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Department of Physiology，Basical Medical College of Shanghai University of Traditional Chinese Medicine，Shanghai201203，China
【Abstract】 Objective To investigate the effect of prenatal stress on synaptic plasticity of the developing hippocam-pal CA3region in offspring，synaptic ultrastructure in the CA3area was examined by stereological morphometric tech-niques.The results showed:there was greater thickness of PSD（P<0.001）and longer synaptic active zone（P<0.05）in late prenatal stress group，compared with the control group.The PSD surface area per unit volume（Sv）was re-markblely bigger than the control group（P<0.05）and the numberical density per unit volume of synapses（Nv）also significantly decreased（P<0.001）.These results suggest that prenatal stress（PNS）can induce the change of the synaptic plasticity of the CA3area in offspring，in the absence of any experimental manipulation，which may long-term modify synaptic efficacy.
【Key words】 prenatal stress;hippocampus;synapse;plasticity
海马正常发育涉及突触生后的形成以及结构和功能的成熟 ［1］ ，在其发育的关键时期，任何源于母体的不良应激所造成的宫内内环境改变都可能干扰胎儿海马的正常发育，使其偏离正常发育轨迹。就海马本身而言，无论是神经元的数目，还是神经元之间传递信息的结构基础———突触，都可能受到不同程度的影响。我们水迷宫实验结果也显示PNS子代大鼠空间学习能力下降。那么，这与突触形态结构有什么样的关系呢?鉴于结构是功能的基础，因此，我们推测PNS子代大鼠空间学习能力的下降可能也与海马内突触的超微结构的改变有关，而后者则提示突触可塑性本身可能也受到PNS的影响，本文就这一问题进行探讨。
1 材料与方法
1.1 实验动物 SD大鼠，雌性（体重230～250g）、雄性（体重280～300g），由西安交通大学医学实验动物中心提供，并按照中心管理规定饲养动物。
1.2 PNS动物模型的建立及其分组 于晚8:00雌、雄合笼进行交配，次日早7:00～8:00做雌鼠阴道涂片，精子阳性者记为妊娠第0天，单笼喂养。将孕鼠随机分为两组:对照组（CON，整个妊娠期间不施加任何干扰）、晚期应激组（LS，妊娠14～20天施加应激刺激）。
采用束缚应激 ［2］ ，将孕鼠放入透明塑料圆筒内（Φ68mm），圆筒两端通气，一端固定，长度可根据孕鼠大小做调整。每次应激45min，每天随机3次，每两次间隔至少2h，白天进行。应激结束后将孕鼠重新放回笼中，CON组孕鼠一直在其笼内。子鼠出生后由其母喂养，生后21天断奶，1月龄进行实验。
1.3 测定海马CA3区突触结构参数 各组随机取雄鼠各2只，腹腔麻醉，心脏灌流，开颅取脑，参照大鼠脑立体定位图谱选取海马CA3区，做成1mm 3 左右组织块，于2.5%戊二醛磷酸缓冲液（pH7.4）中，4℃下固定2h以上。常规电镜制样，光镜下观察定位，超薄切片，H-600透射电镜下观察。每只动物随机拍摄GrayⅠ型突触图像28张，放大倍数为×40，000倍，每组56张;×10，000倍图像7～8张，每组15张。用Qwin550CW型图像信号采集与分析系统对每张照片上的PSD（突触后致密物）厚度等突触结构参数 ［3］ 进行定量分析。
