脊髓节段由于功能重塑，很可能出现了形态学及功能的变化。由于功能是以形态学改变为基础的，故这种变化很可能表现为：如前后角细胞神经元增多，兴奋性改变；神经递质增多；神经信号通路改变等一系列变化。

我们猜想，虽然脑功能受损后，下传的神经冲动减弱，但功能重塑后的脊髓能增强这种减弱的神经冲动，使原本减弱的神经冲动信号能在脊髓节段被放大，从而促进肢体恢复运动。即脊髓做为中枢神经系统低位中枢，部分替代了受损部分的脑功能，对身体骨骼肌加强了支配。

而如果脊髓功能在此期出现过度的形态学增长及功能由低下转为亢进，则会引起对所支配肌肉的冲动过度增加，使瘫痪肢体由弛缓性瘫痪转为痉挛性瘫痪。

而康复训练与药物在康复机制在可能存在的最大区别就在于：药物只是单纯改善脑功能，而康复训练则同时对脑及脊髓产生了重要作用。康复训练通过不断地刺激肢体，各种感觉输入通过感觉传导通路必须经过脊髓，而后传入脑，这个过程中不断刺激脊髓的功能重塑；而部分利用牵张反射设计的训练，由于牵张反射是脊髓固有反射，则更有可能直接刺激脊髓的功能重塑。康复技术很可能发挥的机制是起到促进脊髓形态学及功能的恢复，抑制过度的形态学增长及亢进的功能，即起到调节的作用。

例如刘氏[7]发现不同强度耐力训练对大鼠脊髓前角细胞线粒体超微结构有不同影响。

为了验证该设想的合理性，我们可以做以下的实验研究：目前国内研究发现，脑源性神经营养因子（BDNF）在正常大鼠脑组织内很少表达。在大鼠脑梗死后1d时梗死灶周围BDNF阳性神经元均明显增多；3d时有更多BDNF阳性神经元表达；随时间延长，BDNF阳性神经元减少，在7d时梗死灶周围仅有少量BDNF阳性神经元；10～14d时梗死灶周围偶见BDNF阳性神经元[8]。

而我们则可以选择观察脑卒中大鼠模型（MCAO）不同康复时期（如造模后第1天、第10天、第20天、第30天、第60天、第90天）脊髓前角细胞BDNF表达的变化，如果大鼠在康复中后期前角细胞BDNF出现明显增多，甚至过度增多，说明脊髓出现形态学重塑，那就能较好支持设想。然后我们对MCAO大鼠进行康复训练治疗（如网屏训练、转棒上转动训练及平衡木训练等），观察康复技术是否能调节BDNF的增长。

如果“脊髓功能重塑”设想能成立，那么提示我们在临床治疗上，除应用改善脑功能的药物及康复治疗外，还应加用促进“脊髓功能重塑”的药物，并针对脊髓加强康复治疗。

“脊髓功能重塑”只是笔者的设想，尚需更多的实验研究以证实。我们提出该设想是希望能为研究脑卒中康复机制提供新思路，并为临床康复治疗提供更大的帮助。

参考文献

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[3] 李书林，曾琳，蒋晓江，等.大鼠实验性脑出血后F波和脊髓前角血流量的改变[J].中华物理医学与康复杂志，2004，26（1）：9

[4] 蔺勇，，刘世文.脑卒中偏瘫患者患侧正中神经的神经生理学变化[J].中国康复医学杂志，2002，17（4）：220

[5] 吴原，岩永书朋，矢野直次.磁刺激对脊髓前角细胞兴奋性的影响[J].中国临床康复，2005，41（9）：156

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神经元的功能篇5

【关键词】 坐骨神经;创伤和损伤；脊髓；运动神经元；地塞米松；尼氏体；大鼠，Wistar

周围神经损伤后，脊髓神经节感觉神经元和脊髓前角运动神经元的胞体发生损伤反应，有一定数量神经元胞体死亡并且局部会产生相应的免疫反应[1，2]。临床资料表明，运动功能恢复要明显差于感觉功能的恢复[2]。姜保国等[3]将甲基泼尼松龙用于大鼠坐骨神经损伤模型，观察其在周围神经损伤后修复过程的作用，证实甲基泼尼松龙全身应用可促进周围神经再生。本实验经定位、定量压挫坐骨神经，造成非离断性损伤，通过石蜡包埋，苏木经伊红(HE)染色观察地塞米松在受损神经元恢复和再生过程中的作用，为临床治疗提供有益的参考。

1 材料和方法

1.1 动物及分组

选用体质量为180～200 g的雄性Wistar大鼠27只（由青岛市药检所提供），随机分成4组，神经损伤组、地塞米松组和生理盐水组分别8只，正常对照组3只。

1.2 实验方法

用10 g/L戊巴比妥钠以40 mg/kg的剂量腹腔注射麻醉大鼠，无菌条件下右下肢股部纵行切开约3 cm，梨状肌下暴露坐骨神经，固定钳钳夹5 s，造成宽约1 mm损伤区，该处神经纤维断裂，但有神经膜连结。经HRP逆行神经示踪法证明受损神经失去传导功能，表明动物模型可靠（神经损伤组）。地塞米松组于术后每天术侧局部注射地塞米松0.5 mg/kg，共3周。生理盐水组于神经损伤后用同等体积生理盐水代替地塞米松术侧局部注射，共3周；正常对照组：不做任何处理。

1.3 石蜡切片的制备和HE染色

术后第1、2、3周将大鼠麻醉后沿坐骨神经迅速取出脊柱L4～L6节段，放置于40 g/L甲醛固定液中固定24 h后取出脊髓。常规梯度乙醇脱水，二甲苯透明，石蜡包埋，横向切片，片厚5 μm，行HE染色，光镜下观察。

1.4 数据处理

各组随机抽取15张切片，计数脊髓L4～L6节段前角运动神经元尼氏体着色呈紫蓝色虎斑状的阳性细胞数目，计算脊髓前角运动神经元的存活率。结果以±s表示，统计学处理采用方差分析。

2 结果

2.1 脊髓前角运动神经元的形态结构变化

正常对照组脊髓前角运动神经元胞体较大，伸出多个突起，细胞核较大而圆，着色浅，核仁明显，胞质中尼氏体丰富而粗大，呈斑块状。术后1周，神经损伤组和生理盐水组伤侧脊髓前角运动神经元的数目较正常对照组减少，神经元轮廓清楚，尼氏体呈粗颗粒状；地塞米松组运动神经元数目较正常侧稍减少，但较生理盐水组伤侧运动神经元的数目增加，神经元轮廓清楚，尼氏体清晰（图1）。术后2周，神经损伤组和生理盐水组伤侧神经元的数目较正常对照组明显减少，神经元轮廓清楚，尼氏体呈细颗粒状；地塞米松组神经元数目较正常对照组减少，但较神经损伤组和生理盐水组伤侧神经元数目明显增多，神经元轮廓清楚，尼氏体呈粗颗粒状（图2）。术后3周，神经损伤组和生理盐水组伤侧神经元数目较正常对照组显著减少，多数神经元胞体较小，轮廓不清，尼氏体模糊，不易分辨；地塞米松组运动神经元数目较正常组减少，但较生理盐水组伤侧神经元数目明显增多，多数神经元轮廓清楚，尼氏体较清晰，呈粗颗粒状（图3）。

图1 神经元轮廓清楚，尼氏体清晰 HE染色×400（略）

图2神经元轮廓清楚，尼氏体呈粗颗粒状 HE染色×400（略）

图3 多数神经元轮廓清楚，尼氏体较清晰，呈粗颗粒状 HE染色×400（略）

2.2 脊髓前角运动神经元的存活率比较

坐骨神经损伤后，于术后1、2、3周取L4～L6脊髓节段连续切片HE染色，光镜下计数尼氏体呈深蓝紫色虎斑状的前角外侧核大、中型神经元的数目，以实验组损伤侧与正常对照侧以及神经损伤治疗侧与正常对照侧同类神经元的比率作为脊髓前角运动神经元的存活率。从表1中可以看出，术后1、2、3周，神经损伤组和生理盐水组随着损伤时间延长，神经元存活率逐渐下降，而地塞米松组较神经损伤组和生理盐水组神经元的数目明显增多，存活率明显提高，差异有显著性(F=165.63～292.00，q=27.12～28.78，P

