电针对脑缺血再灌注损伤诱导的学习记忆障碍大鼠BDNF/TRKB/CREB信号通路和海马突触可塑性的影响

袁洁; 高静; 苏凯奇; 冯晓东

doi:10.13702/j.1000-0607.20220742

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

电针对脑缺血再灌注损伤诱导的学习记忆障碍大鼠BDNF/TRKB/CREB信号通路和海马突触可塑性的影响

机制探讨 | 更新时间：2023-09-18

- 电针对脑缺血再灌注损伤诱导的学习记忆障碍大鼠BDNF/TRKB/CREB信号通路和海马突触可塑性的影响
  封面论文
- Electroacupuncture improves learning and memory impairment and enhances hippocampal synaptic plasticity through BDNF/TRKB/CREB signaling pathway in cerebral ischemia-reperfusion injury rats
- 针刺研究 2023年48卷第9期页码：843-851
- 作者机构：
  
  1.河南中医药大学康复医学院，郑州 450000
  2.阜外华中心血管病医院，郑州 450000
  3.河南中医药大学第一附属医院，郑州 450099
- 作者简介：
  
  袁洁，硕士生在读，研究方向：脑卒中后认知障碍治疗及相关机制研究。E-mail： yuan73540@163.com
  冯晓东，博士生导师，研究方向：脑卒中后认知障碍治疗及相关机制研究。E-mail： fxd0502@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(U2004131;82174473)
- DOI：10.13702/j.1000-0607.20220742
  中图分类号： R245.9⁺7
- 收稿日期：2022-06-30，
  
  修回日期：2022-08-31，
  
  纸质出版日期：2023-09-25
- 稿件说明：
移动端阅览
袁洁,高静,苏凯奇等.电针对脑缺血再灌注损伤诱导的学习记忆障碍大鼠BDNF/TRKB/CREB信号通路和海马突触可塑性的影响[J].针刺研究,2023,48(09):843-851.

YUAN Jie,GAO Jing,SU Kai-qi,et al.Electroacupuncture improves learning and memory impairment and enhances hippocampal synaptic plasticity through BDNF/TRKB/CREB signaling pathway in cerebral ischemia-reperfusion injury rats[J].Acupuncture Research,2023,48(09):843-851.
袁洁,高静,苏凯奇等.电针对脑缺血再灌注损伤诱导的学习记忆障碍大鼠BDNF/TRKB/CREB信号通路和海马突触可塑性的影响[J].针刺研究,2023,48(09):843-851. DOI： 10.13702/j.1000-0607.20220742.

YUAN Jie,GAO Jing,SU Kai-qi,et al.Electroacupuncture improves learning and memory impairment and enhances hippocampal synaptic plasticity through BDNF/TRKB/CREB signaling pathway in cerebral ischemia-reperfusion injury rats[J].Acupuncture Research,2023,48(09):843-851. DOI： 10.13702/j.1000-0607.20220742.

摘要

目的

观察电针对脑缺血再灌注损伤学习记忆障碍模型大鼠海马中脑源性神经营养因子（BDNF）/酪氨酸激酶受体B（TRKB）/磷酸腺苷反应元件结合蛋白（CREB）通路蛋白、突触可塑性标志蛋白及突触超微结构的影响，探讨电针改善脑卒中后认知障碍的机制。

方法

SD大鼠随机分为空白组、假手术组、模型组和电针组，每组12只。采用改良的Zea Longa线栓法构建并结合神经功能缺损评分筛选出脑缺血再灌注后学习记忆障碍大鼠模型。电针组予“神庭”“百会”电针治疗，30 min/次，1次/d，连续14 d。采用Zea Longa神经功能评分评价大鼠神经功能缺损程度，Morris水迷宫检测大鼠空间学习记忆能力，尼氏染色观察大鼠海马CA1区神经元形态，透射电镜观察海马CA1区突触超微结构并测量突触间隙宽度和突触后致密物（PSD）厚度，免疫荧光染色法观察海马CA1区BDNF、PSD-95、突触素（SYN）阳性表达水平，Western blot法检测海马组织BDNF、TRKB、CREB、PSD-95和SYN的蛋白表达水平。

