AMPA受體運輸在杏仁外側核NMDA受體依賴性的突觸可塑性調節(jié)中的作用.pdf

1、學習與記憶是動物和人賴以生存不可缺少的重要腦功能。學習是指獲得外界信息的過程，記憶是將獲得的信息儲存和讀出的神經過程。眾多研究顯示，中樞神經系統(tǒng)內的突觸可塑性與學習記憶密切相關，是學習記憶的神經基礎之一。中樞神經系統(tǒng)的突觸可塑性調節(jié)主要有兩種模式：長時程增強(LTP)和長時程減弱(LTD)。一般認為，在研究較為徹底的海馬CA1部位，NMDA受體激活后導致的突觸后AMPA受體的運輸(分泌與內吞)是LTP和LTD誘導表達的主要機制。近期研究

2、發(fā)現LTP和LTD現象也存在于丘腦一杏仁外側核通路，被認為對和恐懼情緒反應有關的學習與記憶的突觸可塑性調節(jié)過程有重要作用。但其具體的內在機制目前尚不清楚。因此本課題在杏仁核部位對作為腦內突觸可塑性模式的LTP和LTD的神經和細胞分子機制及其與學習記憶的相關性進行了深入系統(tǒng)的研究。第一部分研究了不同模式電刺激丘腦一杏仁外側核傳入纖維通路所誘導的長時程增強(LTP)和長時程減弱(LTD)現象，并觀察了不同NMDA受體亞基在誘導中的作用；第二

3、部分研究了突觸后AMPA受體的運輸是否參與杏仁外側核部位LTP和LTD的誘導表達。 一、NMDA受體在杏仁外側核突觸可塑性調節(jié)中的作用本部分研究中，用經典的電刺激方法在大鼠腦薄片的丘腦-杏仁外側核傳入通路誘導LTP和LTD，在杏仁外側核區(qū)記錄興奮性突觸后電流EPSC。為了進一步確定大鼠杏仁外側核區(qū)LTP/LTD與NMDA受體之間的關系，在電刺激誘導LTP/LTD前，用腦薄片灌流液內給藥的方法進行不同的競爭性NMDA受體拮抗劑的預

4、處理，并觀察此種拮抗劑是否影響了LTP/LTD的誘導，以確定LTP/LTD誘導發(fā)生的受體依賴性過程。杏仁外側核(LA)直接接受來自丘腦和皮層的輸入，而杏仁核中的神經可塑性調節(jié)主要發(fā)生在丘腦-LA通路，因此大量關于恐懼記憶形成的細胞和分子機制的研究都集中在這一環(huán)路上。在本實驗中，高頻電刺激(HFS：串長：100；頻率：100Hz；連續(xù)刺激3次，串間隔20s)和配對高頻電刺激丘腦-杏仁外側核傳入纖維通路，均能在杏仁外側核錐體神經元誘導出穩(wěn)定

5、的LTP，主要表現為興奮性突觸后電流(EPSC)幅度的增加，并可穩(wěn)定的維持40-60分鐘以上。而低頻電刺激和配對低頻電刺激丘腦-杏仁外側核傳入纖維通路，則均能在杏仁外側核部位誘導出穩(wěn)定的LTD，主要表現為興奮性突觸后電流(EPSC)幅度的減小，并可穩(wěn)定的維持40-60分鐘以上。谷氨酸受體(GluR)是中樞神經系統(tǒng)內主要的興奮性神經遞質受體。其中，NMDA受體在突觸可塑性調節(jié)中發(fā)揮的重要作用近年愈來愈被重視。本實驗將NMDA受體抑制劑D-

6、APV(50uM)加入杏仁核腦薄片的灌流液，預處理20-30分鐘后以與對照組相同參數的電刺激分別誘導LTP和LTD，則LTP和LTD現象均不能被誘導發(fā)生；用NR2A亞基抑制劑NVP-AAM077(0.4uM)預處理腦薄片，則LTP的誘導被阻斷，LTD可正常發(fā)生；而用NR2B亞基抑制劑Ro25-6981(3uM)和Ifenprodil(10uM)預處理腦薄片，則LTP可被正常誘導，但LTD的誘導被阻斷。以上結果提示杏仁外側核部位的突觸可塑

7、性調節(jié)主要為NMDA受體依賴性的突觸過程，不同亞基組成的NMDA受體在決定大鼠杏仁核部位突觸可塑性的極性方面具有重要作用。 二、AMPA受體的運輸參與杏仁外側核的突觸可塑性調節(jié)過程本部分實驗采用腦片電生理方法觀察丘腦-杏仁外側核傳入通路上LTP誘導表達過程中與膜融合有關的囊泡內受體分泌過程，以及AMPA受體的調節(jié)性內吞過程與LTD之間的特異性聯(lián)系。并使用表面蛋白生物素分析方法(SurfaceBiotinylation Assay

8、)在杏仁外側核腦薄片上測定AMPA受體的細胞表面表達量，以觀察AMPA受體的運輸是否參與杏仁外側核部位LTP和LTD的誘導表達。中樞神經系統(tǒng)的興奮性突觸傳遞主要由谷氨酸受體：AMPA受體和NMDA受體介導。而突觸傳遞效率的改變主要取決于突觸前膜的神經遞質釋放量和聚集在突觸后膜的相應受體數目。目前認為對突觸后膜上的AMPA受體數目進行調控是導致突觸可塑性發(fā)生的有效途徑。在突觸后部位利用神經毒素TeTx(含200nM TeTx的細胞內液充灌

9、記錄微電極)阻斷VAMP蛋白介導的囊泡受體的分泌過程，則LTP的表達被抑制；同樣，在突觸后部位利用干擾肽GluR23y(含100μg/mlGluR23Y的細胞內液充灌記錄微電極)特異性阻斷AMPA受體的內吞過程，則LTD的表達被阻斷。利用表面蛋白生物素分析、免疫沉淀和免疫印跡等方法測定在杏仁外側核部位有效誘導LTP或LTD前后，神經元細胞表面上AMPA受體的表達。發(fā)現在高頻電刺激誘導LTP后，細胞膜表面的AMPA受體表達增加，主要表現為

10、GluRl亞單位表達明顯增多；低頻電刺激誘導LTD后，細胞膜表面的AMPA受體表達減少，主要表現為細胞膜表面GluR2亞單位的表達顯著減少。細胞膜上AMPA受體的數量在誘導LTP/LTD后短時間內發(fā)生了顯著性變化。提示誘導LTP后可以促進AMPA受體由胞內遷移至細胞膜表面(插膜)，而誘導LTD后則可以促進AMPA受體從細胞膜表面移入到胞內(內化)。 本研究證實長時程增強(LTP)和長時程減弱(LTD)現象存在于丘腦-杏仁外側核通

11、路，它們的誘導發(fā)生均需要NMDA受體的參與。含有NR2A亞基的NMDA受體的激活導致LTP的形成，含有NR2B亞基的NMDA受體的激活導致LTD的形成，說明不同亞基組成的NMDA受體在決定大鼠杏仁核部位突觸可塑性的極性方面具有重要作用。而杏仁外側核部位這種NMDA受體依賴性的突觸可塑性調節(jié)過程需要AMPA受體運輸的參與。膜融合依賴性的AMPA受體分泌過程參與LTP的誘導表達，有效誘導LTP后伴隨神經元細胞表面AMPA受體的表達增加；而A