光遗传学技术靶向激活大脑M1区兴奋性神经元对不完全脊髓损伤运动功能的恢复作用及机制研究

批准号:
81672251
项目类别:
面上项目
资助金额:
52.0 万元
负责人:
刘宏亮
依托单位:
学科分类:
H2001.康复治疗与康复机制
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
侯景明、刘国龙、张阳、谭亮、姚娟、王莉、颜如冰、左智炜、赵明
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中文摘要
脊髓损伤(SCI)后运动障碍是患者致残的主要因素,目前仍缺乏有效的治疗手段。最新实验研究表明SCI后大脑M1区兴奋性升高对运动功能的恢复起着重要促进作用。我们前期临床研究也证实SCI患者大脑M1区功能活性与后期运动功能恢复呈正相关。结合文献我们推测精确激活大脑M1区谷氨酸能神经元可能是促进SCI功能恢复的新途径。光遗传学技术是近年来兴起的一项新技术,可靶向激活指定类型的神经元。我们前期预实验初步表明该技术可显著促进SCI大鼠运动功能的恢复,但具体机制不清。基于此,本项目拟在前期研究的基础上,构建能特异性激活谷氨酸能神经元的光敏感基因腺相关病毒质粒AAV-CaMKⅡα- ChR2-mCherry,进一步验证光遗传学技术对不完全性SCI大鼠运动功能的恢复作用,并对脊髓损伤区域和大脑相关区域进行分子生物学研究,探讨运动功能恢复的生理学机制。以期为当前SCI功能修复提供一种崭新的思路。
英文摘要
Paralysis is a major cause of disability following spinal cord injury (SCI), which is still lack of effective intervention measures. Recent studies have shown that increased excitability of M1 could contribute to the motor recovery following SCI. We also found that the activity level of M1 were positively correlated to the extent of motor recovery in SCI patients. On the basis of literature review, we speculate that precise activation of M1 glutamate neurons may be a new way to promote the motor recovery following SCI. Optogenetics is a new technology advanced recently, which could precise activation of a certain type of neuron. Our preliminary studies showed optogenetics could obviously promote the motor recovery of SCI rats, but the mechanism remains unclear. Based on our previous findings, we will firstly build the light sensitive adeno associated virus (AAV) vectors, which could specificity activate the glutamate neurons: AAV-CaMKⅡα- ChR2-mCherry, and then to explore its effect on the motor recovery of uncomplete SCI rats. At last, we will further explore the mechanism of motor recovery through making molecular biological studies in the areas of spinal injury site and brain motor cortex. In general, the findings have great importance to provide a brand-new method for functional repair of SCI.
脊髓损伤是世界范围内致残和死亡的主要原因,但目前尚无明确有效的治疗方法。我们前期的临床试验证实,大脑运动皮层兴奋性的增加与脊髓损伤患者的功能预后密切相关。然而,目前还不清楚运动皮层中的哪一类细胞类型会导致脊髓损伤的功能恢复以及潜在的神经机制。光遗传学技术是近年来兴起的一项新技术,可靶向激活某一类型的神经元。我们前期预实验初步表明该技术可显著促进SCI大鼠运动功能的恢复,但具体机制不清。基于此,本项目在前期研究的基础上,构建能特异性激活谷氨酸能神经元的光敏感基因腺相关病毒质粒AAV-CaMKⅡα-ChR2-mCherry,进一步验证光遗传学技术对不完全性SCI大鼠运动功能的恢复作用,并对脊髓损伤区域和大脑相关区域进行分子生物学研究,探讨运动功能恢复的生理学机制。本项目研究结果表明,选择性激活大脑运动皮层M1区的谷氨酸神经元可显著提高大鼠BBB评分和斜坡实验角度,并能有效缩短运动诱发电位潜伏期和提高运动诱发电位波幅。此外,我们通脱损伤部位HE染色和神经纤维染色显示,选择性激活M1区谷氨酸能神经元可可以效促进脊髓损伤部位的组织恢复和神经丝生长(GAP-43,NF),同时脊髓损伤部位BDNF和NGF等生长因子的含量也显著增加。综合以上结果,本项目的研究结果提示选择性激活M1区的谷氨酸神经元可显著促进脊髓损伤大鼠的运动功能恢复,该刺激方法安全有效,且功能恢复可能与促进脊髓损伤区域生长因子的表达,进而促进损伤组织的修复有关。本项目的结果也为今后神经调控技术选择性刺激M1区的谷氨酸能神经元提供了理论依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Effect of transcranial direct-current stimulation on cognitive function in stroke patients: A systematic review and metaanalysis
经颅直流电刺激对脑卒中患者认知功能的影响:系统评价和荟萃分析
DOI:--
发表时间:2020
期刊:PLOS One
影响因子:3.7
作者:Ru-bing Yan;Xiao-li Zhang;Yong-hong Li;Jing-ming Hou;Han Chen;Hongliang Liu
通讯作者:Hongliang Liu
DOI:--
发表时间:--
期刊:中国康复医学杂志
影响因子:--
作者:邓维维;闵玲霞;侯景明;吴广延;刘宏亮
通讯作者:刘宏亮
Serum and cerebrospinal fluid tau protein level as biomarkers for evaluating acute spinal cord injury severity and motor function outcome
血清和脑脊液tau蛋白水平作为评估急性脊髓损伤严重程度和运动功能结果的生物标志物
DOI:10.4103/1673-5374.249238
发表时间:2019-05
期刊:Neural Regeneration Research
影响因子:6.1
作者:Tang Ying;Liu Hong Liang;Min Ling Xia;Yuan Hao Shi;Guo Lei;Han Peng Bo;Lu Yu Xin;Zhong Jian Feng;Wang Dong Lin
通讯作者:Wang Dong Lin
经乳突重复迷走神经磁刺激通过Ach/α7nAchR神经免疫抗炎通路改善脊髓损伤后运动功能的实验研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:53万元
- 批准年份:2021
- 负责人:刘宏亮
- 依托单位:
银杏内酯B影响神经干细胞增殖分化过程中Mash1/Id2表达的变化及机制
- 批准号:30672732
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:8.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:刘宏亮
- 依托单位:
转核骨髓间质细胞移植治疗脊髓损伤的实验研究
- 批准号:30371630
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:刘宏亮
- 依托单位:
国内基金
海外基金
