核呼吸因子(NRF)是一类转录调节因子,通过调节线粒体基因组(mtDNA)、核基因组(nDNA)编码的呼吸链亚基以及线粒体转录因子A (mtTFA)参与神经原的能量代谢。以往研究证实,神经元兴奋性调节NRFs的表达,但目前对于这种兴奋依赖性调节的时间模式及调节机制未见报道。本实验建立了SD乳大鼠大脑皮层神经元体外培养体系,在此基础上,初步研究了KCI引起的核呼吸因子及相关上下游基因的兴奋依赖性表达变化的时间模式;并通过SD大鼠视觉剥夺动物模型,观察了视觉剥夺对大鼠视皮层核呼吸因子表达及线粒体功能的影响。实验采用原代培养的乳大鼠大脑视皮层神经元,施加兴奋性刺激(KCI),于刺激后1h、3h、5h、7h和10h收集细胞,进行RT-PCR检测,观察了神经元内PGC-1、NRFs以及mtTFA基因表达的一系列变化。同时为了验证体外实验结果,我们构建了大鼠视觉发育关键期视觉剥夺模型以降低大鼠视皮层神经元的兴奋性,并于视觉剥夺后6w,检测其视皮层内NRF-1、NRF-2α、NRF-2β的表达水平,并检测视皮层ATP浓度以观测线粒体功能。结果发现,NRFs基因的表达在KCl刺激后各不相同,NRF-1于刺激后3h达高峰,之后表达降低,7h时再次升高达峰值之后出现下降,呈双峰形态;NRF-2α于刺激后持续升高至3h达高峰,经历5h的降低后,再次升高并维持在这一水平;NRF-2β则在7h达到峰值,其余时间点虽有显著升高且表达水平相近,但均低于7h。视觉发育关键期内,进行了视觉剥夺的大鼠,视皮层内NRF-1、NRF-2α、NRF-2β在基因水平表达均较正常发育组明显下降, NRF-1蛋白表达也低于正常发育组。进一步研究发现,视觉剥夺组大鼠视皮层ATP水平较正常发育组明显下降,提示视觉剥夺影响大鼠视皮层线粒体正常功能。