结果

与假手术组相比，模型组的神经功能评分显著升高（

0.01），逃避潜伏期（EL）显著延长（

0.01），穿越原平台次数显著减少（

0.01），海马CA1区神经元数量减少、形态不完整，突触间隙增宽（

0.01），PSD厚度显著减小（

0.01），BDNF、PSD-95、SYN阳性表达显著降低（

0.01），BDNF、TRKB、CREB、PSD-95和SYN蛋白表达水平显著降低（

0.01）。与模型组相比，治疗后电针组的神经功能评分显著降低（

0.01），在造模后的第12、13天EL显著缩短（

0.05，

0.01），穿越原平台次数显著增加（

0.01），神经元形态改善，突触间隙缩窄（

0.01），PSD厚度显著增大（

0.01），BDNF、PSD-95、SYN阳性表达显著升高（

0.05），BDNF、TRKB、CREB、PSD-95和SYN蛋白表达水平显著升高（

0.05，

0.01）。

结论

电针可能通过上调BDNF/TRKB/CREB通路蛋白，促进突触可塑性标志蛋白PSD-95、SYN的表达，改善突触超微结构，增强突触可塑性，减轻脑缺血再灌注损伤大鼠的认知障碍。

Abstract

Objective

To observe the effect of electroacupuncture on brain-derived neurotrophin factor （BDNF） / tyrosine kinase receptor B （TRKB） / cyclic adenosine monophosphate response element binding protein （CREB） pathway， synaptic plasticity marker protein and synaptic ultrastructure in the hippocampus of rats with learning and memory impairment induced by cerebral ischemia reperfusion （IR）， so as to explore its mechanisms underlying improvement of cognitive impairment after stroke.

Methods

SD rats were randomly divided into blank， sham operation， model， and EA groups， with 12 rats in each group. The model of IR was established by occlusion of the middle cerebral artery. EA （2 Hz/10 Hz， 1—3 mA） was applied to “Shenting” （GV24） and “Baihui” （GV20） for 30 min， once daily for 14 days. The neurological function was evaluated according to the Zea Longa’s score criteria. Morris water maze test was used to detect the learning and memory function of the rats. Nissl staining was used to observe the pathological morphology of the hippocampus. Transmission electron microscopy was used to observe the ultrastructure of the syna-pse in the hippocampus， the synaptic gap width and postsynaptic dense substance （PSD） thickness were measured. Immunofluorescence staining was used to observe the positive expression levels of BDNF， PSD-95 and synaptophysin （SYN） in hippocampal CA1 region. The protein expression levels of BDNF， TRKB， CREB， PSD-95， and SYN in hippocampal tissue were detected by Western blot.

Results

Compared with the sham operation group， the neurological function score and escape latency （EL） were significantly increased （

0.01）， the times of crossing the original platform were decreased （

0.01）， the number of neurons in the CA1 area of the hippocampus was reduced， with incomplete morphology， widened synaptic gaps and significantly decreased PSD thickness （

0.01）， the positive expressions of BDNF， PSD-95， SYN and the protein expression levels of BDNF， TRKB， CREB， PSD-95， SYN were significantly decreased （

0.01） in the model group. Compared with the model group， the neurological function scores and EL on the 12

and 13

day were decreased （

0.01，

0.05）， the times of crossing the original platform were increased （

0.01）， the morphology of hippocampal CA1 neurons improved， the synaptic gaps was decreased （

0.01）， the PSD thickness was significantly increased （

0.01）， the positive expressions of BDNF， PSD-95， SYN， and the protein expression levels of BDNF， TRKB， CREB， PSD-95， SYN were increased （

0.05，

0.01） in the EA group.

Conclusion

EA can alleviate cognitive impairment in IR rats， which may be related to its function in up-regulating the proteins of BDNF/TRKB/CREB pathway， promoting the expressions of synaptic plasticity marker proteins PSD-95 and SYN， thus improving the synaptic plasticity.

关键词

Keywords

references

KIM J ， FANN D Y ， SEET R C ， et al . Phytochemicals in ischemic stroke ［J］. Neuromolecular Med ， 2016 ， 18 （ 3 ）： 283 - 305 .

