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研究目的:通过观察运动疲劳及恢复期大鼠纹状体(striatum,Str)、苍白球内侧部(globuspallidum medial,Gpi)和黑质网状部(substantia nigra compact,SNr)三个核团内小清蛋白(Parbalbumin,PV)表达分布以及表达水平的变化情况,探讨其在运动疲劳中枢调控中的作用;并对细胞凋亡因子Caspase-3、Bcl-2蛋白的mRNA在三个核团的变化规律进行检测以及 PV和细胞凋亡因子的免疫双标记表达水平,为进一步揭示运动疲劳中枢机制和基底神经节通路神经元电活动变化机制提供必要的参考。 研究方法:以健康雄性SD大鼠为研究对象,随机分为对照组(CG)和运动组(EG)。其中EG又分为即刻组(OEG)、24h组(24EG)和48h组(48EG)。并参照Bedford方法建立七天跑台运动疲劳模型。采用免疫组织化学染色以及半定量PCR实验手段对运动疲劳及恢复期大鼠Str、Gpi以及SNr三个核团内PV和Caspase-3蛋白的单标和双标记,以及端脑Caspase-3和Bcl-2 mRNA表达水平的变化进行研究。 研究结果:1.PV阳性蛋白表达在Str和SNr内出现明显的表达分布不均匀情况。其中PV阳性细胞和阳性纤维集中表达分布于Str的外侧区尤其是腹外侧区(ventral lateral,VL)表达最强。同时其阳性蛋白标记在SNr内主要集中分布于SNR外侧约2/3的区域。2.PV平均阳性细胞密度值和纤维灰度值四个组别大鼠的三个脑区中均存在极其显著的组间差异(P＜0.01)。在Str中,OEG较CG大鼠PV阳性细胞和阳性蛋白均呈现极其显著的下降趋势(P＜0.01),恢复24h后,其阳性标记水平较即刻大鼠并明显变化(P＞0.05),48h后表达水平显著回升(P＜0.01),基本恢复至对照组水平(P＞0.05)。在Gpi和SNr中,OEG较CG大鼠PV阳性细胞密度显著性上升(P＜0.01)而纤维灰度显著性下降(P＜0.01),24h后细胞密度又显著性回降至对照组水平,而纤维表达水平较OEG无明显变化(P＞0.05),当恢复期延长至48h,细胞密度值继续维持正常水平,同时纤维灰度值显著上升也基本达到对照组水平(P＞0.05)。3.Caspase-3阳性蛋白细胞密度在四个组别大鼠的三个观察核团中均呈现极其显著的组间差异(P＜0.01),并且其在三个脑区的表达变化规律基本一致。即CG Caspase-3阳性表达水平最低,疲劳即刻大鼠其表达水平显著性升高(P＜0.01),24EG大鼠阳性细胞密度继续上升至最高峰并显著高于OEG大鼠(P＜0.01),48h后阳性细胞密度值较24EG有所下降,但仍显著高于OEG和CG水平(P＜0.01)。4.四个组别大鼠端脑Caspase-3和Bcl-2 mRNA表达水平均存在极其显著的组间差异(P＜0.01),其中Caspase-3mRNA在24EG组表达水平显著高于其他三组(P＜0.01),而Bcl-2 mRNA表达高峰期则出现在即刻组,恢复24h后显著下降(P＜0.01),并基本恢复至正常组水平(P＞0.05)。5.观察到PV和Caspase-3免疫组织化学染色存在双标记,从染色上判断双标记的高峰出现在24EG组。 研究结论:运动疲劳可导致基底神经节输入核团Str的PV阳性细胞和纤维表达水平在运动后即刻出现显著性的下降,并随着恢复时间延长至48h基本恢复至正常水平,在基底神经节的输出核团即Gpi和SNr的PV阳性细胞密度短时间内显著性上升,阳性纤维表达水平显著性下降,其中阳性细胞密度24h后便又恢复到正常水平,纤维狄度值恢复较慢,直到休息48h后才恢复至对照组水平。因此推测运动疲劳时PV在基底神经节的输入和输出脑区通路中发挥着不同的作用。另外PV阳性表达集中分布于Str的VL区,此区域正是接受皮层运动辅助区投射的重要区域,也恰恰是Str在直接通路中GABA能神经投射到下级核团即SNr的区域。同时PV阳性表达还集中分布于SNr外侧区,此区域与SNr接收丘脑底核及纹状体腹外侧区神经投射区域相一致,是参与基地神经节运动调控的重要脑区。此外,运动疲劳可导致大鼠Str、Gpi和SNr三个核团以及端脑在运动后即刻出现明显的神经元凋亡,并在24h达到细胞凋亡高峰,恢复至48h时虽凋亡因子Caspase-3表达有所下降,但仍显著高于对照水平。通过免疫双标记发现三个脑区中PV阳性细胞普遍在运动后24h出现细胞凋亡现象,暗示了PV阳性细胞减少的原因是出现了细胞凋亡所致。