[发明专利]一种高频低强度磁刺激通过AC/cAMP/PKA通路上调LTP维持期的分析方法

说明书

本发明提出了一种高频低强度磁刺激通过AC/cAMP/PKA通路上调LTP维持期的分析方法，实验结果表明，磁刺激对HFS‑LTP与TBS‑LTP均有不同程度的上调，但对HFS‑LTP的上调效果明显强于TBS‑LTP；在HFS组中，适当剂量的NMDARs拮抗剂或cAMP抑制剂的添加均可完全抵消磁场对LTP的上调，cAMP浓度，AC1，AC8和PKA酶活性在经磁场处理后均较控制组上调。本发明通过信号发生器输出正弦波信号，经功率放大器放大输出电流，在磁刺激线圈上输出70kHz/2mT的高频低强度磁场，采用多电极阵列系统记录LTP信号，结合多种方法探究了高频低强度磁刺激影响突触可塑性的作用机制。

技术领域

本发明以SD大鼠离体海马脑片Schaffer-CA1区为研究对象，揭示了70kHz/2mT高频低强度磁刺激通过AC/cAMP/PKA信号通路上调LTP维持期的作用机理，对研究与学习记忆相关的神经退行性疾病的治疗方式有一定的借鉴价值，本发明归属于生物医学工程等领域。

背景技术

一直以来，人们认为大脑利用突触强度长期持续性改变来完成处理和存储信息的功能，而突触可塑性与高等动物的学习和记忆密切相关，其中长时程增强(LTP)是突触可塑性的重要表现，LTP与长时程记忆(LTM)也有许多共同特征，如协同性、关联性和输入特异性，分子研究表明，在LTP诱导后出现的一些涉及基因转录和翻译的生化变化，也会在学习后发生，一些使用药理学和基因敲除方法的早期研究也显示了LTP和记忆形成之间的相关性，因此，LTP被认为是大脑学习和记忆的重要细胞机制。此外，LTP被证实与许多神经退行性疾病有着密不可分的关系，近年来，许多研究致力于开发LTP的外部调节手段，磁刺激以其高渗透性与生物安全性等特殊优势受到越来越多的关注，已有许多数据证明，磁刺激对海马功能具有调节作用，包括细胞增殖、神经发生和行为活动。例如，使用磁刺激方式治疗服用神经毒素的小鼠，可使其海马中新生和成熟神经元的数量增加，并且对小鼠空间记忆的获取和维持产生积极影响，此外，还有研究显示磁刺激可以改变细胞膜的通透性、钙外流和神经元兴奋性，从而触发信号传导级联，进而影响突触可塑性，这些结果表明磁刺激可能对减缓大脑衰老和改善与学习和记忆相关的神经退行性疾病具有一定的临床意义，因此，详细研究磁场影响LTP的生物机理是非常必要的。

稳定的LTP可在大鼠离体海马脑片的Schaffer侧支上诱导，代表着研究突触传递效率的最佳模型，LTP的形成需要在突触后去极化过程中激活NMDA受体(NMDARs)，该受体激活的一个效应是Ca²⁺通过NMDA受体-离子通道复合体流入，而突触后神经元Ca²⁺浓度的变化会影响多种钙敏感型腺苷酸环化酶(AC)，从而导致环磷酸腺苷(cAMP)水平发生改变，影响蛋白激酶A(PKA)的酶活性和cAMP反应元件结合蛋白(CREB)的磷酸化，控制着突触可塑性与神经元的分化过程。而磁场同样也被证明参与AC/cAMP/PKA通路的调节，但由于磁场的频率和强度的选择不同，对于这一方向的研究结论具有较大差异性，且内在机制不明。因此，本发明以SD大鼠离体海马脑片Schaffer-CA1区为研究对象，提出了一种高频低强度磁刺激通过AC/cAMP/PKA通路上调LTP维持期的分析方法，旨在分析高频低强度磁刺激影响突触可塑性的作用机制，为今后探索与学习记忆相关的神经退行性疾病的治疗方式提供了一定的参考价值。

发明内容

本发明提供了一种高频低强度磁刺激通过AC/cAMP/PKA通路上调LTP维持期的分析方法，目的是探究高频低强度磁刺激影响突触可塑性LTP的作用机理，LTP被证实与许多神经退行性疾病有较强相关性，而磁刺激是一种极具优势的LTP外部调节手段，因此本发明采用的分析方法为研究磁刺激与神经系统疾病之间的关系提供了一定的参考意义。

本发明的技术方案：