本文選題：LTP + LTD��； 參考：《山東大學(xué)》2008年博士論文

【摘要】： 學(xué)習(xí)與記憶是動(dòng)物和人賴以生存不可缺少的重要腦功能。學(xué)習(xí)是指獲得外界信息的過(guò)程,記憶是將獲得的信息儲(chǔ)存和讀出的神經(jīng)過(guò)程。眾多研究顯示,中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的突觸可塑性與學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān),是學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)之一。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的突觸可塑性調(diào)節(jié)主要有兩種模式:長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(long termpotentiation;LTP)和長(zhǎng)時(shí)程減弱(long term depression;LTD)。一般認(rèn)為,在研究較為徹底的海馬CA1部位,NMDA受體激活后導(dǎo)致的突觸后AMPA受體的運(yùn)輸(分泌與內(nèi)吞)是LTP和LTD誘導(dǎo)表達(dá)的主要機(jī)制。 近期研究發(fā)現(xiàn)LTP和LTD現(xiàn)象也存在于丘腦-杏仁外側(cè)核通路,被認(rèn)為對(duì)和恐懼情緒反應(yīng)有關(guān)的學(xué)習(xí)與記憶的突觸可塑性調(diào)節(jié)過(guò)程有重要作用。但其具體的內(nèi)在機(jī)制目前尚不清楚。因此本課題在杏仁核部位對(duì)作為腦內(nèi)突觸可塑性模式的LTP和LTD的神經(jīng)和細(xì)胞分子機(jī)制及其與學(xué)習(xí)記憶的相關(guān)性進(jìn)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-杏仁外側(cè)核傳入纖維通路所誘導(dǎo)的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(LTP)和長(zhǎng)時(shí)程減弱(LTD)現(xiàn)象,并觀察了不同NMDA受體亞基在誘導(dǎo)中的作用;第二部分研究了突觸后AMPA受體的運(yùn)輸是否參與杏仁外側(cè)核部位LTP和LTD的誘導(dǎo)表達(dá)。 一、NMDA受體在杏仁外側(cè)核突觸可塑性調(diào)節(jié)中的作用 本部分研究中,用經(jīng)典的電刺激方法在大鼠腦薄片的丘腦-杏仁外側(cè)核傳入通路誘導(dǎo)LTP和LTD,在杏仁外側(cè)核區(qū)記錄興奮性突觸后電流EPSC。為了進(jìn)一步確定大鼠杏仁外側(cè)核區(qū)LTP/LTD與NMDA受體之間的關(guān)系,在電刺激誘導(dǎo)LTP/LTD前,用腦薄片灌流液內(nèi)給藥的方法進(jìn)行不同的競(jìng)爭(zhēng)性NMDA受體拮抗劑的預(yù)處理,并觀察此種拮抗劑是否影響了LTP/LTD的誘導(dǎo),以確定LTP/LTD誘導(dǎo)發(fā)生的受體依賴性過(guò)程。 杏仁外側(cè)核(LA)直接接受來(lái)自丘腦和皮層的輸入,而杏仁核中的神經(jīng)可塑性調(diào)節(jié)主要發(fā)生在丘腦-LA通路,因此大量關(guān)于恐懼記憶形成的細(xì)胞和分子機(jī)制的研究都集中在這一環(huán)路上。在本實(shí)驗(yàn)中,高頻電刺激(HFS:串長(zhǎng):100;頻率:100 Hz;連續(xù)刺激3次,串間隔20s)和配對(duì)高頻電刺激(pairing:串長(zhǎng):200;頻率:2Hz;突觸后膜電壓鉗制在-5 mv)丘腦-杏仁外側(cè)核傳入纖維通路,均能在杏仁外側(cè)核錐體神經(jīng)元誘導(dǎo)出穩(wěn)定的LTP,主要表現(xiàn)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(LFS:串長(zhǎng):900;頻率:1 Hz)和配對(duì)低頻電刺激(pairing:串長(zhǎng):480;頻率:1 Hz;突觸后膜電壓鉗制在-50 mv)丘腦-杏仁外側(cè)核傳入纖維通路,則均能在杏仁外側(cè)核部位誘導(dǎo)出穩(wěn)定的LTD,主要表現(xiàn)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(glutamate receptor,GluR)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)受體。