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2019年47卷10期

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分析化学2019年第47卷第10期封面及目次
2019, 47(10): 0-0.
[摘要](619) [FullText PDF](108)
摘要:
脑神经化学分析与成像专辑
脑神经化学分析与成像:从单细胞到活体
杨秀荣
2019, 47(10): 1441-1441.
[摘要](665) [FullText PDF](138)
摘要:
关于《脑神经化学分析与成像》专辑
毛兰群
2019, 47(10): 1442-1442.
[摘要](487) [FullText PDF](92)
摘要:
评述与进展
脑神经化学活体原位电化学分析研究进展
薛亦飞 , 肖通方 , 蒋亚楠 , 吴菲 , 于萍 , 毛兰群
2019, 47(10): 1443-1454. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191467
[摘要](671) [FullText PDF](171)
摘要:
脑科学已经成为多学科交叉研究的前沿领域之一,其中脑神经化学的研究由于能够揭示脑活动和脑疾病过程中的物质基础,在神经科学和化学等领域引起了高度关注。电化学分析方法具有高灵敏度、高时空分辨、电极/溶液界面可设计等特点,尤其适用于在活体动物层次开展脑神经化学的分析研究。本文围绕活体原位电化学分析方法的原理和特点,综述了近年来电化学分析方法在脑神经化学研究中的应用,并对其未来的发展前景进行了展望。
植入式多通道神经微电极的发展
魏春蓉 , 裴为华
2019, 47(10): 1455-1465. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191430
[摘要](496) [FullText PDF](106)
摘要:
人类的大脑约由800亿神经细胞构成,这些神经元之间的连接将大脑组成了一个超复杂的神经网络,要研究大脑的功能机制,破译其神经网络的信息编码原理,一个重要的方法是在大脑神经元网络中,同时观察、记录尽可能多的单个神经元活动信号。植入式多通道神经微电极作为一种可实时记录多个神经元峰电位信号的器件,在神经信号的时间分辨率和设备的便捷性方面有着其它神经成像技术不可替代的优点。在不影响大脑功能甚至动物行为的前提下,为了在大脑中植入通道数更多的电极,需要在植入式多通道电极的材料、结构、集成方式和植入及封装方法等方面不断地进行改进创新和优化。本文简要回顾了多通道微电极技术的发展历史,重点介绍了采用微加工技术制备植入式多通道微电极的发展历程和研究现状,对未来的发展趋势进行了展望。
活体电化学生物传感的研究进展
魏欢 , 吴菲 , 于萍 , 毛兰群
2019, 47(10): 1466-1479. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191465
[摘要](548) [FullText PDF](107)
摘要:
化学物质参与脑内信息传递以及与脑神经相关的各种生理和病理过程,因此,脑神经化学的研究受到了越来越广泛的关注。电化学分析方法能够实现脑内重要神经分子的活体原位和活体在线分析,因而在脑神经生理病理过程的研究中具有重要意义。其中,利用酶、核酸适配体等生物识别元件,合理设计电极/溶液传感界面,进而研制出高选择性和高灵敏度的电化学生物传感器,将为脑化学的活体分析提供重要的途径。本文对电化学生物传感器在脑化学活体分析中的应用进行了评述,并对其未来的发展趋势进行了展望。
离子选择性电极在脑神经化学活体分析中的研究进展
赵丽君 , 郑卫 , 毛兰群
2019, 47(10): 1480-1491. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191474
[摘要](453) [FullText PDF](72)
摘要:
脑功能的实现需要多种离子的共同参与,因此,在活体层次实时监测脑内离子的动态变化,对于理解许多生理病理事件具有重要意义。离子选择性电极作为一类电化学传感器,具有成本低、操作简单、能耗低等特点,被广泛应用于活体分析等领域。本文以离子选择性电极的发展历程为主线,主要对其基本构造及其在脑神经化学活体分析领域的应用进行了评述。
