氣體信號分子對邊緣系統(tǒng)介導(dǎo)的大鼠記憶功能的影響及機(jī)制.pdf

1、第一部分氣體信號分子NO對可卡因戒斷所致的大鼠成癮記憶的影響及機(jī)制
　　目的:一氧化氮(NO)作為一種內(nèi)源性氣體信號分子,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮廣泛的生物學(xué)效應(yīng)。有研究報道NO參與可卡因等藥物成癮的形成過程。然而,NO是否也在可卡因成癮的戒斷行為中發(fā)揮重要作用則尚未見報道。近年來的研究發(fā)現(xiàn),可卡因成癮戒斷會導(dǎo)致伏隔核(NAc)區(qū)突觸表面的α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic a

2、cid受體(AMPA受體)受體表達(dá)上調(diào),而這種上調(diào)被認(rèn)為與可卡因的行為敏化的維持有關(guān)。NO可通過其亞硝基化作用調(diào)節(jié)突觸部位AMPA受體的膜表達(dá)。因此,本實(shí)驗研究NO在可卡因成癮戒斷所致大鼠成癮記憶中的作用及其機(jī)制。
　　方法:采用蛋白交聯(lián)的western blotting技術(shù)研究大鼠NAc區(qū)AMPA受體亞基(GluR1和GluR2)在突觸部位的膜表達(dá)情況;采用腦片膜片鉗技術(shù)和場電位記錄方法研究NAc區(qū)AMPA受體電流和LTD的變化

3、情況;采用自發(fā)活動及糖水偏好實(shí)驗觀察可卡因成癮戒斷所致的大鼠行為學(xué)變化。
　　結(jié)果:可卡因戒斷導(dǎo)致大鼠NAc區(qū)突觸部位GluR1和GluR2亞基的蛋白表達(dá)出現(xiàn)不成比例的上調(diào),表現(xiàn)為突觸表面GluR2的表達(dá)相對較少、鈣通透性AMPA受體介導(dǎo)的電流增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),戒斷后NAc區(qū)nNOS的表達(dá)、NO的含量,以及N-ethylmaleimide-sensitive factor(NSF)的亞硝基化水平均有所增加,提示可卡因戒斷所致的

4、NAc突觸表面GluR2亞基表達(dá)相對較少可能是因NSF功能不足所致。外源性使用NO供體可增加戒斷大鼠NAc區(qū)的NSF亞硝基化水平并選擇性上調(diào)突觸部位GluR2的含量,從而恢復(fù)GluR1和GluR2膜表達(dá)平衡及鈣通透性AMPA受體電流。特異性干擾NSF- GluR2結(jié)合的生物肽可阻斷NO的這種效應(yīng),提示NO的作用依賴于NSF與GluR2亞基的結(jié)合。場電位實(shí)驗也證實(shí)NO是通過促進(jìn)NSF亞硝基化并上調(diào)GluR2的膜表達(dá),進(jìn)而逆轉(zhuǎn)戒斷后NAc區(qū)

5、的突觸可塑性變化(長時程抑制,LTD)。另外,外源性給予NO供體和亞硝酸鈉均可通過增加NAc區(qū)NSF與GluR2的結(jié)合能力來阻斷戒斷后大鼠的行為敏化。特異性阻斷NAc區(qū)GluR2亞基內(nèi)化過程也可減輕戒斷大鼠的敏化行為,提示突觸表面GluR2表達(dá)相對不足是行為敏化的重要原因。
　　結(jié)論:可卡因戒斷引起的NAc區(qū)NSF亞硝基化水平和突觸部位GluR2亞基表達(dá)增加是大腦出現(xiàn)的一種內(nèi)源性代償機(jī)制,從而限制機(jī)體對可卡因的長時程異常行為反應(yīng)。

6、靶向性調(diào)控NAc區(qū)NO的生成及NSF的硝基化水平可能是可卡因成癮治療的新策略。
　　第二部分氣體信號分子H2S對大鼠海馬區(qū)介導(dǎo)的學(xué)習(xí)記憶的影響及機(jī)制
　　目的:硫化氫(H2S)是一種內(nèi)源性氣體信號分子,在生物體內(nèi)發(fā)揮著廣泛的生物學(xué)效應(yīng)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的H2S作為一個突觸調(diào)節(jié)分子,具有神經(jīng)保護(hù)作用。近來有研究證實(shí),神經(jīng)退行性疾病(如阿爾茨海默病、帕金森病等)患者或動物大腦H2S含量出現(xiàn)異常。H2S可易化突觸傳遞的長時程增強(qiáng)(LT

