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of transcription-3,STAT3)、 睫 状 神 经 营 养 因 子(ciliary 的表达,提高神经元内 Ca 水平,并启动下游 AID 基因表达,
neurotrophic factor,CNTF)、VEGF 和 钙 蛋 白 酶 1 等 [33] 。 促进 AID 释放激活素 ActA。反之,ActA 又能增加海马神经元
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STAT3 是转录因子 STAT 蛋白家族的成员,可协调和整合细 内 Ca 向突触后膜内流,促进 NMDAR 磷酸化并诱导 LTP 增强,
胞外的刺激信号,并参与多种细胞类型的生长和分化。STAT3 参与突触可塑性的调控 [42] 。
介导了 CNTF 的抑制,而内源性 CNTF 可刺激室管膜下区正常 目前虽已有大量研究证实短期或周期性的暴露在丰富环
神经母细胞的形成,促进成年中枢神经系统的神经发生 [34] 。 境中能够显著增加 CA1 区和齿状回中棘突的数量、树突的分
研究表明,丰富环境通过抑制钙蛋白酶 1 的活性,增加缺血 支、诱导 LTP、降低 LTD 幅度和增加 Schaffer 细胞侧支通路
脑区磷酸化信号传感器和转录激活因子 3(p-STAT3)的表达, 的连接等,以增强细胞兴奋性和突触传递性,但长期处于丰
进而激活缺氧诱导因子 -1α(hypoxia-inducible factor-1α, 富环境时是否具有同样的作用仍值得进一步探索。
HIF-1α)/VEGF 信号通路而促进活化星形胶质细胞产生和分 2 丰富环境在认知障碍中的应用
泌高迁移率族蛋白 1(high mobility group box-1,HMGB1)。 2.1 AD AD 是以 2 种错误折叠的蛋白质 β- 淀粉样蛋白
星形细胞 HMGB1 能促进神经前体细胞增殖和神经元分化,最 (Aβ)和 tau 蛋白沉积为主要病理特征的神经退行性疾病,
终促进缺血后各神经功能障碍的恢复 [35] 。 是造成痴呆的首要病因 [1] 。Aβ 和 tau 蛋白的积累与神经炎症、
Netrin-1 和 Slit-2 是具有吸引和排斥性的轴突引导因子, 糖代谢紊乱、自噬功能障碍和遗传表观机制等密切相关 [41] 。
在血管生成和神经新生中起着至关重要的作用。ZHAN 等 [28] 研究表明,环境因素变化导致的遗传表观机制的改变是造成
对轴突引导因子的检测发现,丰富环境干预能增加卒中大鼠 与记忆相关的基因异常转录的重要原因 [43] 。丰富环境作为较
梗死区周围组织中 Netrin-1/DCC 和 Robo-1/Slit-2 表达,该结 好改变的饲养环境,其对 AD 的治疗作用已在动物实验中得到
果表明轴突引导信号可能参与脑缺血损伤后丰富环境诱导的 证实 [44-45] 。研究发现,丰富环境能抑制缺血引起的淀粉样前
血管生成和神经发生。 体蛋白(β-amyloid precursor protein,βAPP)细胞毒片段的
综上发现,丰富环境可通过不同的途径参与脑损伤后神 表达,降低 Aβ 负荷和减少 Aβ 积累,并提高 Aβ 降解内肽
经和血管的再生过程,促进损伤血管神经的重建。 酶的水平,减少 Aβ 沉积和加速现有 Aβ 沉积的清除,改善
1.6 丰富环境增强突触可塑性 突触可塑性是指神经元连接 脑缺血诱导痴呆大鼠的学习与认知能力 [44] 。GRIÑÁN-FERRÉ
强度的活动依赖性变化,长期以来被认为是学习和记忆的重 等 [45] 研究发现,8 周的丰富环境干预能提高 5xFAD 小鼠的空