检测β淀粉样肽不同构象的生物电化学传感器的研究进展
王健行 , 田梦 , 舒桐 , 苏磊 , 刘国东 , 张学记
2019, 47(10): 1492-1501. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191438
[摘要](539) [FullText PDF](69)
摘要:
阿尔茨海默症是一种不可逆转的神经系统退行性疾病,随年龄增长,发病率近似呈现指数式增高,因此受到广泛关注。遏制阿尔茨海默症在人群中的蔓延,当前有效的方法是预防和早期诊断。目前,β淀粉样肽是研究最广且公认的可用于阿尔茨海默病早期诊断的重要生物标志物。近年来,电化学生物传感方法由于其操作简单、灵敏度高、稳定性好和对β淀粉样肽不同构象的信号响应快等优点,引起了研究者的广泛关注。本文从β淀粉样肽的生物识别单元的角度评述了近五年β淀粉样肽单体、低聚物和纤维检测的电化学生物传感方法的研究进展,并对该领域的发展趋势进行了展望。
单一神经囊泡的电分析化学研究
齐擦毛吉 , 沙正悦 , 李鲜婵
2019, 47(10): 1502-1511. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191443
[摘要](562) [FullText PDF](54)
摘要:
近年来,神经活动过程中化学递质的储存、释放和作用规律成为研究热点。神经囊泡作为执行化学递质储存和释放的主要亚细胞器,一直备受关注。与常见的囊泡分析技术相比,电分析化学方法由于具有较高的时间分辨率和灵敏度,特别是微纳米电极的使用,使电分析化学在单一神经囊泡的分析方面显示出独特的优势。近年来,单囊泡电化学计数法和阻抗脉冲法在单囊泡分析方面的研究进展迅速。单囊泡电化学计数法基于电场作用下囊泡膜在电极表面破裂,可实现单一囊泡内储存神经递质的定量分析。阻抗脉冲法可通过测定囊泡通过微纳米孔时引起的离子电流信号的变化,研究囊泡的尺寸、表面电荷、浓度及柔韧性等参数或特性。本文以单一神经囊泡分析为切入点,介绍了近年来单囊泡电化学计数法与阻抗脉冲法在单一囊泡分析领域的重要进展,展望了这两种方法在神经化学和生物医学等领域的应用前景。
脑细胞外间隙的电化学分析与成像研究进展
金靖 , 吴菲 , 于萍 , 毛兰群
2019, 47(10): 1512-1523. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191468
[摘要](364) [FullText PDF](56)
摘要:
脑细胞外间隙(Extracellular space,ECS)是指细胞膜外充满液体的空间,约占脑体积的1/5。作为神经元和胶质细胞赖以生存的环境,ECS在为细胞输送物质的同时,又能保障神经元静息电位的稳定和动作电位的发生,与大脑的基本功能如突触传递、记忆、睡眠和疾病的过程等息息相关。本文着重介绍了ECS的基本生物物理特性,综述了利用电化学和成像方法开展体积分数和迂曲度研究的主要进展,并阐述了ECS在生理和病理过程中的变化规律。
脑内β-淀粉样蛋白斑块近红外荧光探针的研究进展
李钰莹 , 崔孟超
2019, 47(10): 1524-1536. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191489
[摘要](458) [FullText PDF](81)
摘要:
β-淀粉样蛋白(β-Amyloid,Aβ)作为阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)的一个重要病理学特征,被认为是实现AD早期诊断的重要靶点。近年来,荧光成像技术,尤其是近红外荧光成像技术(Near-infrared imaging)得到了快速发展。由于其灵敏度高,操作简便,能够避免生物组织自发荧光干扰,已成为体外生物样本分析和小动物活体成像的重要手段。因此,靶向于脑内Aβ斑块的近红外荧光探针,对于AD的临床前研究、组织病理学检查、治疗药物的筛选和小动物模型的构建具有重要的意义。本文主要对基于分子内电荷转移(Intramolecular charge transfer,ICT)机理的近红外Aβ荧光探针进行归纳和总结,分析分子结构对于探针光学性质和生物学性质的影响,为开发新型高灵敏度的近红外Aβ荧光探针提供了思路。
小鼠活体脑部生物活性分子的荧光成像研究进展