表1 坐骨神经损伤后不同周数脊髓L4～L6节段前角运动神经元存活率比较（略）

3 讨论

神经损伤与再生是神经科学的一项重要课题。周围神经损伤的再生修复和功能重建是一个极其复杂的过程。除了受内在周围环境影响外，最主要决定于神经元胞体的功能恢复状态。神经元胞体是神经细胞代谢、营养中心，是轴突生长发育所需要蛋白质及其他功能物质的主要合成部位。坐骨神经损伤后不久再生轴突不能到达远端神经，以至经逆行轴浆运输至胞体的神经营养因子及其他营养物质明显减少，导致神经元形态结构及功能等随之发生相应的变化，部分神经元死亡而消失，存活的神经元发生不同程度的退行性变[4，5]。尼氏体为神经细胞体内的特征性嗜色质，正常状态下一般都有固定形态，当神经元受损伤时，尼氏体即出现形态学的改变，甚至溶解消失[4]。因此，可借助尼氏体的改变来辨认或鉴定神经元的存在和它们的分布以及是否发生病理变化[6～11]。脊髓L4～L6节段前角外侧核大、中型神经元的轴突大多数进入到坐骨神经中，因而观察这些核团神经元的形态变化基本能反映坐骨神经损伤后神经元的退变情况。本实验观察到坐骨神经损伤后脊髓前角运动神经元数目减少，尼氏体模糊，不易分辨，尤以损伤后第3周改变最为明显。说明随着坐骨神经损伤时间的延长，相应脊髓前角运动神经元死亡或退变逐渐增加，这与其他学者报道的结果相一致。

地塞米松是一种合成的类固醇激素，具有很强的抗炎作用，在治疗神经系统的损伤及炎症时经常使用[6]。类固醇激素已在临床上用于脑和脊髓损伤的早期外科治疗，但其对神经元修复作用的研究报道甚少[7]。贺建文等[6]用Wistar系大鼠，采用定量、定位和定时的方法压挫坐骨神经后，局部给予治疗剂量的地塞米松，观察再生神经纤维的乙酰胆碱酯酶（AchE）活性反应变化及轴突、髓鞘的形态学变化的恢复过程。结果显示，地塞米松对AchE活性的恢复有促进作用。RIVA等[12]报道，地塞米松可明显提高神经损伤后碱性成纤维生长因子（bFGF）mRNA的合成，对损伤神经发挥保护作用，促进神经再生。杨军良等[13]研究证实，在大鼠坐骨神经局部注射醋酸泼尼松龙时出现痛觉反应，电镜观察可见炎性细胞浸润，雪旺细胞变性，轴索和髓鞘结构消失，神经内可见较大药物结晶体，影响神经修复。本实验于神经损伤后即刻局部注射地塞米松，因此损伤局部药物浓度提高，在达到与全身用药相同的促进神经再生作用的同时，全身的副作用比全身用药明显减少，无1例出现感染及神经症状，明显优于全身大剂量用药。我们还观察到地塞米松治疗后，脊髓前角神经元数目明显增多，尼氏体明显恢复，呈颗粒状，表明神经细胞合成蛋白质的功能得到改善。根据地塞米松的药物作用和本实验结果，我们认为早期局部应用地塞米松可稳定细胞结构，减轻神经元继发性损害，从而对脊髓运动神经元起修复作用。

【参考文献】

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神经元的功能篇6

    神经干细胞;脑梗死;丰富环境;移植

    脑梗死是神经科最常见的疾患,尽管其诊断及治疗技术在过去的几十年中有了很大的提高,但治疗效果仍然不尽如人意。以往人们认为神经细胞是不可再生的,但多年来对神经营养因子( neuro tro phic factor , NTF) 及神经干细胞( neural stem cell, NSC) 的研究使人确信:包括人类在内的哺乳动物,在一定条件下神经细胞是可以再生的,新生的神经元可以修复中枢神经系统损伤。因此,NSC 治疗现已成为治疗神经系统疾病最有价值的潜在治疗手段。现将利用NSC治疗脑缺血的策略介绍如下:

    NSC治疗脑缺血主要有两个途径:一是通过某些手段激活自身干细胞,放大其治疗作用,达到自身修复的目的;另一途径是移植NSC,这样可以获得大量的干细胞,但来源困难,且存在社会伦限制和免疫排斥反应。

    1康复训练

    在脑血管病患者发病早期进行及时、有效的康复训练是提高患者生活质量、减少残疾、最大限度回归社会的一个重要措施。李玲等的研究结果显示:大鼠脑梗死24h 后每日给予平衡、旋转、行走等功能训练,其神经功能的恢复较未进行康复训练的大鼠明显[1],表明康复训练在脑梗死后神经功能的恢复中发挥极其重要的作用。王卫东等的研究显示:缺血性脑损伤后6至24 d 时间窗内,海马齿状回神经前体细胞的增殖水平明显上调,而脑梗死大鼠经康复训练后,齿状回神经前体细胞的增殖水平则进一步升高[2]。由于这些神经前体细胞绝大部分最终发育为成熟的神经元, 并移行到颗粒细胞层与周围的神经元进行整合,参与缺血性脑损伤后记忆功能的恢复[3]因此,缺血性脑损伤后进行康复训练所显示的神经功能恢复水平的提高,与包括海马齿状回在内的大脑多个部位的神经前体细胞增殖水平上调有关。周晓琳等的研究显示:局灶性脑缺血损伤后康复训练组在脑梗死后7 d、1 4 d 和21 d 各时间点海马区NSC 数量均高于相同时间点的未接受康复训练组,表明局灶性脑缺血损伤后,康复训练可以提高内源性NSC 的增殖水平[4]。局灶性脑缺血损伤后,康复训练可以提高内源性NSC 增殖水平,其机制还不清楚,可能通过以下几种途径促进缺血性脑损伤后齿状回神经前体细胞增殖:激发缺血性脑损伤后海马区神经生长因子、脑源性神经营养因子、转化生长因子、碱性成纤维生长因子等的释放;促进、诱导脑内DNA 的合成,激发细胞的有丝分裂;通过促进脑内血液循环,影响缺血性脑损伤后海马区兴奋性氨基酸受体、5羟色胺作用通路中谷氨酸和5羟色胺的代谢。