要组成部分,主要包括突触结构的可塑性和突触传递功能的 间记忆和识别记忆能力,其机制为丰富环境改变 DNA 的甲基
可塑性。 化和组蛋白乙酰化,抑制 β-c 末端片段和 tau 蛋白的过度磷
1.6.1 突触结构的可塑性 突触结构的可塑性是指新的突触 酸化,促进BDNF、突触可塑性相关蛋白PSD-95和SYN的表达,
联系和新的传递功能建立的过程,主要表现在突触活性区数 增强神经的可塑性。此外,NAKANO 等 [46] 研究发现丰富环
量与面积的改变、突触间隙的变化以及各种亚细胞结构的改 境能通过上调血清中 γ 干扰素(IFN-γ)的水平,增强外泌
变。神经生长因子和突触可塑性相关蛋白是调控这一过程的 体 miR-146a 在脉络丛的分泌。miR-146a 是具有抗炎作用的
重要神经递质,如 BDNF,其是大脑中分布最广泛的神经生长 miRNA,其通过负反馈调节 NF-κB 信号通路,抑制小胶质
因子,与 BDNF 高亲和力受体原肌蛋白相关激酶 B(tropomysin 细胞 M1 表型的极化,改善 AD 小鼠的认知情况。
related kinase B,TrKB)相结合能调控神经元的分化、突触的 综上发现,丰富环境可通过多种途径改善 AD 引起的认
发生和可塑性 [36] 。大量研究表明,啮齿动物暴露于丰富环境 知缺陷,但其对 Aβ 沉积的影响存在分歧。JANKOWSKY 等 [47]
中可以提高其学习和记忆能力 [37] ,该作用机制是上调 BDNF 观察到在广泛突触活性的影响下,丰富环境可增加转基因 AD
的表达,促进其与高亲和力受体 TrKB 的结合,进一步激活 模型小鼠中 Aβ 的积累;SALMIN 等 [48] 也发现丰富环境对不
BDNF-ERK 信号通路,增加海马区突触相关性蛋白 GAP- 同年龄 AD 模型大鼠中 Aβ 的影响也存在差异。故今后应对
43、GluA1、Homer-1b/c 的表达,促进突触的发生和轴树突的 丰富环境在不同的动物模型和各年龄段的作用机制进行探索。
生长发育 [38-39] 。 2.2 VaD VaD 主要由 CCH 引起。脑血流减少引起的 CCH
1.6.2 突触传递功能的可塑性 突触传递功能的可塑性是指 会导致脑组织缺氧而激活胶质细胞,造成免疫细胞浸润和能
突触的反复活动引起的传递效率的升高和降低,包括 LTP 和 量消耗,而这些变化引起的氧化应激、神经炎症、血 - 脑脊
长时程抑制(long-term depression,LTD),被认为是学习、 液屏障破坏和谷氨酸兴奋性毒性诱导的神经元凋亡和突触活
记忆形成的基础,是记忆过程中神经元电生理活动的客观指 性变化是导致认知和执行功能下降的主要因素 [49] 。目前,在
标 [40] 。LTP 的形成和维持受突触前神经递质的释放和突触后 临床上并未发现预防和治疗这种神经障碍的有效药物。因此,
相关受体的共同作用,主要包括谷氨酸、突触后致密物质等, 非药物治疗和生活方式的改变对控制 VaD 至关重要。
其中谷氨酸是中枢神经系统最重要的内源性兴奋性神经递质, 作为生活方式改变的早期干预,丰富环境是一种广泛
其受体之一 N- 甲基 -D- 天冬氨酸受体(NMDAR)是学习 应用于动物研究的多靶点康复方法。研究发现,丰富环境通
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记忆和神经系统可塑性的关键物质,也是学习记忆的关键递 过 NMDAR-Ca -ActA 通路激活海马和皮质中 ActA,活化的
质 [41] 。研究发现,丰富环境能上调 LTP 依赖性受体 NMDAR ActA 不仅能上调 NMDAR、NR2A 和 NR2B 在海马和皮质中