王昕 , 李平 , 张雯 , 唐波
2019, 47(10): 1537-1548. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191408
[摘要](447) [FullText PDF](91)
摘要:
大脑在分子水平上具有独特的化学组成和反应活性。脑部的生物活性分子(包括金属离子,活性氧物种,神经递质及神经递质水解酶等)在脑功能的行使过程中,扮演着不同却又极其关键的角色。正常稳态浓度的生物活性分子对维持稳定的脑部和功能发挥了重要作用,而生物活性分子水平的异常变化又与帕金森病、阿尔兹海默症、抑郁症等多种脑部疾病的发生与发展密切相关。因此探究大脑中生物活性分子的浓度及调控作用,对揭示大脑的奥秘、理解脑部疾病的发生和发展具有重要作用。荧光成像方法具有高灵敏、高时空分辨、易操作等优势,是探究大脑中生物活性分子的真实浓度和功能的重要工具。近年来,随着荧光成像技术的发展,研究者构建了多种荧光探针用于检测鼠脑中生物活性分子。本文综述了近年来用于大脑中生物活性分子检测的分子探针、纳米探针及蛋白探针的发展概况,探讨了构建新型荧光探针、利用荧光成像方法进一步深入剖析生物活性分子调控大脑功能等方面的研究,对未来的发展进行了展望。
植入式柔性神经电极在活体脑电信号检测中的研究进展
王晋芬 , 田慧慧 , 方英
2019, 47(10): 1549-1558. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191411
[摘要](449) [FullText PDF](47)
摘要:
植入式神经电极是记录神经电生理信号的一种重要工具,具有单细胞的空间分辨率和亚毫秒级的时间分辨率,在神经科学和神经修复领域具有重要的应用。微纳米加工技术的发展,为植入式神经电极的构建提供了更多的解决方案。基于微纳米加工的植入式刚性电极,由于存在与大脑组织的力学性能不匹配的问题,容易造成大脑组织的免疫反应,影响神经电信号的长期稳定测量。而近年出现的新型植入式柔性神经电极,可与脑组织形成兼容性的界面,引起的免疫反应小,有利于神经电信号的长期稳定测量。此外,植入式柔性神经电极的微型化、高密度和多功能集成也是脑研究新技术的研究热点。本文主要对近年用于活体脑电信号检测的植入式柔性神经电极的相关研究进展进行了评述,包括柔性神经电极结构、电极组织界面、植入方法、微型化方法和集成方法等。
鼠脑中维生素C活体电化学分析研究进展
纪文亮 , 张美宁 , 毛兰群
2019, 47(10): 1559-1571. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191463
[摘要](383) [FullText PDF](49)
摘要:
维生素C,又名抗坏血酸(Ascorbic acid,AA),是脑内重要的小分子化学物质,作为抗氧化剂和神经调质,在脑神经生理与病理过程中发挥着重要作用,因此,中枢神经系统中AA的测定越来越受到关注。传统的检测AA的方法需要复杂的样品处理,时间分辨率不高,而AA在空气中易于氧化,在电极上的氧化具有大的过电位。因此,选择性高时空分辨率检测AA具有很大挑战。本文首先介绍了AA的电化学性质,对通过设计电极表面的性质,实现鼠脑和单细胞中AA的选择性、高时空分辨率、实时分析的研究进展进行了评述。
气体信号分子硫化氢的活体检测方法研究进展
陈仲辉 , 陈宇 , 翁爱彬 , 罗芳 , 郭隆华 , 邱彬 , 林振宇 , 陈国南
2019, 47(10): 1572-1579. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191366
[摘要](497) [FullText PDF](53)
摘要:
脑神经相关的各种生理和病理过程需在众多生理活性物质的共同参与下完成。硫化氢(H2S)作为第三类内源性气体信号分子,在维持中枢神经系统正常的生理机能方面起重要的调节作用。因此,在活体层次实现H2S的精准定量分析,将极大推动人类揭秘脑神经过程中的分子机制的研究进程。然而,H2S具有较强的还原性和易挥发性,其物理化学性质与脑内含巯基化合物相似,实现H2S的高选择性的分离分析成为其检测的关键科学问题。本文综述了近年来各类型H2S检测方法的设计原理及研究进展,对相关研究的发展前景进行了展望。
微萃取技术在神经递质分析中的应用研究
余忠宁 , 张卓旻 , 李攻科