    2 丰富环境( enriched env ir onment)  1947 年,美国人Hebb

    提出丰富环境的概念,这一模式被广泛用来研究环境对脑功能的影响。已有研究证实,丰富环境对脑发育和脑损伤修复具有显着的促进作用。1978 年,丰富环境首次被定义为:复杂的无生命物与社会刺激的复合体,即动物的饲养环境空间增大,内置物体丰富而新奇,成员较多,不仅提供了多感官刺激和运动的机会,而且赋予了相互间社交行为的可能。尽管对丰富环境的具体设置各有差异,但总的原则是要增加自发的体力活动、社会性刺激及相互交往的机会[5]。研究表明,饲养于丰富环境的大鼠大脑皮质厚度、质量明显增加,神经元胞体和胞核面积增大,树突野增大,其侧棘增多,突触连接面变大,神经胶质细胞( 特别是少突胶质细胞) 的数量明显增多,且生活在丰富环境中时间越长、环境越丰富、个体之间交往越多,上述改变越明显, 受影响的皮质范围越大。丰富环境可以改善大脑中动脉梗死后成年大鼠的机能。丰富环境虽然对梗死面积没有影响,但可明显改善运动行为和认知能力[6]。Biernaskie 等的研究表明,在卒中后5 d 给予丰富环境是非常有效的,而且无论是卒中后14 d,还是卒中后30 d,接触丰富环境都能进一步促进神经功能的恢复[7]。Yasuhiko 等的研究表明,与假手术组相比,MCAO 诱发了同侧和对侧的齿状回神经前体细胞的先是短暂性增加后是持续性降低的增殖,而神经母细胞的产生一直处于一个低于基线的水平[8]。与标准环境的大鼠相比,处在丰富环境下8 周的MCAO 大鼠和假手术大鼠齿状回的神经元分化和神经发生出现了增加的现象。与假手术组大鼠相比,丰富环境组大鼠MCAO 后也在齿状回恢复了一定数量的神经母细胞。此外,丰富环境组大鼠缺血半暗带的神经核蛋白( NeuN) 阳性细胞密度增加,而在这个区域没有发现新神经元。对于丰富环境的研究已经长达50 余年,丰富环境干预已经被证实是一种简便有效的治疗手段,对于延缓衰老、增进智力也有一定作用。不过仍然有很多问题没有解决,比如干预应该从什么时候开始,持续多久,何种干预最为安全有效,对于不同人群干预方式强度应该如何调整,过强的丰富环境刺激对机体有什么不利影响,如何避免这种不利影响。相信随着这些问题的解决,丰富环境干预将会成为被广泛接受的治疗手段。

    3NGF  

    近年来,人们尝试在神经系统损伤局部应用某些激活因子, 以激活存在于损伤局部的NSC,诱导其分裂、增殖、分化为相应神经元或神经胶质细胞,重建、修复损伤的脑组织,扩充在卒中或其他神经疾病发病后用内源性NSC 治疗的可能性。脑室内注射BDNF[9]或脑室区BDNF 基因的过度表达可以使成年大鼠嗅球、纹状体、隔区、丘脑、下丘脑中的新生细胞数目增加。体外培养显示,骨髓间充质干细胞可表达BDNF和NGF,对NSC 凋亡有饱和作用。这些发现使BDNF在脑缺血后促进神经再生的可能性大大增加。但最近有相反的观点,Larsson 等发现,给全脑缺血大鼠的海马内转导携带BDNF基因的重组腺病毒,可促进神经细胞的分化,但未增加新生细胞的数目和延长新生细胞的生存时间。与SVZ 相比,成年的海马齿状回没有固有的NSC,却能使神经元和神经胶质细胞的前体细胞进行有限的自我更新,这与以上试验结果不完全一致。促红素( erythro poietin, EPO) 可能是调节缺血后神经细胞再生的另一个重要因子。EPO 产生是缺血 缺氧反应的一部分,同时, SVZ 可表达EPO 受体。脑室内注射EPO 可降低SVZ 中NSC 的数目,增加从SVZ 向嗅球迁移的新生神经元,增加嗅球的中间神经元;而脑室内注射EPO 抗体可增加SVZ 中NSC 的数目, 减少从SVZ向嗅球迁移的新生神经元。

    这项研究结果表明,EPO 是自分泌旁分泌因子,能调节大脑NSC的产生。给梗死后2 d 或几周的成年小鼠脑室内注入EGF, 引起梗死侧纹状体新生细胞数目非常显着的增长, 梗死后13 周,65%的新生细胞表达细小白蛋白,表明EGF促进梗死侧纹状体内中间神经元的转换。Nakatomi 等的研究发现,在缺血性脑损伤后,向脑室内注入生长因子可促进内源性祖细胞的激活, 并观察到其增殖,随后迁移入海马重塑神经元,海马区锥体神经元显着增殖。进一步的研究显示,新生的神经元整合入脑的环路,改善了神经功能缺损的症状。

    4干细胞移植  

    从胚胎和成年脑内分离出NSC,在体外培养扩增后移植入缺血周围区( 在体外采用血清预培养可使NSC聚球速度加快,促进NSC 增殖[10]),利用其分化和迁徙特性,代替脑缺血后坏死的神经细胞,以恢复宿主中枢神经系统的正常结构和功能。1998 年,Brust le 将人胚NSC 移植入大鼠侧脑室,观察到移植细胞在轴突、神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞等各个水平与宿主细胞广泛整合。王力平等的实验显示,移植的NSC 在小鼠脑脊液中存活良好,并具有向局部脑实质内迁移的能力。因此,可利用NSC 的生物学特性进行细胞替代和修复缺血所致细胞死亡引起的功能缺损。可能的干细胞移植手段包括NSC 移植和非NSC 移植,非NSC 移植主要指骨髓基质细胞( mar row stromal cell, M SC) 移植。Toda 等将NSC 移植入短暂性全脑缺血模型大鼠海马,发现有1% 3%的移植细胞存活,其中3% 9%的存活细胞表达神经元细胞核特异性抗原,即分化为神经元,改善了受损的空间认知能力( 通过水迷宫测试)。这表明NSC 移植入缺血大脑后能分化为神经元,并能改善空间认知能力。Kon 等将人类NSC 于大脑梗死后24 h 由静脉移植入大鼠体内,这些细胞结合到梗死灶周围,分化成神经元和星形胶质细胞,并存活到移植后56 d。这表明静脉注入人类NSC 可以结合到梗死灶,并且能在脑梗死急性期内对内源性有丝分裂信号产生应答,分化为成熟神经细胞,代替死亡细胞。因为获取大量的胚胎干细胞相对困难,研究人员开始将注意力转向异种胚胎干细胞移植,如猪胚胎干细胞。Dinsmor e 等发现,在鼠M CAO 后的第3、7、14、2 8 天,将105 个猪胚胎干细胞注入鼠的纹状体和顶叶皮质, 在移植后12 周,猪胚胎干细胞存活率超过80%,移植细胞转化为神经元及神经胶质细胞,MCAO 后第14 天,移植动物神经功能获得显着改善。MSC 是存在于骨髓中的非造血干细胞,又称间充质细胞,在适宜的条件下可以分化为神经细胞。Li 等将MSC 直接注入MCAO 大鼠纹状体内,28 d 后观察到MSC 成活并向缺血区迁移了2. 2 mm,与MCAO 而没有移植MSC 大鼠相比神经功能显着改善, 表明M SC 能在受体脑内成活并迁移,能参与MCAO 后神经功能的重建,表明MSC 移植可能是自体移植许多种神经系统疾病的一个非常有用的手段。另外,Shen 等在成年雄性大鼠脑梗死24 h 后,经颈内动脉注入2ml 106 个大鼠骨髓间质细胞或磷酸盐缓冲液, 28 d 后处死,发现骨髓间质细胞治疗组神经功能明显恢复。骨髓间质细胞治疗明显增强缺血半暗带皮质的血管发生,提高突触素表达和NG2 阳性细胞数目和密度,胼胝体的Ki67( 是反应肿瘤增殖的标记物,在许多肿瘤的研究中显示与预后有关) 阳性增殖细胞与少突胶质细胞的前体细胞也明显增加,并且增强胼胝体在两侧大脑半球的联系范围,这表明骨髓间质细胞能促进梗死大脑皮质边缘带与胼胝体的轴突芽殖和髓鞘再生,这可能是骨髓间质细胞治疗促进神经功能恢复的基础。但利用NCS 移植治疗脑梗死面临诸多问题,如目前建立的NSC 系绝大多数来源于鼠,而鼠与人之间存在着明显的种属差异;NSC 的来源不足; 移植后的NSC 存活比例及迁移能力都很低; 分化成神经元的比例也很低,功能神经不能形成; 不能精确控制移植细胞的迁徙和分化; 取材不易,靶点注射困难; 部分移植的NSC 成脑瘤; 利用胚胎干细胞代替NSC 存在着社会学及伦方面的问题等。

神经元的功能篇7

糖尿病脑病是糖尿病并发症之一，以认知功能障碍为主要表现。此病的发病机制复杂，其诊断标准不明确。本文从糖尿病脑病的发病机制、病理形态改变、临床表现及与Alzheimer病、神经营养因子之间的关系等方面阐述糖尿病脑病的研究现状和进展。

【关键词】 糖尿病 糖尿病脑病 认知功能障碍

［Abstract］

Diabetic encephalopathy is one of the complications of diabetes. Cognitive dysfunction is the main performance. The pathogenesis of this disease is complex， and its diagnosis is not clear. This paper expounds the research and progress of this disease from the pathogenesis， pathological changes in morphology，clinical manifestations and the relationship between Alzheimer's disease and neurotrophic factor.

