胞內(nèi)鈣離子參與脊髓背角傷害性神經(jīng)元突觸可塑性變化的細胞和分子機制.pdf

1、海馬神經(jīng)元突觸傳遞長時程增強(LTP)是中樞可塑性的表現(xiàn)，被認為是學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)。外周傷害性刺激也可誘發(fā)類似海馬LTP的脊髓背角神經(jīng)元的可塑性變化，可能是痛覺中樞敏感化的基礎(chǔ)。近年來的研究表明，胞內(nèi)Ca2+及其介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑參與傷害性信息傳遞及神經(jīng)元突觸可塑性變化。本研究旨在探討胞內(nèi)Ca2+是否參與傷害性刺激誘發(fā)脊髓背角神經(jīng)元反應(yīng)的LTP。以強直刺激坐骨神經(jīng)誘發(fā)脊髓背角場電位C反應(yīng)LTP為指標，觀察胞內(nèi)Ca2+及其介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

2、途徑在脊髓LTP不同時相的作用，進一步探討脊髓LTP與中樞敏化的關(guān)系，從而揭示痛覺過敏及痛“記憶”的脊髓機制。 1.Ryanodine敏感的胞內(nèi)鈣庫參與脊髓背角傷害性反應(yīng)的可塑性變化(1)電生理學(xué)實驗顯示，在強直刺激坐骨神經(jīng)前30min，鞘內(nèi)注射Ryanodine阻斷Ryanodine受體(RyR)，可劑量依賴性地抑制脊髓背角場電位C反應(yīng)LTP的誘導(dǎo)。1mM和0.1mM的Ryanodine完全阻斷LTP的產(chǎn)生，0.01mM的R

3、yanodine部分阻斷LTP的產(chǎn)生，0.001mM的Ryanodine不影響脊髓LTP的產(chǎn)生。 (2)預(yù)先給予L-型Ca2+通道的激動劑BAYK8644(0.5mM，10μl，i.t.)或RyR內(nèi)源性激動劑環(huán)化二磷酸腺苷核糖(cADPR，0.1mM，10μl，i.t.)可完全翻轉(zhuǎn)Ryanodine(0.1mM，10μl，i.t.)對脊髓LTP誘導(dǎo)的抑制作用。表明Ryanodine抑制脊髓LTP產(chǎn)生是由于藥物本身的特異性作用而

4、非實驗因素的影響，并進一步說明Ryanodine敏感的胞內(nèi)鈣庫參與脊髓背角場電位C反應(yīng)LTP的形成。 (3)除介導(dǎo)脊髓LTP的形成外，Ryanodine是否也參與其維持過程?在強直刺激坐骨神經(jīng)后1h和3h(即LTP維持的早時相和晚時相)分別給予Ryanodine(0.1mM，10μl，i.t.)，對脊髓背角場電位C反應(yīng)LTP均無影響，提示Ryanodine敏感的胞內(nèi)鈣庫對脊髓LTP的維持不起主要作用。 2.脊髓場電位

5、C反應(yīng)LTP的產(chǎn)生伴有細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)和cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)的磷酸化 為進一步探討胞內(nèi)鈣信號介導(dǎo)脊髓場電位C反應(yīng)LTP形成的分子機制，我們首先觀察了脊髓LTP的形成是否伴有ERK和CREB的激活。ERK是有絲分裂原激活的蛋白激酶(MAPK)家族的成員之一，它的激活可導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子CREB的磷酸化，參與長時記憶的形成和脊髓中樞敏化過程。免疫熒光組織化學(xué)結(jié)果顯示： (1)強直電刺激單側(cè)坐骨神經(jīng)后

6、5min，大鼠刺激同側(cè)脊髓背角淺層ERK磷酸化水平達峰值，1h后仍高于正常組及假手術(shù)組大鼠；3小時恢復(fù)正常。對側(cè)脊髓背角淺層內(nèi)磷酸化的ERK(pERK)與正常大鼠及假手術(shù)大鼠無顯著差別。 (2)雖單側(cè)坐骨神經(jīng)強直刺激，大鼠雙側(cè)脊髓背角淺層磷酸化的CREB(pCREB)表達明顯增加，其高峰出現(xiàn)在刺激后1h，持續(xù)到3h仍有較高表達，同側(cè)和對側(cè)脊髓背角淺層pCREB的表達沒有顯著差異。 結(jié)果提示，大鼠脊髓背角淺層內(nèi)的ERK