GAO Y ， LI X J ， XU R J ， et al . Oleuropein improved post cerebral stroke cognitive function by promoting histone acetylation and phosphorylation of cAMP response element-binding protein in MCAO rats ［J］. Dose Response ， 2020 ， 18 （ 3 ）： 1559325820950102 .

汪凯，董强，郁金泰，等 . 卒中后认知障碍管理专家共识2021 ［J］. 中国卒中杂志， 2021 ， 16 （ 4 ）： 376 - 389 .

WANG K ， DONG Q ， YU J T ， et al . Experts consensus on post-stroke cognitive impairment management 2021 （in Chinese）［J］. Chinese Journal of Stroke ， 2021 ， 16 （ 4 ）： 376 - 389 .

薛洋，孙伟娟，刘飞来，等 . 电针神庭、百会联合功能康复训练治疗脑卒中后认知障碍42例［J］. 中医研究， 2018 ， 31 （ 1 ）： 57 - 60 .

XUE Y ， SUN W J ， LIU F L ， et al . 42 cases of cognitive impairment after stroke treated by electroacupuncture at Shenting and Baihui combined with functional rehabilitation training （in Chinese）［J］. Traditional Chinese Medicinal Research ， 2018 ， 31 （ 1 ）： 57 - 60 .

WANG X J ， XING A F ， XU C L ， et al . Cerebrovascular hypoperfusion induces spatial memory impairment， synaptic changes， and amyloid-β oligomerization in rats ［J］. J Alzheimers Dis ， 2010 ， 21 （ 3 ）： 813 - 822 .

KOWIAŃSKI P ， LIETZAU G ， CZUBA E ， et al . BDNF： a key factor with multipotent impact on brain signaling and synaptic plasticity ［J］. Cell Mol Neurobiol ， 2018 ， 38 （ 3 ）： 579 - 593 .

LEAL G ， BRAMHAM C R ， DUARTE C B . BDNF and hippocampal synaptic plasticity ［J］. Vitam Horm ， 2017 ， 104 ： 153 - 195 .

LONGA E Z ， WEINSTEIN P R ， CARLSON S ， et al . Reversible middle cerebral artery occlusion without craniectomy in rats ［J］. Stroke ， 1989 ， 20 （ 1 ）： 84 - 91 .

黎帅，谭洁，张泓，等 . 穴位埋线对慢性缺血性认知障碍模型大鼠空间学习记忆能力及海马兴奋性氨基酸毒性相关蛋白的影响［J］. 针刺研究， 2018 ， 43 （ 6 ）： 347 - 352 .

LI S ， TAN J ， ZHANG H ， et al . Effect of catgut implantation on spatial learning-memory ability， expression of hippocampal protein kinase C interacting protein 1 and GluR 2 and Ca 2+ content in rats with chronic ischemic cognitive impairment （in Chinese）［J］. Acupuncture Research ， 2018 ， 43 （ 6 ）： 347 - 352 .

李忠仕 . 实验针灸学［M］. 2版 . 北京：中国中医药出版社， 2007 ： 257 .

LI Z R . Experimental acupuncturdogy （in Chinese）［M］. 2 nd edition . Beijing ： China Press of Traditional Chinese Medicine ， 2007 ： 257 .

GÜLDNER F H ， INGHAM C A . Increase in postsynaptic density material in optic target neurons of the rat suprachiasmatic nucleus after bilateral enucleation ［J］. Neurosci Lett ， 1980 ， 17 （ 1/2 ）： 27 - 31 .

张军峰，张李唯，詹瑧 . 运用中医藏象理论认知临床复杂现象与组织器官功能的关系［J］. 中医杂志， 2017 ， 58 （ 4 ）： 276 - 279 .

ZHANG J F ， ZHANG L W ， ZHAN Z . Understanding the clinical complex phenomena and tissue-organ functional connection using Chinese medicine theory of visceral manifestations （in Chinese）［J］. Journal of Traditional Chinese Medicine ， 2017 ， 58 （ 4 ）： 276 - 279 .

李昱乔 . 督脉在中医脑病治疗中的地位和作用［J］. 影像研究与医学应用， 2018 ， 2 （ 12 ）： 234 - 235 .

