目前成体神经发生领域中,海马齿状回的亚颗粒区(SubGranular Zone, SGZ)和侧脑室室下区(SubVentricular Zone, SVZ)被认为是成年哺乳动物脑内神经发生(Neurogenesis)集中的二个主要部位。起源于SGZ和SVZ区域的神经干细胞通过增殖、分化和迁移,最后仅有小部分细胞亚群存活下来并整合到现存的神经通路,继而通过进一步的树突形成和修饰来发挥其作为新生神经元的作用。环境丰富化刺激(Environmental Enrichment, EE)是近年来被广泛使用的一种干预成体神经发生的手段,能有效地促进成年脑内神经干/祖细胞的增殖并提高新生神经元的存活率。就不同实验目的要求,环境干预时程可有不同,从两周到一两年甚至更长期,一般为一至两个月。针对两个不同的神经发生区域(SGZ、SVZ),环境丰富化刺激主要分为气味的丰富刺激(针对SVZ)和非气味的丰富刺激(针对SGZ)。有相关研究发现,不包含丰富气味的环境丰富化刺激,不会引起SVZ-嗅球神经发生的变化。饲养于丰富环境中的断乳前小鼠,其海马神经祖细胞增殖的同时,海马组织中钙调蛋白(Calmodulin)和磷酸化的cAMP反应元件结合蛋白(cAMP Response Element Binding Protein, CREB)的表达量也有显著增加,推测钙调蛋白表达增加可能在丰富环境介导的神经发生中起到重要的作用。在Ca2+/CaM调节蛋白家族中,有—种多功能的丝氨酸苏氨酸蛋白激酶—一钙／钙调素依赖性蛋白激酶1I(Calcium/Calmodulin-Dependent Protein Kinase Ⅱ, CaMKⅡ). CaMKⅡ有alpha、beta、gama和delta4个亚型,alpha、beta亚型在神经组织中含量丰富,在脑部某些区域如海马内占其蛋白质总量的2%。研究认为alpha-CaMKⅡ的缺失会影响实验小鼠海马齿状回区的发育,其齿状回的成体神经祖细胞的增殖活性有所增加,但最终能分化为成熟神经元并存活下来的新生细胞的细胞数量大量减少。以上研究背景提示了环境丰富化、成体神经发生和alpha-CaMKⅡ蛋白之间的联系,另一方面,基于行为学检测的模型动物大多为雄性,可能环境丰富化对不同性别小鼠的影响会有所不同。因此,本课题分别使用3-4M龄雌、雄两种性别的C57BL/6鼠(B6)、及前脑特异性过表达alpha-CaMKⅡ蛋白的alpha-CaMKⅡ-F89G转基因小鼠为模型,通过对其进行为期2周的短期强化环境丰富化刺激,观察小鼠的各项行为表型差异,探讨alpha-CaMKⅡ在神经发生依赖性的行为表型中所起的作用,以及性别差异引起的行为表型差异。另外,本课题还成功建立了3-4M龄C57BL/6小鼠SVZ区成体神经祖细胞的体外培养的合适的体系。本课题研究主要包括以下三个部分：1.环境丰富化刺激对C57BL/6雄性和雌性小鼠的行为表型的影响本章节为了模拟短期环境丰富化对不同性别成年哺乳动物的神经发生和行为表型的影响,采用为期2周的非气味刺激的丰富环境干预。观察以上丰富环境干预对3-4M龄雌、雄C57BL/6小鼠的自发活动、感觉运动、焦虑情绪、精神分裂样情绪、海马依赖性记忆,包括嗅觉功能的影响。结果发现,2周的短期非气味的环境丰富化刺激能同时增加雌、雄鼠的基础活动量、感觉运动能力,提高两者的嗅觉分辨能力；对精神分裂样情绪、工作记忆和关联性条件恐惧记忆表现没有影响。有性别差异的结果是,环境丰富化提高了雌性B6小鼠的焦虑样情绪,但对雄性小鼠没有影响。2.环境丰富化对alpha-CaMKII-F89G雌、雄转基因小鼠的行为表型的影响本章节利用3-4M龄前脑特异性过表达alpha-CaMKII的alpha-CaMKII-F89G小鼠为模型,通过对不同性别的转基因鼠进行为期2周的非气味环境丰富化刺激,观察其焦虑样情绪、精神分裂样情绪、学习与记忆能力等是否产生变化。结果发现,2周的短期非气味的环境丰富化刺激能同时增强雌、雄转基因鼠的感觉运动能力；对精神分裂样情绪、抑郁样情绪和关联性条件恐惧记忆表现没有影响。有性别差异的结果是,环境丰富化提高了雄性alpha-CaMKII-F89G小鼠的基础活动量,对雌性鼠没有影响；增强了雌性鼠的焦虑样情绪,但对雄性小鼠没有影响。3.成体神经祖细胞的体外原代培养和在体检测本章节,成功建立了3-4M龄C57BL/6小鼠SVZ区成体神经祖细胞的体外培养的合适的体系,并通过神经干／祖细胞特异性抗原Nestin的标记,对神经祖细胞的进行鉴定。内源性的成体神经祖细胞(SVZ区和SGZ区)的鉴定,则通过对细胞增殖时期的插入的BrdU的标记,鉴定有增殖活性的成体神经祖细胞。结果显示,成体神经祖细胞在含EGF/bFGF/supplement的选择性培养基中,以神经球(Neurosphere)培养法,能成功地进行原代和传代培养,并呈神经干／祖细胞特异性标记Nestin阳性。另一方面,BrdU注射4h后能成功插入具增殖活性的神经祖细胞中,通过免疫组织荧光被检测到。