2019, 47(10): 1580-1591. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191418
[摘要](444) [FullText PDF](85)
摘要:
神经递质(Neurotransmitters,NTs)是一类在生物体内起着重要调节作用的内源性化合物,生物样品中NTs含量的准确测定对疾病早期诊断、药物开发、基础医学研究等领域的研究均具有重要意义。但是,生物样品基体组成复杂,NTs含量极低,因此研发高效样品前处理技术是实现复杂生物样品中痕量NTs快速准确分析的关键。微萃取技术是使用微量富集介质为核心的绿色萃取技术,具有成本低、使用方便、适于生物微(无)损分析、环境友好等优点,是生物样品内源性物质分析的优秀前处理技术。本文系统评述了固相微萃取(Solid-phase microextraction,SPME)、微固相萃取(Micro-solid-phase extraction,μ-SPE)和液相微萃取(Liquid-phase microextraction,LPME)等微萃取技术在生物样品中痕量NTs的高效富集及分析检测中的应用研究进展,并对该领域的研究进行了总结与展望。
质谱成像在脑神经科学中的应用进展
黄熹 , 刘会会 , 毛兰群 , 熊彩侨 , 聂宗秀
2019, 47(10): 1592-1600. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191432
[摘要](445) [FullText PDF](88)
摘要:
大脑是人体内功能最复杂、结构最精细的器官。脑内的化学物质种类众多,含量迥异,分布不一,对这些重要分子进行分析表征一直颇具挑战性。质谱成像是一种具有高灵敏、免标记、化学专一性且可同时监测多种分子空间分布的新兴成像技术。质谱成像已广泛应用于神经退行性疾病、中枢神经肿瘤及脑中药代动力学的研究。本文简要介绍了质谱成像方法的基本原理和重要技术进展,并着重讨论了近年来质谱成像在上述脑神经科学领域中的代表性应用。
单细胞代谢物的质谱分析及其在单个神经元分析中的应用
侯壮豪 , 詹柳娟 , 栾谋君 , 田双双 , 戴梦杰 , 黄光明
2019, 47(10): 1601-1611. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191459
[摘要](547) [FullText PDF](89)
摘要:
针对单细胞的代谢分析具有重要的研究价值,发展对单个神经元内的代谢物的分析技术(单个神经元分析技术)更是研究大脑的基础。由于代谢物分子种类众多,浓度差异巨大,目前单细胞代谢分析方法主要是基于质谱技术发展起来的。利用质谱从单个神经元层面对代谢物开展研究,有助于揭示神经元的异质性,为探索神经元工作机制、研究神经元代谢活动以及针对重大脑疾病开发新疗法提供新的研究工具。本文对近年来对单细胞代谢物的质谱分析新方法进行了系统评述,从离体培养的神经元、新鲜分离的神经元和组织原位的神经元等方面介绍了单细胞质谱分析技术在单个神经元分析中的应用,并从质谱仪器技术的开发、新分析方法的发展和生物研究应用3个方面对单个神经元的质谱代谢分析的发展前景进行了展望。
活体微电极抗蛋白质吸附的研究进展
冯涛涛 , 张帅 , 张丽 , 张美宁
2019, 47(10): 1612-1621. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191455
[摘要](860) [FullText PDF](51)
摘要:
活体电化学分析方法是利用微电极植入特定脑区原位监测脑内神经化学物质动态变化的方法之一,具有高时空分辨率、高灵敏度、对脑组织损伤小等优点。然而,微电极的植入会引发机体产生一系列的排异反应,这将对微电极的电分析性能产生不利影响。一方面,蛋白质的非特异性吸附会导致微电极的灵敏度和选择性下降;另一方面,蛋白质介导的细胞粘附,其代谢过程会导致电极周围的微化学环境改变,从而影响微电极对神经化学物质检测的准确性。最终,电极表面上形成的纤维囊会阻碍电子(电荷)的转移,导致微电极无法正常工作。本文首先简要介绍了蛋白质非特异性吸附对电极电化学性能的影响,以及近年来发展的电极抗蛋白质吸附的方法和策略,对活体原位电化学分析中抗蛋白质吸附的研究进展做评综述,并对活体微电极抗蛋白质吸附存在的问题及未来的发展进行了总结和展望。