LI Y Q . The position and function of du meridian in the treatment of encephalopathy in traditional Chinese medicine （in Chinese）［J］. Journal of Imaging Research and Medical Applications ， 2018 ， 2 （ 12 ）： 234 - 235 .

刘娇，冯晓东 . 电针百会、神庭穴配合康复训练治疗脑卒中后认知障碍临床研究［J］. 中医学报， 2013 ， 28 （ 4 ）： 608 - 610 .

LIU J ， FENG X D . Clinical observation of treating cognitive impairment after stroke by electroacupuncture at Baihui and Shenting with cognitive rehabilitation training （in Chinese）［J］. China Journal of Chinese Medicine ， 2013 ， 28 （ 4 ）： 608 - 610 .

罗银星，郑时珍，郝浩，等 . 认知训练结合针刺治疗脑卒中后认知障碍疗效观察［J］. 实用中医药杂志， 2018 ， 34 （ 9 ）： 1118 - 1119 .

LUO Y X ， ZHENG S Z ， HAO H ， et al . Observation on the therapeutic effect of cognitive training combined with acupuncture on cognitive impairment after stroke （in Chinese）［J］. Journal of Practical Traditional Chinese Medicine ， 2018 ， 34 （ 9 ）： 1118 - 1119 .

BAO J H ， ZHOU S J ， PAN S P ， et al . Molecular mechanism exploration of ischemic stroke by integrating mRNA and miRNA expression profiles ［J］. Clin Lab ， 2018 ， 64 （ 4 ）： 559 - 568 .

GE J W ， XUE Z W ， SHU S ， et al . miR-431 attenuates synaptic plasticity and memory deficits in APPswe/PS1dE9 mice ［J］. JCI Insight ， 2023 ， 8 （ 12 ）： e166270 .

王威，唐伟，张军，等 . 电针对短暂性脑缺血发作大鼠神经元形态学及细胞凋亡的影响［J］. 针灸临床杂志， 2017 ， 33 （ 4 ）： 61 - 64 .

WANG W ， TANG W ， ZHANG J ， et al . Effect of electroacupuncture on the morphology and apoptosis of neurons in rats with transient ischemic attack （in Chinese）［J］. Journal of Clinical Acupuncture and Moxibustion ， 2017 ， 33 （ 4 ）： 61 - 64 .

FENG Y ， SHI R F ， HU J Y ， et al . Effects of neural-derived estradiol on actin polymerization and synaptic plasticity-related proteins in prefrontal and hippocampal cells of mice ［J］. Steroids ， 2022 ， 177 ： 108935 .

ZHANG X ， SHI X H ， WANG J Q ， et al . Enriched environment remedies cognitive dysfunctions and synaptic plasticity through NMDAR-Ca 2+ -Activin A circuit in chronic cerebral hypoperfusion rats ［J］. Aging ， 2021 ， 13 （ 16 ）： 20748 - 20761 .

CAO Y J ， GOU Z M ， DU Y F ， et al . Glutamatergic and central cholinergic dysfunction in the CA1， CA2 and CA3 fields on spatial learning and memory in chronic cerebral ischemia-induced vascular dementia of rats ［J］. Neurosci Lett ， 2016 ， 620 ： 169 - 176 .

BAILEY C H ， KANDEL E R ， HARRIS K M . Structural components of synaptic plasticity and memory consolidation ［J］. Cold Spring Harb Perspect Biol ， 2015 ， 7 （ 7 ）： a021758 .

UENO Y ， CHOPP M ， ZHANG L ， et al . Axonal outgrowth and dendritic plasticity in the cortical peri-infarct area after experimental stroke ［J］. Stroke ， 2012 ， 43 （ 8 ）： 2221 - 2228 .

宋长明，黄佳，林冰冰，等 . 电针百会、神庭穴对脑缺血再灌注大鼠学习记忆能力及海马CA1区突触超微结构的影响［J］. 中国康复理论与实践， 2017 ， 23 （ 7 ）： 750 - 755 .

SONG C M ， HUANG J ， LIN B B ， et al . Effects of electroacupuncture at Baihui and Shenting on learning-memory function and ultrastructure in hippocampal CA1 in cerebral ischmeia-reperfusion rats （in Chinese）［J］. Chinese Journal of Rehabilitation Theory and Practice ， 2017 ， 23 （ 7 ）： 750 - 755 .