［Key words］

diabetes mellitus; diabetic encephalopathy; cognitive dysfunction

糖尿病是一种以血糖升高为特征的代谢紊乱综合征，发病率逐年上升，已成为发达国家的第三大疾病，在我国现患糖尿病的人口数已超过20%。糖尿病的慢性并发症遍及全身各重要脏器，对脑损害的研究主要集中在糖尿病脑血管病变。随着对糖尿病研究的逐步深入，认为糖尿病与认知障碍之间有明显的相关性，是诱发Alzheimer病（Alzheimer's disease，AD）的一个危险因素，在临床表现中表现为认知功能障碍、痴呆、精神性疾患等慢性脑病症状，且其发病隐匿、进展缓慢。早在1965年Nielsen曾提出过“糖尿病脑病”的概念，目前对糖尿病脑病的研究包含了病理、影像、神经生化、神经心理及行为等多方面的内容［1］，在其发病机制方面也有一定的研究进展，但对此病的诊断目前仍无金标准。

1

糖尿病脑病发病机制

糖尿病对脑的影响包括血管性因素及非血管性因素。

1.1

血管性因素

1.1.1

血流动力学的改变

糖尿病时血管内皮功能和血小板凝集功能障碍加重，导致血管内皮增殖和血浆粘稠度增加，从而出现腔隙性脑梗死及脑血栓等并发症［2］。在糖尿病状态下，来源于神经元的一氧化氮水平出现改变，神经元一氧化氮能够损害局部缺血的大脑。同时糖尿病脑缺血时血管的通透性明显增加、脑血流量和脑血管表面积明显减少［3］，加重缺血后脑损害。

1.1.2

血脑屏障变化

动物研究显示血脑屏障的改变可能是导致糖尿病认知功能障碍的原因，主要包括血脑屏障的完整性破坏及通透性增加。血脑屏障的屏障作用是由内皮细胞的紧密连接和内皮细胞表面的离子电荷所形成，糖尿病导致大脑微血管病变可破坏其完整性，导致被限制的分子进入大脑实质。但Jiapei Dai等［4］对糖尿病患者脑的研究中，未发现血脑屏障的通透性增加。目前认为，血视网膜屏障与血脑屏障的结构有一定的相似性，因此两者可能存在相同的病理改变，此观点有待进一步研究。

1.1.3

氧化应激和非酶性蛋白糖基化

由于糖尿病的糖脂代谢紊乱，体内可产生大量自由基，使机体抗氧化系统功能减弱，导致氧化应激。在糖尿病状态下低密度脂蛋白（LDL）的氧化修饰减弱了其被受体的识别，继而减少了LDL的清除，导致血LDL水平升高。同时高血糖可导致糖基化终末产物（advanced glycosylation end product，AGEs）的形成增多。AGEs在血管壁的堆积可干扰内皮源性一氧化氮的合成及其血管扩张作用，不管是细胞内还是细胞外堆积的AGEs对于动脉粥样硬化都有着积极的促进作用。

氧化应激的作用过程与蛋白糖基化密不可分，糖基化反应也常伴随着氧化反应，两者互相协同导致了糖尿病慢性并发症的发生及恶化，扩大了老化的相关性改变［5］。

1.2

非血管性因素

1.2.1

乙酰胆碱合成减少

脑内胰岛素主要来自外周，少量由局部如海马、额叶前皮质等分泌。脑内胰岛素受体（insulin receptor，IR）mRNA定位于神经元胞体上，IR蛋白密集在海马的锥体细胞轴突、下丘脑肾上腺素能神经元末端及大鼠嗅球的树-树突触小体的细胞膜表面，并在下丘脑、海马、嗅球及与认知密切相关的皮层脑区表达丰富［6］。葡萄糖是大脑能量的重要来源。脑内胰岛素通过胰岛素受体及胰岛素-IR信号通路，调控葡萄糖转运子3（glucose transporter，GLUT3）使葡萄糖进入细胞，同时刺激葡萄糖代谢产生乙酰辅酶A，进一步生成ATP、乙酰胆碱（acetylcholine Ach）和胆固醇。在此代谢途径中也释放多种酶类，其中包括胆碱乙酰转移酶（choline acetyltransferase ChAT）。糖尿病作为一种以胰岛素分泌不足（1型糖尿病）和（或）胰岛素作用缺陷（2型糖尿病）为特点的糖代谢紊乱性疾病，可影响乙酰胆碱和胆碱乙酰转移酶的合成。在动物模型实验中发现糖尿病小鼠脑组织ChAT活性明显降低，乙酰胆碱酯酶活性增高，乙酰胆碱合成减少。目前乙酰胆碱被认为是学习、记忆和认知功能中最重要的神经递质，其缺失的严重程度与痴呆程度密切相关。

1.2.2

突触可塑性的改变

学习记忆是中枢神经系统的重要功能，学习记忆功能的表达不仅需要足够数量的神经元，并且需要神经元之间形成复杂的突触联系。海马是神经中枢记忆回路的重要结构。海马的突触可塑性增强现象，即长时程增强（long-term potentiation，LTP）的诱导和维持是学习和记忆的重要细胞机制。实验发现［7］随糖尿病病程的延长，糖尿病大鼠海马LTP的表达及诱导能力逐渐减弱。同时在大脑皮层、海马区、尾状核、纹状体等处分布有生长抑素神经元，此神经元可合成和释放能明显增强LTP效应的生长抑素。目前认为海马内源性生长抑素可能是突触部位信息储存和传递的一种重要递质和调质［8］。在动物模型研究中，糖尿病能降低表达生长抑素mRNA神经元的数量及单个神经元生长抑素mRNA表达的强度，影响中枢神经递质生长抑素的表达和分泌。

1.2.3

钙稳态的破坏

糖尿病可以通过损害神经元Ca2＋的稳态，使神经发生退行性改变，最终导致神经元功能障碍和细胞死亡。

糖尿病患者Ca2+大量内流的机制很多，主要有以下两种：（1）钙通道兴奋性增强。钙通道的兴奋是由G蛋白的活化来介导的。糖尿病可导致G蛋白活性下降，从而使G蛋白对钙通道的调节作用减弱［9］。（2）Ca2+-Mg2+-ATP酶是细胞内Ca2+浓度的重要调节剂，而在糖尿病患者中Ca2+-Mg2+-ATP酶活性显著异常［10］。这两方面的异常最后都可导致Ca2+稳态的破坏。

Ca2+内流可激活磷脂酶，阻止线粒体电子传递、并且释放自由基。研究发现，在Ca2+超负荷和反应性自由基产生的情况下，线粒体膜内外的结合点形成了线粒体通透性转运（mitochondrial permeability transition，MPT）孔，从而使线粒体底物蛋白如细胞色素C和凋亡诱导因子进入细胞液，激活蛋白水解酶caspases，导致神经元 DNA断裂和细胞凋亡；同时MPT可阻滞ATP合成，增加ATP的水解。另外，caspases也可激活多-ADP核糖多聚酶，过量的多-ADP核糖多聚酶进一步消耗ATP，导致细胞死亡［11］。但具体机制目前尚不明确。

1.2.4

神经发生障碍

新近的研究表明，侧脑室室管膜下区终生存在的神经干细胞［12］可不断增殖、分裂产生新细胞，此过程称为神经发生。新细胞迁移致嗅球，分化成中间神经元，维持正常的嗅觉记忆功能。动物实验发现神经干细胞上存在胰岛素受体，胰岛素缺乏可导致神经发生障碍，使靶区中间神经元得不到及时补充和代替，降低了局部神经环路的更新率，导致学习记忆障碍。胰岛素可改善糖尿病大脑功能的机制可能与相应的受体介导信号系统调节神经发生有关。