1.4 数据分析 所有数据均以mean±SEM表示，应用SPSS10.0统计软件进行统计分析。
2 实验结果
2.1 对突触结构参数的影响 统计结果表明，LS组PSD厚度明显大于CON组（P<0.001），突触活性区长度也明显比CON组长（P<0.05），Sv与CON组差异有显著性（P<0.05），见表1。
2.2 对突触数目的影响 PNS子代Nv（2.7659±0.1741）个/μm 3 较CON组（4.6156±0.2069）个/μm 3 明显减少（P<0.001）（见图1）。
表1 PNS对子代突触结构参数的影响（略）
Note:n，the number of synapses;AZ presents active zone; * P<0.05， *** P<0.001vs CON
图1 PNS对突触数密度的影响（略）
** P<0.001vs CON
3 讨论
本实验结果显示，突触结构参数在CON组与LS组之间有明显不同，提示PNS已经引起子代海马突触发生形态学改变，可能对其可塑性有影响。突触可塑性是指突触在一定条件下调整功能、改变形态、增加或减少数目的能力，既包括传递效能的变化（LTP/LTD），也包括形态结构的变化，如PSD增厚或变薄等。一般认为，突触的修饰在很大程度上反映了整个神经系统回路的可塑性，因此也反映了行为的可塑性。
LS组PSD厚度明显大于CON组（P<0.001），活性区长度明显加长（P<0.05），Sv数值也较CON组显著增加（P<0.05）。PSD由细胞骨架蛋白和调节蛋白组成，其中有些蛋白与突触后膜的离子通道有联系，其形态大小变化的实质涉及突触后膜的受体通道及蛋白（包括酶）组份和蛋白质分子构象的转变以及蛋白质分子单体（亚基）的聚合与解聚，必然引起其亚微形态的变化（增厚或变薄）。许多研究结果都已证明，PSD的形态变化是突触机能活动变化的重要结构基础，其厚度易受环境、行为训练、药物等因素的影响。PNS子代PSD增厚提示在没有外界干扰情况下子代脑内内环境已发生变化，突触后膜离子通道及其相关蛋白可能处于较高活化状态。此外，活性区长度增加，Sv较CON组显著增大，对应起来看，活性区加长有利于提高神经递质释放的可能性，而Sv增加也提示这样可能可以增加释放的递质与突触后膜相应受体结合的可能性。我们已有的实验结果显示PNS子代海马神经元数目减少，加之本实验观察到的突触密度下降，以及突触结构本身形态的改变提示PNS子代海马发育偏离了正常轨迹，这也提示PNS可能对突触可塑性本身造成不利影响，进而可能影响其行为的可塑性。突触具有可塑性，使其在结构和功能方面发生改变以应对大量的刺激和/或事件;而且这种可塑性伴随机体一生，可能是机体学习和适应环境改变的主要机制 ［4］ 。可塑性大则学习能力相对较强，机体的适应性也就相对较强。本实验观察到PNS子代在没有外界干扰的情况下突触形态结构的改变以及突触密度的减少，而且我们的水迷宫实验结果也显示PNS子代空间学习能力下降，这从行为学角度也支持PNS对子代突触的可塑性可能有不利影响，进而影响了其行为的可塑性。由于PNS可引起子代体内内分泌激素等的长久改变，因此，我们推测它对突触形态可塑性的影响也可能是长期存在的。由于海马与学习记忆功能的关系密切，如果PNS对突触形态可塑性的影响长期存在，那么它对其功能可塑性会有什么样的影响呢?这一问题有待于进一步研究。
【参考文献】
1 Mulder EJ，Robles de Medina PG，Huizink AC，et al.Prenatal maternal stress:effects on pregnancy and the（unborn）child.Early Human Dev，2002，70（1-2）:3-14.
2 Fujioka T，Fujioka A，Tan N.Mild prenatal stress enhances learning performance in the non-adopted rat offspring.Neuroscience，2001，103（2）:301-307.
3 陈玉翠，韩太真，沈建新，等.视皮层LTP维持阶段的突触形态计量学研究.生理学报，1999，51（1）:73-79.
4 Diano FMarrone，Ted l Petit.The role of synaptic morphology in neural plasticity:structural interactions underlying synaptic power.Brain Re-search Reviews，2002，38:291-308.
作者单位:201203上海中医药大学基础医学院生理教研室