脑小血管病默认网络-海马神经环路失连接引起混合性痴呆的机制研究
批准号:
82102015
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
刘任远
依托单位:
学科分类:
磁共振成像
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘任远
中文摘要
脑小血管病(CSVD)是一组由小血管病变引起的脑实质损伤综合征,是血管性认知障碍的主因。然而,绝大多数CSVD患者同时伴有阿尔茨海默病(AD)病理改变,最终进展为混合性痴呆。文献报道默认网络-海马神经环路对记忆的形成有重要作用,也是AD的主要靶点。我们前期研究发现,CSVD患者存在默认网络内部激活降低且与控制网络失连接。但是控制网络通过默认网络对海马的调控机制尚未明确。因此,本项目将采用CSVD小鼠模型(慢性缺血造模)、AD小鼠模型(APP/PS1)及混合模型,联合9.4T磁共振(DTI、fMRI)和化学遗传学在体调控神经活动,研究抑制默认网络、激活控制网络后小鼠海马的功能连接改变,并进一步研究持续抑制默认网络后小鼠海马Aβ病理改变,及其与神经电生理和认知行为学的关系。研究结果将加深理解CSVD引起AD病理改变的机制,为临床筛查存在混合性痴呆风险的CSVD患者提供关键靶点及理论基础。
英文摘要
Cerebral small vessel disease (CSVD) refers to a group of pathological processes that affect the small arteries and microvessels of the brain. It is the major contributor to vascular cognitive impairment. However, the high prevalence of mixed cerebrovascular and Alzheimer disease (AD) pathology result in severely increased risk of mixed dementias in patients with CSVD. Default mode network (DMN) and hippocampus, both are crucial for memory formation, are major sites of AD pathology. Decreased intra and inter network connectivity of DMN and executive control network (ECN), based on our previous study, are pervasive in patients with CSVD. However, whether ECN modulate hippocampal activity via DMN remain unclear. Therefore, this study intend to use a CSVD mouse model (BCAS mice), an AD mouse model (APP/PS1 mice) and a hybrid model (BCAS+APP/PS1) to investigate the effect of DMN deactivation and ECN activation on hippocampal activities and hippocampal Aβ accumulation by combining chemogenetic modulations with resting-state fMRI. Furthermore, to investigate the effect of continuous DMN deactivation on hippocampal activities and its relationship to behavioral and electrophysiological changes. In summary, this study may provide insights on the AD-like pathogenesis in CSVD and to identify novel imaging markers for the detection and prevention of mixed dementias.
本项目拟通过化学遗传学调控手段,结合小鼠fMRI,研究BCAS小鼠和APP/PS1小鼠认知相关脑区的功能改变,以期找到血管性认知障碍向合并AD的混合性痴呆转化的关键脑区。项目前期受限于对小鼠fMRI麻醉条件的摸索,未能检出疾病模型小鼠和C57小鼠的脑功能差异,遂改于通过5xFAD小鼠探索合适的小鼠fMRI麻醉方案,以为化学遗传学调控建立成像基础。通过对异氟烷麻醉、异氟烷合并右美托咪定混合麻醉,以及递减式异氟烷麻醉的尝试,项目实现相对稳定而可重复的小鼠fMRI麻醉方案,通过静息态fMRI发现5xFAD小鼠相比C57小鼠,双侧内嗅皮层ALFF和ReHo显著降低、下托ReHo增高;该脑功能差异在3月龄、6月龄、9月龄5xFAD小鼠中均可发现,且在APP/PS1小鼠、糖尿病小鼠和心肌缺血等其他疾病模型小鼠中均未观察到,具有一定的特异性,提示本项目已具备相对稳定的小鼠fMRI麻醉条件。项目进一步以静息态5xFAD小鼠异常的下托为感兴趣脑区,通过立体定位注射腺相关病毒,使背外侧下托分别表达hM3Dq和hM4Di受体。经过一个月表达,通过fMRI观察经配体CNO激活/抑制下托神经元活动后5xFAD小鼠内嗅皮层-海马环路的脑功能改变,发现相比生理盐水对照组,5xFAD小鼠和C57小鼠在下托神经元活动激活后,外侧内嗅皮层(LEnt)和海马(CA1/CA2)功能活动显著增高,梨状皮层功能活动显著降低。进一步以上述三脑区各自作为种子点进行全脑功能连接(FC)分析,发现相比生理盐水对照组,下托神经元活动激活后C57小鼠LEnt和海马CA1的FC显著降低,与黑质致密部FC显著增高;而5xFAD小鼠中未发现显著的脑FC改变。本项目进一步通过c-fos染色明确下托神经元调控后内嗅皮层存在功能响应,通过神经元顺行和逆行示踪标记,发现背外侧下托和内嗅皮层存在双向神经纤维投射,表明下托和内嗅皮层之间存在功能响应和结构连接基础。本项目研究结果表明,下托对内嗅皮层-海马环路的功能活动存在潜在的调控机制,为后续临床治疗AD提供潜在的干预靶点。
脑小血管病默认网络-海马神经环路失连接引起混合性痴呆的机制研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:30万元
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批准年份:2021
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负责人:刘任远
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依托单位:
国内基金
海外基金