2

糖尿病脑病理、形态学改变

通过病理研究发现，糖尿病出现脑功能异常的主要原因为神经元的凋亡。Nielsen观察16例1型糖尿病患者脑组织尸检标本，均发现脑膜广泛纤维化，神经元丢失和轴突变性。对链脲佐菌素（streptozotocin，STZ）诱发的糖尿病鼠大脑进行定量分析，发现一年后其大脑的体积和体重均有明显减少，大脑皮质神经元丢失、其形态和结构改变，如胞体增大、细胞器减少、线粒体肿胀等。目前认为脑部微血管病变和代谢性因素是造成其变化的重要原因，但电镜观察大鼠脑神经元发现，高血糖1个月时脑颞叶皮层、海马等区域内未发现明显微血管病变，但神经元已出现退行性改变。同时发现糖尿病大鼠在建模后5个月才出现脑血流减少，而在糖尿病发病早期，大鼠脑部海马和皮质已经出现了实质性的变化即星形胶质增生，这种变化与应激、老化等刺激因素在中枢神经系统的影响非常相似。随着CT及MRI等影像学技术的发展及临床应用的普及，发现与同年龄对照组相比，糖尿病患者的脑组织明显萎缩，脑室增大。在磁共振中显示患者海马及杏仁核萎缩，且此萎缩与脑血管病变无关［13］。

3

糖尿病脑病的临床表现和诊断

学习记忆障碍是糖尿病中枢神经系统并发症的主要临床表现，不同类型的糖尿病表现也不同。国外有学者提出［14］，在1型糖尿病患者的认知功能中，受损最严重的是概念性推理能力、信息处理速度和获取新知识的能力。2型糖尿病患者主要出现遗漏、曲解，大小错误及遗忘错误。此外，糖尿病患者伴发抑郁症的比率明显高于普通人群。研究表明糖尿病患者抑郁症状突出，不良情绪对糖尿病的代谢控制和病情转归有消极影响。

目前对糖尿病脑病的诊断缺乏金标准，主要依靠临床表现，无特异的辅助检查手段。

4

研究热点

4.1

糖尿病与AD

AD是以β淀粉样蛋白（β-amyloid protein，Aβ）沉积、神经元纤维缠结和胆碱能神经纤维减退为主要病理特征。其主要表现为遗忘、记忆力减退及认知功能减退。

Aβ是老年斑形成的始动因子。在糖尿病胰岛素抵抗时，由于胰岛素降解酶的底物是胰岛素和Aβ，胰岛素作为Aβ的竞争性结合底物，可抑制Aβ的降解，加重中枢神经细胞Aβ的沉积，促进AD的发生。人群研究发现［15］，具有胰岛素抵抗的慢性高胰岛素血症患者，以及空腹及餐后血胰岛素水平增高的正常人，其认知功能减退甚至痴呆发生的危险性显著升高。而在胰岛素缺乏的STZ-糖尿病鼠海马神经元中，因其胰岛素降解酶表达减少，同样可使Aβ沉积。中枢神经系统中几乎所有细胞都能合成Aβ前体蛋白，胰岛素能促进α分泌酶的活性，使Aβ前体蛋白产生可溶性Aβ前体蛋白α，减少Aβ产生，当胰岛素缺乏或功能异常，可使具有神经营养作用的可溶性Aβ前体蛋白α减少，Aβ增加，促进老年斑的形成和神经元的退行性变。

tau蛋白是神经细胞主要的微管相关蛋白，tau蛋白的异常磷酸化可出现细胞内神经元纤维缠结，是AD最早出现的病理改变。Hong等［16］在体外培养人神经细胞观察到，外周胰岛素水平下降可以抑制磷脂酰肌醇-3激酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI-3K）的活性，而PI-3K可通过自身活性下降来导致下游的糖原合成激酶-3β由非活化型转变为活化型，从而tau蛋白在Thr181、Ser199、Ser202、Thr212、Thr217、Ser396 等位点发生磷酸化［17］。

目前认为糖尿病是AD重要危险因素，AD可能是出现糖尿病脑功能异常的原因之一。但也有学者对2型糖尿病与AD关系的临床研究中发现［18］，AD患者易出现2型糖尿病及糖耐量异常，而在2型糖尿病患者脑中未发现Aβ沉积增多。糖尿病与Alzheimer病（AD）之间的相互关系仍不明朗，有待进一步研究明确。

4.2

糖尿病与神经营养因子

神经营养因子可通过调节突触可塑性、调控细胞凋亡等改善认知功能障碍。

在高糖环境培养下的PC12细胞内，神经生长因子激发的丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信号途径发生转变，即由与神经生存与分化相关的MAPK/细胞外信号调节激酶途径转变为与凋亡应激相关的MAPK/p38/c-Jun氨基末端激酶途径［19］。此种神经元保护信号转导途径的异常，可能参与了糖尿病脑病变的形成。Nitta 等［20］发现STZ糖尿病大鼠海马脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）表达下降，同时Y2迷宫试验显示其学习记忆功能下降。胰岛素作为中枢神经系统的主要促生长因子之一，与BDNF一样可影响海马突触可塑性。蛋白激酶B（Akt/protein kinase B Akt/PKB）和cAMP反应元件结合蛋白（cAMP response element binding protein，CREB）是胰岛素信号转导途径中两个重要的环节，也是神经存活信号通路的两个关键环节。糖尿病时Akt/PKB和CREB在神经细胞中表达下降，凋亡信号Bax2表达增高。以上提示胰岛素严重缺乏或中枢胰岛素信号转导途径障碍，可能导致糖尿病中枢神经元退行性变，从而导致糖尿病认知功能障碍。

目前对神经营养因子的研究主要集中在脑老化等中枢神经退行性变及糖尿病周围神经病变中，对于神经营养因子在糖尿病脑病认知障碍发生中的具体机制，尚未阐明。

5

问题和展望

目前仍无法完整阐述糖尿病脑病的发病机制。对于此病的病理研究主要来源于啮齿类动物，人脑研究仅见于Nielsen的1型糖尿病报告，无2型糖尿病资料。在临床研究中，以回顾性研究为主，缺乏早期和亚临床脑功能改变的前瞻性临床研究。

人类高级脑功能的研究是最具挑战性的课题之一。现代科技的发展提供了深入研究的可能，如磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy，MRS）能在活体中无创伤地显示脑内代谢变化，其临床应用已经使影像学检查深入到细胞生化代谢水平，能为中枢神经系统疾病的诊断和鉴别诊断提供有价值的信息。此项技术已运用于对癫痫、多发性硬化、AD等疾病的诊断，但缺乏有关对糖尿病脑病发病机制及诊断的报道，有待开拓新的领域。对此病的发病机制、诊断及治疗进行深入的临床研究，对糖尿病脑功能改变的早期防治具有决定性意义。

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神经元的功能篇8

关键词：相似性；可塑性；阻变机理

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.102

0 引言

人工神经网络是一种旨在模仿人脑结构及其功能的信息处理系统。神经元之间突触的联系强度是可变，这是学习和记忆的基础。人工神经网络可以通过“训练”而具有自学习和自适应的能力。神经网络技术的关键是权重设计，权重的硬件实现需要一个长期保持记忆且不耗能的纳米级元件。传统的人工神经网络技术都是在传统计算机基础上进行的，其主要缺点是运算量巨大且运算不是并行处理。如果在硬件上实现人工神经网络的并行分布式处理、非线性处理，自我学习功能和自适应性等功能，就能够解决了人工神经网络在传统计算机上运算量巨大的缺点。而单个忆阻器便可实现神经突触功能的模拟，而且忆阻器能够很容易与纳米交叉连接技术相结合，具有大规模并行处理、分布式信息存储、巨大存储量等优势。所以利用忆阻系统是人工神经网络实现神经突触功能的模拟的最好的方式之一，因而成为近年来研究的热点。