LIAN W W ， ZHOU W ， ZHANG B Y ， et al . DL0410 ameliorates cognitive disorder in SAMP8 mice by promoting mitochondrial dynamics and the NMDAR-CREB-BDNF pathway ［J］. Acta Pharmacol Sin ， 2021 ， 42 （ 7 ）： 1055 - 1068 .

WANG H T ， XU J P ， LAZAROVICI P ， et al . cAMP response element-binding protein （CREB）： a possible signaling molecule link in the pathophysiology of schizophrenia ［J］. Front Mol Neurosci ， 2018 ， 11 ： 255 .

YOO J M ， LEE B D ， SOK D E ， et al . Neuroprotective action of N-acetyl serotonin in oxidative stress-induced apoptosis through the activation of both TrkB/CREB/BDNF pathway and Akt/Nrf2/Antioxidant enzyme in neuronal cells ［J］. Redox Biol ， 2017 ， 11 ： 592 - 599 .

MASSA S M ， YANG T ， XIE Y M ， et al . Small molecule BDNF mimetics activate TrkB signaling and prevent neuronal degeneration in rodents ［J］. J Clin Invest ， 2010 ， 120 （ 5 ）： 1774 - 1785 .

GAO Y R ， HU M ， NIU X L ， et al . Dl-3-n-butylphthalide improves neuroinflammation in mice with repeated cerebral ischemia-reperfusion injury through the Nrf2-mediated antioxidant response and TLR4/MyD88/NF- κ B signaling pathway ［J］. Oxid Med Cell Longev ， 2022 ， 2022 ： 8652741 .

WANG X T ， HUANG X Q ， YANG M Q ， et al . Tongxinluo promotes axonal plasticity and functional recovery after stroke ［J］. Transl Neurosci ， 2020 ， 11 （ 1 ）： 428 - 438 .

ZHAO Y Z ， WANG J P ， LIU C L ， et al . Progesterone influences postischemic synaptogenesis in the CA1 region of the hippocampus in rats ［J］. Synapse ， 2011 ， 65 （ 9 ）： 880 - 891 .

ZHAO F H ， LIAO Y J ， TANG H G ， et al . Effects of developmental arsenite exposure on hippocampal synapses in mouse offspring ［J］. Metallomics ， 2017 ， 9 （ 10 ）： 1394 - 1412 .

SARKAR A ， SARMAH D ， DATTA A ， et al . Post-stroke depression： chaos to exposition ［J］. Brain Res Bull ， 2021 ， 168 ： 74 - 88 .

DORE K ， MALINOW R . Elevated PSD-95 blocks ion-flux independent LTD： a potential new role for PSD-95 in synaptic plasticity ［J］. Neuroscience ， 2021 ， 456 ： 43 - 49 .

卿鹏，柴铁劬，丁红梅，等 . 双侧电针结合康复训练对局灶性脑缺血/再灌注损伤大鼠海马CA 3区神经生长相关蛋白43及突触素表达的影响［J］. 针刺研究， 2016 ， 41 （ 4 ）： 314 - 320 .

QING P ， CHAI T Q ， DING H M ， et al . Effect of electroacupuncture combined with rehabilitation training on neurological function and expression of neuronal growth associated protein 43 and synaptophysin in rats with focal cerebral ischemia/reperfusion injury （in Chinese）［J］. Acupuncture Research ， 2016 ， 41 （ 4 ）： 314 - 320 .

浏览量

下载量

CNKI被引量

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

电针对脑缺血再灌注学习记忆障碍大鼠海马脑源性神经营养因子转化和突触可塑性的影响

电针通过Yes相关蛋白-视神经萎缩蛋白1信号轴激活线粒体融合功能减轻大鼠脑缺血再灌注损伤的机制研究

电针“水沟”“百会”穴对脑缺血再灌注损伤大鼠海马神经元自噬的影响

电针对抑郁大鼠前额叶脑源性神经营养因子/哺乳动物雷帕霉素复合物1通路及突触可塑性的影响

电针通过调节内源性褪黑素分泌减轻大鼠脑缺血再灌注损伤的机制研究