阿尔茨海默症脑组织基质辅助激光解吸电离质谱成像分析研究新进展
张阳阳 , 韩超 , 赵镇文
2019, 47(10): 1622-1628. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191421
[摘要](424) [FullText PDF](60)
摘要:
阿尔兹海默症(Alzheimer's disease,AD)是影响全球数百万人并与年龄有关的神经退行性疾病,但确切病因仍不清楚。基质辅助激光解吸电离质谱成像(MALDI MSI)分析技术不仅可进行物质鉴定,而且可对被分析物进行空间分布成像,近年来广泛应用于AD脑组织中淀粉样蛋白和脂质的分布研究,以探索该疾病的机理。本文介绍了基质辅助激光解吸电离质谱成像(MALDI MSI)的原理、方法学以及在AD疾病机制方面的相关研究进展,并对其发展前景进行了展望。
基于血脑屏障靶向多肽的脑神经分析化学研究进展
黄嫣嫣 , 赵睿
2019, 47(10): 1629-1638. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191358
[摘要](392) [FullText PDF](57)
摘要:
将用于分析检测的分子或材料透过血脑屏障(Blood-brain barrier,BBB),使其高效靶向中枢神经系统,是实现原位、在体脑神经化学分析亟需解决的问题。多肽作为内源性生理活性物质,具有模块化的结构,不仅设计性强、构象可预测,而且利用固相合成方法可高效、低干扰地获得目标序列。以小分子多肽为穿梭工具,可将荧光分子、造影剂、纳米颗粒等高效、快速地转运到目标位置,为脑科学研究及相关疾病的检测、分子机制研究提供新方法和新技术。本文围绕BBB和多肽的特点,从BBB穿透途径和靶向多肽设计筛选方法出发,对近年来基于多肽(Peptide shuttles)的BBB靶向分析的研究进展进行了总结和评述,期望从分子、细胞到活体的角度为脑神经分析化学研究提供参考和借鉴。
神经环路示踪工具病毒的研究进展
韩增鹏 , 施祥玮 , 应敏 , 郑宁 , 李梅 , 张志建 , 吴阳 , 王华东 , 王杰 , 胡亮 , 贾凡 , 徐富强
2019, 47(10): 1639-1650. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191428
[摘要](1224) [FullText PDF](50)
摘要:
脑是机体最为复杂的系统,决定着情感、记忆、学习等生理活动。神经环路是脑行使功能的基础,明确神经环路的构成和工作原理,对于认识脑、利用脑和保护脑具有十分重要的意义。神经环路结构和功能解析涉及环路标记、成像和数据分析等。本文以环路标记为出发点,重点介绍了以嗜神经病毒为基础的神经环路示踪工具体系及其应用技术,阐述了常用的嗜神经工具病毒类别及其特性、遗传改造、选用原则及应用限制等问题,并对不跨突触示踪工具系统、跨单级突触示踪工具系统和跨多级突触示踪工具系统进行介绍,以期帮助读者了解当前脑科学研究中不可替代的环路标记新方法及其研究新进展。
神经疾病诊断与研究中的神经递质检测技术
都展宏 , 鲁艺 , 王立平
2019, 47(10): 1651-1663. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191427
[摘要](446) [FullText PDF](52)
摘要:
神经递质的在体检测不仅可能作为帕金森氏症、阿尔兹海默症、抑郁症等多种神经疾病的生物标记物,同时,这类传感器也可作为研究奖赏、成瘾、厌恶等多种行为产生机制的重要工具。近年来,多种检测神经递质的分析技术已得到了长足的发展,但目前应用于疾病研究和在体检测的传感技术与材料尚面临一些困难,只有较少的应用实例。本文主要介绍了癫痫、帕金森氏症、脑卒中、阿尔兹海默症、精神分裂等疾病中神经递质发挥的重要作用及其检测的科学意义,探讨了在体传感器技术的进展,以及可能用于解析疾病神经环路机制的相关技术和器件,重点探讨了多种纳米材料、导电聚合物材料和生物分子作为在体传感器组成成分的应用技术,以及未来这些新技术、新材料面临的机遇与挑战。
研究报告
活体原位电化学检测鼠脑内的过氧化氢和多巴胺
张帅 , 冯涛涛 , 张丽 , 张美宁
2019, 47(10): 1664-1670. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191454