7、P),但目前對于H2S與學(xué)習(xí)記憶的關(guān)系則尚未有相關(guān)的報道。本實(shí)驗旨在研究氣體信號分子H2S在大鼠海馬介導(dǎo)的記憶及突觸可塑性形成的作用及機(jī)制。
　　方法:采用亞甲基藍(lán)法檢測大鼠海馬組織H2S含量;條件性恐懼記憶和新事物認(rèn)知實(shí)驗觀察大鼠的認(rèn)知功能;腦片膜片鉗和場電位技術(shù)記錄大鼠海馬區(qū)NMDA受體介導(dǎo)的電流及LTP;Western blotting實(shí)驗研究大鼠海馬與突觸可塑性密切相關(guān)蛋白的表達(dá)水平。
　　結(jié)果:條件性驚恐學(xué)習(xí)訓(xùn)練可

8、明顯增加大鼠海馬區(qū)H2S的含量。H2S合成酶抑制劑可阻斷訓(xùn)練引起的海馬H2S含量增加,并損傷海馬依賴的情景型恐懼記憶。外源性補(bǔ)充H2S可劑量依賴性的增強(qiáng)大鼠情景型恐懼記憶。同樣,抑制內(nèi)源性H2S合成可損傷大鼠海馬依賴的新物體認(rèn)知功能,而外源性H2S可促進(jìn)動物的這種認(rèn)知能力。電生理實(shí)驗發(fā)現(xiàn),H2S選擇性增強(qiáng)海馬區(qū)含NR2A亞基的NMDA受體介導(dǎo)的電流和NMDA受體依賴的海馬LTP;且NR2A特異性阻斷劑可取消H2S對LTP和認(rèn)知功能的增強(qiáng)

9、作用。Western blotting結(jié)果表明H2S的促認(rèn)知作用與PKA、PKC、CaMKII和CREB等信號通路激活有關(guān)。
　　結(jié)論:作為一種內(nèi)源性氣體信號分子,H2S在海馬依賴記憶和突觸可塑性形成過程中扮演著重要角色。該結(jié)果進(jìn)一步加深了我們對H2S生理功能的理解,同時也提示H2S釋放藥物可能是認(rèn)知障礙治療的一種新策略。
　　第三部分氣體信號分子H2S對大鼠杏仁核區(qū)介導(dǎo)的情感記憶的影響及機(jī)制
　　目的:杏仁核是產(chǎn)生、

10、識別和調(diào)節(jié)情緒的關(guān)鍵腦區(qū),控制情感性學(xué)習(xí)及記憶行為。有研究發(fā)現(xiàn),額顳葉退變性疾病和阿爾茨海默病患者可出現(xiàn)杏仁核依賴的情感記憶異常;孤獨(dú)癥患兒的大腦杏仁核也存在功能障礙。因此,研究內(nèi)源性物質(zhì)在杏仁核中的功能具有重要意義。H2S作為一種內(nèi)源性氣體信號分子,在海馬區(qū)扮演著神經(jīng)調(diào)質(zhì)的角色。但其是否也在杏仁核介導(dǎo)的情感記憶行為和突觸可塑性中發(fā)揮重要作用則尚未見相關(guān)報道。
　　方法:采用亞甲基藍(lán)法檢測大鼠腦組織H2S的含量;條件性恐懼記憶和條

11、件性味覺厭惡實(shí)驗觀察H2S對大鼠情感記憶行為的影響;腦片膜片鉗和場電位技術(shù)記錄大鼠杏仁核區(qū)NMDA受體介導(dǎo)的電流及LTP;Western blotting和Golgi染色技術(shù)研究大鼠杏仁核區(qū)突觸結(jié)構(gòu)情況。
　　結(jié)果:線索型恐懼學(xué)習(xí)訓(xùn)練增加大鼠腦組織的H2S含量。外源性給予H2S供體可明顯增強(qiáng)杏仁核介導(dǎo)的線索型恐懼記憶,且這種效應(yīng)在訓(xùn)練后3周仍持續(xù)存在。此外,H2S可減緩恐懼記憶的消散,促進(jìn)恐懼記憶自發(fā)性的恢復(fù)和復(fù)發(fā)。外源性給予H2

12、S也可明顯增強(qiáng)杏仁核依賴的條件性味覺厭惡記憶。免疫組化實(shí)驗發(fā)現(xiàn)H2S合成酶胱硫醚-β-合成酶(CBS)在杏仁核區(qū)有大量表達(dá),杏仁核內(nèi)微量注射CBS抑制劑可損傷大鼠的線索型恐懼記憶。進(jìn)一步實(shí)驗發(fā)現(xiàn),H2S可增加杏仁核區(qū)神經(jīng)元的樹突棘密度,增加CREB活性和BDNF含量,并促進(jìn)NR2B亞基的膜表達(dá)。電生理實(shí)驗發(fā)現(xiàn),H2S可選擇性增強(qiáng)丘腦-杏仁核通路含NR2B亞基的NMDA受體所介導(dǎo)的電流及NMDA受體依賴性LTP。NR2B特異性阻斷劑可取消