1 忆阻与神经突触的相似性

神经元是大脑处理信息的基本单元。人脑大约含有1011-1012个神经元，神经元互相连接成神经网络。突触是神经元间信息传递的关键部位，决定了前后神经元之间的联系强度。图1.神经突触的结构示意图。神经递质通过突触前膜释放到突触间隙，作用于突触后膜上的受体，使突触后膜发生电位变化，使下一个神经元产生兴奋或抑制。生物系统记忆和学习功能是以精确控制通过神经元及突触的离子流为基础建立的。突触能够随外界的电位刺激变化，粒子流产生动态连续的变化，联系强度增强或者减弱，即突触的可塑性。在忆阻器件出现之前，人工神经网络突触的的硬件实现需要集成电路甚至超大规模的集成电路，而且人工神经网络的密度也很难达到生物神经网络的密度，因而电路复杂体积庞大，制约了人工神经网络对于复杂的人脑功能模拟的实现。忆阻器的出现解决了这个问题，世界各地多个研究小组已实现了具有不同忆阻模型和忆阻特性的忆阻器件。由于忆阻器的电阻可变和电阻记忆特性，与突触的功能上有很强的相似性，因此忆阻在人工神经网络电路中可以模拟突触在生物神经网络中的作用。

2 神经突触的可塑性特性

神经突触一个重要的特征是突触的可塑性，电信号刺激能够加强或者弱化突触，突触连接强度可连续调节。利用忆阻器模拟生物突触最基本的依据是由于它具有电阻缓变的特性，当施加电压下器件的阻值可实现从高（低）阻值到低（高）阻值的缓变过程，器件的导电性（或阻值）相当于突触权重，导电性增大和减小的过程分别对应突触的增强和抑制过程。记忆是通过大脑中大量突触之间的相互连接所表现出来，因此，突触可塑性被认为是学习和记忆重要的神经化学基础。实现突触学习功能时，一个典型特性是电脉冲时间依赖可塑性（STDP）。人类大脑中记忆或者突触可塑性按保留时间可以分为短程记忆和长程记忆。短时程可塑性与神经元的信息传递和处理有着密切的关系。神经系统每时每刻都接受数以千计来自外界的刺激，短时可塑性对如何在大量的输入信息中提取有用信息扮演重要角色。长时程可塑性促使突触在数小时到数天之内发生持续性的变化，人们认为其在学习和记忆存储的突触机制中发挥重要作用。

3 忆阻器件的阻变机理

早在1971年，美国校华裔科学家蔡少棠就通过理论计算预言，在电阻、电容和电感之外必定存还在第四种无源电子元件，即忆阻器。如图3所示，电路的3个基本元件电阻、电感和电容，可以分别有由4个电路变量变量电压（v）、电流 （i）、电荷量（q）和磁通量（φ）中的两个来定义，分别为：由电压和电流定义的电阻R、由电荷和电压定义的电容 C 以及由磁通量和电流定义的电感L。出于逻辑完备性，蔡绍棠认为应该还存在由电荷量和磁通量定义的第4类基本电路元器件即忆阻器。然而学界却一直没有找到这个在理论上成立的无源元器件，直到37年后（2008年），美国惠普公司宣布在Pt/TiO2Cx/Pt两端器件实现了具有忆阻功能的器件结构（图4），从而找到这个一直缺失的电路元件，至此忆阻器开始引起更多学者的研究兴趣，并迅速成为电路、材料、生物等领域的研究热点。

随着人们对忆阻器研究的深入，多种忆阻器件和模型在各研究领域相继提出和实现。目前，阻变机理主要有边界迁移模型、丝电导模型、电子自旋阻塞效应、氧化还原反应等。中科院诸葛飞课题组在锥形纳米孔洞结构的非晶碳薄膜材料中，实现了纳米导电丝机制的忆阻器件。非晶碳膜阻变器件的电致电阻效应决定于通孔中的纳米导电细丝的通断（如图4）。

4 结论与展望

本文对神经网络的概念、忆阻器与神经突触的相似性、神经突触的可塑性、忆阻器的阻变机理进行了综述，指出了目前很多忆阻器是利用人工神经网络实现人工智能及超级计算机的硬件基础。目前忆阻器材料研究存在的两个主要问题是阻 变机理不够清楚和阻变性能不够稳定。忆阻器材料非常之多，甚至把任意绝缘材料做到纳米级，就很有可能具有阻变特性。找出隐藏在众多阻变现象之后的机理有无共同的规律，研究阻变特性是由材的化学成分决定还是由材料的微 观结构决定，这将是以后研究中需要回答的问题。

神经元的功能篇9

“有为”阶段，就是坚持锻炼人体姿势结构(坐卧站行)、呼吸深浅(鼻吸胎息)、意识活动(放松入静)“天人合一”的修炼过程，直到进入“无为”的功能状态，使之成为生命鲜活的“最佳功能状态”和身心保养的无价法宝。从整体过程上看，不经过这个专注持久的“有为”阶段，老是“顺其自然”的常态生活方式，便无以实知“无为”(乾元、真元、自性、自有)真义，而终生难以入门。从修炼实质而论，虽然因为意识主导而名为“有为”，但是这个“有为”的过程却是通向“无为”的必要手段和方法，“有为”过程中的“习惯成自然”，除保留必要的姿势(坐盘)，由浅入深的呼吸之外，意识意念要逐渐淡化、消除，“乃至无意识界”(《心经》)。此种“无为”功能状态便会本能地形成儒、道、释、圣的心境，这才是修炼修行的真正关键。其奥秘所在，就是儒之“乾元”，道之“真一”，释之“自性”，圣之“自有”。名异实同的“自元、自利、自享、自贞”(《易经》)。从原则上说与“有为”意识毫无关系。“有为”属于人的经验、发明、创造，即“世间智慧”。“无为”属于神的本体，即“如来智慧”。这个关键打不开，这个原理悟不透，一切外因(祖传、师传、秘传、单传)都无用，所有修炼都将全功尽弃，终生难入“太极即无极”、“得一万事毕”等境界。

“无为”阶段，不可执着、不可分论、不可臆想、不可思议。所有的修炼理论、意识、功法、实相都应“应无所住，而生其心”(俭刚经》)。否则，都将成为障碍。但因长久的“有为”修炼，短时期内却难以跳出，可谓知易行难，难在放下。便将“本来就有”的宇宙《河图》运转图式，“天人相应”的“如来智慧”，有意无意地渗入世间意识，由此障碍了潜龙、河车、莲花、活物的显相飞升，障碍了元神、真意、慧心、圣神的全知全能(如同一张白纸，若再写上个白纸二字，白纸便不是白纸了)。我在“无为”阶段，由于忘怀不了“阴阳平衡”的理念，便用意念导引“飞龙在天”旋转左右次数相等；由于消除不了“天左地右”的理法，又用意念导引，使其夜间23点向左转，白天11点向右转，这个阶段的功态应该是“得一万事皆毕，休分南北东西”(张伯端《悟真篇》)。有了意念就成了人为，神法就成了人法，元神就成了识神。错在重视了知识、理念、功法，轻视了“如来智慧”。因此，“上主是报复的天主，他必严厉加以报复”(《圣经》1294页)。理所当然地便会受到教训，遭到报应――“走火入魔”。