[摘要](526) [FullText PDF](61)
摘要:
在脑神经系统中,过氧化氢(H2O2)和多巴胺(DA)的同时分析具有重要的意义,但二者的同时实时分析具有很大的挑战。本研究制备了可用于二者同时电化学分析的环盘微电极,中间的碳纤维盘(CFdisk)电极通过电化学沉积选择性地修饰普鲁士蓝(PB),并电聚合聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)保护PB,检测H2O2,金环(Auring)电极检测DA。研究结果表明,此电极对H2O2的线性检测范围为1~29 μmol/L,检出限为0.4 μmol/L;对DA的线性检测范围为0.5~25 μmol/L,检出限为0.18 μmol/L,两电极之间未交叉干扰。采用此电极检测了大鼠脑内的DA和H2O2浓度的变化。本研究为有关H2O2和DA的神经生理和病理的研究提供了新的方法。
小鼠脑代谢物活体磁共振波谱分析及与离体样本磁共振波谱与质谱定量分析的比较研究
陈炜 , 雷和花 , 宋涛 , 张利民 , 雷皓
2019, 47(10): 1671-1679. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191439
[摘要](367) [FullText PDF](32)
摘要:
以水为内标的活体质子磁共振波谱(1H-MRS)可非侵入性、原位、同时、定量分析多种脑代谢物的浓度,在临床神经/精神疾病诊断、疗效评估及相关基础研究中得到广泛应用。为验证以水为内标的活体1H-MRS定量分析的准确性,本研究采集了小鼠纹状体和内侧前额叶脑区的活体1H-MRS,测定了N-乙酰基天冬氨酸(NAA)、谷氨酸(Glu)、牛磺酸(Tau)、谷氨酰胺(Gln)和谷胱甘肽(GSH)这5种代谢物的绝对浓度;随后采集对应脑区的组织样本,经萃取后用液体核磁共振波谱(1H-NMR)和超高效液相色谱-串联质谱联用(UHPLC-MS/MS)法定量分析上述代谢物。经统计比较发现:3种方法所测得的NAA、Glu和Tau的绝对浓度无显著差异,且与文献报道一致,提示活体1H-MRS定量分析具有与离体分析基本一致的准确性。活体1H-MRS和脑组织萃取样本1H-NMR定量分析所得的Gln和GSH的绝对浓度无显著差异。UHPLC-MS/MS测得的Gln和GSH浓度与磁共振方法所得的结果显著不同,这可能是在样品前处理、离子化或定量过程中引入了系统误差所致。本研究初步验证了联合运用活体1H-MRS和离体磁共振/质谱方法对同一脑区中多种代谢物进行同步定量分析的可行性。
活体荧光成像结合金属离子检测研究乙基麦芽酚氧钒对阿尔茨海默病的作用
何志军 , 白杨 , 赵琼晖 , 欧阳霈 , 倪嘉缵 , 刘琼 , 甘文标 , 张学记
2019, 47(10): 1680-1688. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191426
[摘要](408) [FullText PDF](30)
摘要:
阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是老年人中的主要痴呆类型。目前临床用药物只能缓解症状、无治疗效果,因此,亟需开发有效的AD治疗药物。本研究以三转基因AD模型小鼠3×Tg-AD为研究对象,对2月龄AD小鼠分别给予0.2和1.0 mmol/L乙基麦芽酚氧钒(BEOV)饮用水2个月,采用旷场实验、高架十字迷宫、Y迷宫3种行为学测试法,发现BEOV可以显著改善4月龄AD小鼠的自发活动、探索和记忆能力、减轻小鼠的焦虑状态。采用活体荧光成像技术在体追踪检测2.5和3.5月龄小鼠脑皮层神经元树突棘的变化,发现YFP荧光小鼠树突棘数量呈增多趋势;而3×Tg-AD与YFP小鼠杂交后代AD-YFP小鼠的树突棘则呈下降趋势。与AD-YFP鼠相比较,补充1.0 mmol/L BEOV的AD-YFP小鼠,脑皮层神经元总树突棘、蘑菇型树突棘、细小型树突棘数量均呈显著增加,说明BEOV可保护神经元、减少小鼠树突棘的丢失。采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)检测3×Tg-AD鼠脑金属离子水平,结果表明,1.0 mmol/L BEOV能显著提高鼠脑V和Se的水平、降低Fe、Zn、Hg、Pb、Bi和Ni的水平,说明V可与Se协同调控AD鼠脑中多种金属离子水平。本研究表明,BEOV可通过调控AD鼠脑中多种金属离子的内稳态平衡,保护神经细胞,抑制AD小鼠神经元树突棘丢失,从而增强小鼠记忆能力,干预AD病理进程。
突触传递逆行性信号分子的实时电化学监测
张芙莉 , 邱权发 , 杨小柯 , 黄卫华
2019, 47(10): 1689-1694. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191485
[摘要](412) [FullText PDF](41)
摘要:
神经系统是人体重要的指挥系统,神经细胞之间的信息交流主要依赖于突触前分泌的神经递质等顺行性信号分子以及突触后释放的逆行性信号分子。一氧化氮(NO)是一种重要的逆行性信号分子,能够调节突触强度和突触可塑性以适应不同的生理需求。然而,目前鲜有逆行性信号分子释放检测的报道。为了实现突触后释放逆行性信号分子NO的实时监测,本研究在碳纤维电极表面修饰铂纳米颗粒,构建了一种具有高时空分辨率、高灵敏度、响应快速的超微电化学传感器。首先采用L-精氨酸和谷氨酸刺激海马神经元,证明了海马神经元合成NO以及细胞膜上N-甲基-D-天冬氨酸受体结合谷氨酸后释放NO的能力。在此基础上,利用高钾溶液刺激突触前神经元胞体模拟神经冲动,诱导突触前释放神经递质谷氨酸,成功检测到突触后神经元产生的NO信号。本研究结果直接证实了突触传递过程伴随着逆行性信号分子释放,建立的方法为研究神经系统反馈调节和突触可塑性机制提供了有力的工具。
基于碘刻蚀金银纳米立方块利用暗场显微镜高灵敏检测脑透析液中碘
刘佳 , 李巧君 , 王超 , 李凯 , 林雨青
2019, 47(10): 1695-1702. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191437
[摘要](377) [FullText PDF](36)
摘要:
采用局域表面等离子体共振(LSPR)技术研究了金银纳米立方块(Au@Ag NCs)与I2的反应过程,以Au@Ag NCs为探针,在暗场显微镜(DFM)下分析探针与不同浓度I-/I2作用后的颜色比和散射光强度,发现探针颜色由蓝色逐渐变为黄绿色,同时其散射光强度不断下降。此外,通过透射电镜(TEM)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱发现,Au@Ag NCs从边缘不断被氧化刻蚀,逐渐变成球形,最终变成类球形。以Au@Ag NCs作为探针检测I2,利用DFM检测I2的线性范围为0.1~50 μmol/L,检出限为17 nmol/L,并将本方法应用于鼠脑透析液中I2的加标检测,探究了Au@Ag NCs与I-/I2之间的氧化还原反应过程。本研究为鼠脑透析液中I2的加标回收提供了一种新的高灵敏方法。
神经电调控-双模信号检测系统与活体大鼠脑深部核团实验验证
张禹 , 徐声伟 , 何恩慧 , 肖桂花 , 宋轶琳 , 高飞 , 王蜜霞 , 蔡新霞
2019, 47(10): 1703-1709. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191312
[摘要](365) [FullText PDF](29)
摘要:
深脑核团电刺激(DBS)已成为改善帕金森病人运动障碍的有效治疗手段,然而其确切的治疗机制仍然不明。目前,DBS机制探究系统多由电刺激仪器和信号检测仪器两部分构成,多台实验设备的长期开启易产生操作程序复杂、环境噪声增多和资源浪费等问题。本研究建立了一套综合性实验系统,包括将电刺激功能与神经双模信号检测功能集成的神经电调控-双模信号检测仪器和基于微机电加工技术制备的微电极阵列(MEA)。在体实验前,对经纳米铂黑和Nafion膜修饰的MEA进行体外标定。实验结果表明,1~50 μmol/L多巴胺(DA)溶液与修饰后的电极表面氧化电流值呈良好的线性关系,线性相关系数为0.998。随后,设计并进行了以前脑内侧束为电刺激靶点,纹状体为神经信息检测核团的活体大鼠实验。实验结果表明,纹状体内DA浓度在刺激后迅速上升,最高达2.06 μmol/L,约为刺激前水平的1.57倍;神经元动作电位发放率增加,由刺激前的1.17 Hz上升至6.77 Hz;场电位活动增强,功率由刺激前的0.19 mW上升至0.64 mW。本研究设计并制备的神经电调控-双模信号检测系统实现了电刺激与双模信号检测的功能集成,有望为DBS治疗机制的探究提供有效实验工具。