全部修炼意识、理念和功法都是生命物体派生的产物，从物质上讲，“有为”就是复活人体潜能(飞龙、河车、莲花、活物)。即体内原子模型的“中脉”系统。

所有修行根本、过程和结果，却是宇宙本体本能的作用，从精神上说，“无为”就是复见人类真心(元神，真意、慧心、圣神)，此即“如来智慧”。

“有为”阶段，最难做到的不是炼功，而是难以炼到“无意识”；不要认为“无意识”是什么都不存在，老子在《道德经》中权威地论述说，“恍兮惚兮，其中有物；窈兮冥兮，其中有精；其精甚真，其中有信”――人类真心、真性、真相、真光之根本的乾元、真元，自性、自有。正是由此发芽、长叶，直至开花、结果；正是由此写出《易经》、《道德经》、《心经》、《圣经》；正是由此产生儒道释圣。正是由此鉴别有无“悟性”、灵性、天性。“无为”阶段最难做到的不是法相，而是难以做到“戒定慧”。主要是人类“原罪”(即性本能的生理心理惯性)难以戒除，“原罪潜在人心内的恶根――”(《圣经》1749页)。无不等于不漏精，“水满自流，精满自泄”，后天身心，绝无幸免。即使修炼到“明心见性”，“常转”，也很难长久防止“漏精”，反复“轮回”，难以进步，难得飞跃，难上顶峰。全部修炼的天机，说白了，只是一个“炼精化气”的生命能量转化作用。日精月华，男女同然。除此而外，人类绝无第二种先天生命能源。“疾病是原罪的后果，由于原罪，死亡进入了世界”(《圣经》2003页)。因此，修行修炼成为人类追求生命永恒，灵魂不灭的人生最高祈冀。

对于修行修炼者来说，一漏精，即如汽车断油，先天“元气”只能用意、气、形三者合一，在人体后天“元精”中修炼。无金矿便无金子可炼，无元精便无元气可化，无元气便无元神可居，无元神便无儒道释圣可修，正如修道大师们所直言：“只一味，水中铅”(崔希范《入药镜》)，“本是水银一味”(张伯端婚《悟真篇》)。“凡人元气日消，消至净尽而死。惟圣人独炼一味元气，惟圣人得知生生之理，适为我成仙成佛之本，超凡人圣即在于此”(黄元吉《道德经讲义》371页)。除此而外，别无它物。“何为元精?即天一生水是也。后天有形之精，非元精也；元精无形，即寓于神气之中，贯于耳目百体而无可指，元精者，即元神元气酝酿流行之精华也。――今再疾声大呼日：戒以固元精，如此后天精气易生，而先天精气自有依傍焉”(黄元吉《道德经讲义》251、379、352页)。后天交感之精的耗泄，会使人体先天元精枯竭，先天元气逐日消亡，“精足人壮，精弱人病，精少人老，精尽人亡”。只有修炼到儒之“飞龙在天”、道之“河车周天”、释之“莲花飞旋”、圣之“四个活物”，才能基本解决“漏精”，但要彻底解决问题，则必须如同戒毒般地戒除性本能的“心瘾”，防止“梦遗”，否则，绝无漏精的仙佛。

若能在人生大限之年(64岁)以前，持之以恒地“炼精化气”，在此之前的“有为”修炼即已完成，在此之后的“无为”(炼气化神、炼神还虚、炼虚还道)不关意识、不关文化、不关才学、不关人为，这就是元神、真意、慧心、圣神名异实同的“如来智慧”。如不能持续不断地“炼精化气”并且“返本还元”，无论千学万问、千功万法、千思万想、千说万讲、千变万化、千修万炼，终为空谈。

其次是现实生活中防不胜防的种种干扰，使人难得自在，难得清净，难得放下，难得超越。如果不能放下一切(是非、善恶、爱恨、得失、成败、荣辱、欲望……)终究难以解脱。

因此，“世外桃源”只能在心中建构，“天堂之路”只能在心中潜行，“极乐世界”只能在心中庆幸。

“太极图”即是真心意象；

“北斗星”即是真意标志；

“莲花体”即是如来智慧；

“十字架”即是耶酥复活。

神经元的功能篇10

摘　要　酪氨酸激酶（tyrosine kinase，TrkA）是神经生长因子（nerve growth factor，NGF）的功能性受体。胆碱乙酰化转移酶（choline acetyltransferase，ChAT）是胆碱能神经递质乙酰胆碱合成的关键酶。大鼠发育过程中基底前脑TrkA、ChAT表达有一定的规律，老龄鼠和早老性痴呆病人基底前脑TrkA、ChAT表达明显下调。TrkA、ChAT雌激素受体共存于基底前脑神经元。雌性激素对于大鼠基底前脑TrkA、ChAT维持正常的水平发挥作用。雌性激素替代治疗绝经后的妇女有助于减少其患阿尔茨海默病的可能性。

关键词：TrkA　ChAT　基底前脑　阿尔茨海默病　雌激素

神经生长因子（nerve growth factor，NGF）是一种经典的神经营养因子。NGF在周围神经系统（peripheral nervous system，PNS）参与交感神经元、神经嵴起源的感觉神经元的发育、存活，维持及损伤修复等作用已逐渐为人们所认识。八十年以后，人们发现NGF对中枢神经系统（certral nervous system，CNS）中基底前脑（basal forebrain）胆碱能神经元有作用。而作用于该部胆碱能神经元的NGF主要由靶区（海马及新皮质）产生，经逆行运输到胆碱能神经元胞体，发挥其靶源性营养作用。大量的研究表明这类神经元亚群在学习和记忆中具有特殊功能。

在培养PC12细胞的培养基中加入NGF时，能诱导PC12突起的生长并使酶的活性提高，但当注射NGF到PC12细胞体或胞核时，并不发生以上变化，从而说明NGF生理功能的启动是由膜受体介导的。进一步研究发现，NGF效应细胞膜上有两种受体类型，根据其对NGF的亲和性分为高亲和力受体（high affinity receptor，HNGFR）和低亲和力受体（low affinity receptor，LNGFR）。LNGFR是一种富含半胱氨酸的糖蛋白，其分子量为75kD，所以又称p75。LNGFR胞质部分没有ATP结合位点，致使NGF与p75结合后不能活化内源性激酶，故NGF与p75的结合不能直接发挥生物学效应，但能通过增加HNGFR与NGF的结合率，影响通过HNGFR进行的信号传递。1991年Klein[1]等研究发现HNGFR是由酪氨酸激酶原癌基因（tyrosine kinase proto-oncogene，TrK）表达的一种跨膜糖蛋白，分子量为140kD。现已知HNGFR至少有一个亚基由TrkA原癌基因编码。TrkA由三部分组成：即辨别并结合NGF的细胞外部、跨膜部及含酪氨酸激酶的胞质部。TrkA是NGF的功能性受体，当其与NGF结合后，可激活酪氨酸激酶信号传递系统，从而启动细胞活性，产生生物效应。Boissiere[2]等用免疫组化方法检测人基底前脑，发现99%胆碱能神经元有TrkA表达；有人用原位杂交和免疫组化方法发现TrkA mRNA和蛋白质广泛地分布于大鼠中枢神经系统[3]。在基底前脑表达TrkA mRNA的胆碱能纤维广泛地投射到海马和新皮质。

1 发育过程中基底前脑TrkA表达的变化

利用免疫组化方法证实在成年大鼠基底前脑的胆碱能神经元有p75和TrkA的表达[4]，有人用逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）探及到胚胎17天大鼠基底前脑胆碱能神经元无TrkA mRNA表达[5]，生后3天到2周才发现有TrkA mRNA的表达；Li[6]等用原位杂交和Northern印迹等方法定量分析TrkA mRNA、ChAT mRNA在大白鼠胚胎、生后、成年基底前脑内侧隔核（MS）的变化。发现胚胎17天时均无表达，生后0天少数几个细胞表达TrkA mRNA、ChAT mRNA；生后4天至11天，两者表达明显增加，生后21天表达最强，高于成年鼠的水平。生后30天呈下降趋势，在成年鼠维持在一个相对稳定比较高的水平。TrkA mRNA和ChAT mRNA的表达有相似的时空模式。最近有人用免疫组织化学方法观察TrkA表达，无ChAT表达，生后5天可见ChAT表达，生后20天TrkA mRNA表达达高峰；生后30天下调，成年时维持相对较高水平，老年时TrkA mRNA表达明显下调。大鼠基底前脑Meynert基底核TrkA表达早于ChAT表达。从生后5天起，TrkA、ChAT表达有相似的时间模式。TrkA可能参与Meynert基底核胆碱能神经元的发育、分化、成熟。NGF mRNA、TrkA mRNA在发育过程中的变化对于基底前脑胆碱能神经元的存活及突起形成可能起一定的调节作用。在脑发育不同阶段基底前脑胆碱能神经元TrkA基因表达具有阶段性差异，Hsiang[7]等用原位杂交方法发现，在出生后1天大鼠基底前脑胆碱能神经元没有测到TrkA基因，以后逐渐增加，4周时达最高水平，这种发育阶段的变化与海马及皮质中NGF mRNA基因表达的变化有平行关系[8]，提示NGF对胆碱能神经元发育的调控作用，也反应了这个过程中NGF受体对这种调控的参与。

2 老龄鼠和阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）病人基底前脑胆碱能神经元TrkA、ChAT表达的变化

Cooper[9]等将125I-NGF注射入成年大鼠和老龄大鼠（26～30个月）海马内，发现老龄鼠内侧隔核能摄取和逆行转动125I-NGF的ChAT免疫反应神经元数目减少31%，不能摄取和逆行转运125I-NGF的胆碱能神经元严重萎缩、胞体的平均面积减少60%，同时，TrkA mRNA表达下调43%，而p75没有差异。表明老龄鼠基底前脑胆碱能神经元维持受体介导靶源性神经营养因子的摄取和逆行转运能力下降，导致NGF信号传递功能削弱。增加了老年动物胆碱能神经元变性的易感性。最近我们用免疫组织化学方法发现老龄鼠（Meynert）基底核（basal nucleus of Meynert，nBM）TrkA、ChAT-IR神经元萎缩、数量分别减少31.9%、37.5%；胞体平均截面积分别减少39.4%、30.4%；平均灰度分别减少11.8%、9.9%。早老性痴呆是由于基底前脑胆碱能神经元的变性死亡及相应皮质、海马神经元退化所引起的老年神经元退行性疾病，其主要临床表现为学习及记忆功能障碍，导致严重的智力低下。多数学者认为AD病因主要与乙酰胆碱能系统改变有关。Boissiere[10，11]等用原位杂交方法发现AD病人与老年人对照组比较，nBM胆碱能神经元TrkA mRNA表达减少75%，差异有显著性（P＜0.001）；腹侧纹状体（ventral atriatum）TrkA mRNA表达减少41%（P＜0.01）。豆状核壳（putamen）TrkA mRNA表达减少43%～53%（P＜0.01）。Mufson[12]等用原位杂交方法发现AD病人与老年人对照组比较，nBM胆碱能神经元TrkA mRNA表达减少66%，用逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）方法也得出同样的结论。进一步用免疫组化方法研究发现：AD病人nBM内胆碱能神经元TrkA蛋白质表达与老年人对照组比较，AD病人nBM内幸存的TrkA iR阳性神经元数量减少60%，染色密度减少35%，细胞外形皱缩，树突截断变形，整个细胞呈肿胀的球形外观（swollen globose appearance）[13]。

3 TrkA对于基底前脑胆碱能神经元的作用

Fagan[14]等将小鼠基底前脑、纹状体胆碱能神经元编码TrkA受体的基因失活（TrkA-/-）发现生后7天小鼠基底前脑、纹状体胆碱能神经元ChAT-IR阳性产物胞体的平均截面积减少10%～20%；生后20～25天小鼠ChAT-IR阳性神经元数目20%～36%，胞体萎缩变小，ChAT免疫反应性降低，胞体和胆碱能神经纤维毡标记密度减少，表明正在发育的（TrkA-/-）小鼠胆碱能神经元ChAT表达减少，阻碍发育成熟。结果表明正在发育（TrkA-/-）小鼠胆碱能神经元ChAT的表达减少，细胞死亡增加。（TrkA-/-）小鼠基底前脑胆碱能神经元丢失与生后1～4周时，靶源性神经营养因子缺失导致细胞死亡是一致的[15]。缺乏TrkA受体，NGF不能与特异性的受体结合，不能进行细胞内信号传递，正在发育的基底前脑胆碱能神经元不能充分地发育成熟。

4 TrkA与ChAT、雌激素受体（estrogen receptor，ER）共存

Sobreviela[16]等用免疫组化方法发现：内侧隔核和斜角带核内95%以上TrkA免疫反应阳性神经元内既含有ChAT也含有p75 nGFR；Meynert基底核内80%以上TrkA免疫反应阳性神经元内含有ChAT，95%以上的TrkA免疫反应阳性神经元内含有p75。Gibbs[17]等用免疫组化方法证明50%～80%的胆碱能ChAT免疫反应神经元内含有ER，雌性大鼠较雄性大鼠多10.5%。纹状体内双标细胞占74.2%，斜角带核水平支内为63.4%。Toran[18，19]等用放射自显影和原位杂交、免疫组化方法发现基底前脑胆碱能神经元含有雌性激素的高亲和性连接位点，即雌激素受体，属核受体，为一核转录因子。结果提示它们的配体（神经营养因子、雌性激素）可能作用于同一神经元，协同调节细胞内特异的基因或者基因网络的表达。从而调控mRNA的细胞内组成，影响蛋白质生成的量及其性质，最终影响神经元的存活、分化、再生和可塑性。

5 雌性激素对于基底前脑胆碱能神经元TrkA mRNA和ChAT mRNA表达的调节

Pamela[20]等人将成年大白鼠卵巢切除后10天，HDB和nBM内TrkA mRNA表达水平分别下调56%和34%，而ChAT mRNA分别下调38%～65%，与Gibbs[21]等人研究结果相似。雌性激素替代治疗3天后，TrkA mRNA、ChAT mRNA表达恢复到未切卵巢的动物的水平，而VDB中的TrkA mRNA、ChAT mRNA表达没有明显的差异。Gibbs[22]等观察鼠龄分别为13个月、19个月和25个月的雄性、雌性大鼠，发现年龄对于MS、nBM内ChAT、p75免疫反应阳性神经元的细胞大小、纤维染色密度的影响没有显著性差异，13～25个月龄鼠中，25个月龄鼠TrkA mRNA明显地减少。将13个月龄鼠卵巢切除6个月后，MS、nBM内TrkA mRNA、ChAT mRNA明显地减少，短期内雌性激素替代治疗后，MS、nBM内TrkA mRNA、ChAT mRNA明显地减少，短期内雌性激素替代治疗后，MS、nBM内TrkA mRNA、ChAT mRNA部分恢复。结果提示卵巢分泌的雌激素对于大白鼠基底前脑MS、nBM内TrkA mRNA、ChAT mRNA维持正常水平发挥重要作用。卵巢切除后，MS和nBM内TrkA mRNA表达减少，对于内源性的神经生长因子效应降低，基底前脑对于衰老和疾病的易感性增加，胆碱能神经元的功能下降。因此，长期的卵巢功能丧失，对基底前脑胆碱能神经元将产生不利影响。雌性激素替代治疗绝经后的妇女有助于减少其患AD病的可能。

6 雌性激素和NGF协同作用，可望应用于临床

雌性激素能够上调神经营养因子和它们的受体的表达，而NGF能够增加ChAT mRNA的数量，增强ChAT的活性，从而增加Ach的释放。雌性激素对于胆碱能系统神经元的营养作用可能部分地经过神经营养因子与其受体结合后传递信息而被介导。Gibbs等研究发现雌性激素的剂量和给药治疗的周期不同，它对神经营养因子基因以及受体的表达有不同的效果。临床应用中绝经后的妇女用雌性激素替代治疗可以预防AD病的发生[21]，但是乳腺癌发病率明显增高这一副作用也不容忽视。雌性激素和NGF协同应用于临床还有待于进一步的探索。

转贴于 参考文献

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