其中,NMDA受體在突觸可塑性調(diào)節(jié)中發(fā)揮的重要作用近年愈來(lái)愈被重視。本實(shí)驗(yàn)將NMDA受體抑制劑D-APV(50uM)加入杏仁核腦薄片的灌流液,預(yù)處理20-30分鐘后以與對(duì)照組相同參數(shù)的電刺激分別誘導(dǎo)LTP和LTD,則LTP和LTD現(xiàn)象均不能被誘導(dǎo)發(fā)生;用NR2A亞基抑制劑NVP-AAM077(0.4uM)預(yù)處理腦薄片,則LTP的誘導(dǎo)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(yù)處理腦薄片,則LTP可被正常誘導(dǎo),但LTD的誘導(dǎo)被阻斷。以上結(jié)果提示杏仁外側(cè)核部位的突觸可塑性調(diào)節(jié)主要為NMDA受體依賴性的突觸過(guò)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(yùn)輸參與杏仁外側(cè)核的突觸可塑性調(diào)節(jié)過(guò)程 本部分實(shí)驗(yàn)采用腦片電生理方法觀察丘腦-杏仁外側(cè)核傳入通路上LTP誘導(dǎo)表達(dá)過(guò)程中與膜融合有關(guān)的囊泡內(nèi)受體分泌過(guò)程,以及AMPA受體的調(diào)節(jié)性內(nèi)吞過(guò)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)在杏仁外側(cè)核腦薄片上測(cè)定AMPA受體的細(xì)胞表面表達(dá)量,以觀察AMPA受體的運(yùn)輸是否參與杏仁外側(cè)核部位LTP和LTD的誘導(dǎo)表達(dá)。 中樞神經(jīng)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(dǎo)。而突觸傳遞效率的改變主要取決于突觸前膜的神經(jīng)遞質(zhì)釋放量和聚集在突觸后膜的相應(yīng)受體數(shù)目。目前認(rèn)為對(duì)突觸后膜上的AMPA受體數(shù)目進(jìn)行調(diào)控是導(dǎo)致突觸可塑性發(fā)生的有效途徑。在突觸后部位利用神經(jīng)毒素TeTx(含200nM TeTx的細(xì)胞內(nèi)液充灌記錄微電極)阻斷VAMP蛋白介導(dǎo)的囊泡受體的分泌過(guò)程,則LTP的表達(dá)被抑制;同樣,在突觸后部位利用干擾肽GluR2_(3Y)(含100μg/mlGluR2_(3Y)的細(xì)胞內(nèi)液充灌記錄微電極)特異性阻斷AMPA受體的內(nèi)吞過(guò)程,則LTD的表達(dá)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(cè)定在杏仁外側(cè)核部位有效誘導(dǎo)LTP或LTD前后,神經(jīng)元細(xì)胞表面上AMPA受體的表達(dá)。發(fā)現(xiàn)在高頻電刺激誘導(dǎo)LTP后,細(xì)胞膜表面的AMPA受體表達(dá)增加,主要表現(xiàn)為GluR1亞單位表達(dá)明顯增多;低頻電刺激誘導(dǎo)LTD后,細(xì)胞膜表面的AMPA受體表達(dá)減少,主要表現(xiàn)為細(xì)胞膜表面GluR2亞單位的表達(dá)顯著減少。細(xì)胞膜上AMPA受體的數(shù)量在誘導(dǎo)LTP/LTD后短時(shí)間內(nèi)發(fā)生了顯著性變化。提示誘導(dǎo)LTP后可以促進(jìn)AMPA受體由胞內(nèi)遷移至細(xì)胞膜表面(插膜),而誘導(dǎo)LTD后則可以促進(jìn)AMPA受體從細(xì)胞膜表面移入到胞內(nèi)(內(nèi)化)。 本研究證實(shí)長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(LTP)和長(zhǎng)時(shí)程減弱(LTD)現(xiàn)象存在于丘腦-杏仁外側(cè)核通路,它們的誘導(dǎo)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(dǎo)致LTP的形成,含有NR2B亞基的NMDA受體的激活導(dǎo)致LTD的形成,說(shuō)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(cè)核部位這種NMDA受體依賴性的突觸可塑性調(diào)節(jié)過(guò)程需要AMPA受體運(yùn)輸?shù)膮⑴c。膜融合依賴性的AMPA受體分泌過(guò)程參與LTP的誘導(dǎo)表達(dá),有效誘導(dǎo)LTP后伴隨神經(jīng)元細(xì)胞表面AMPA受體的表達(dá)增加;而AMPA受體調(diào)節(jié)性內(nèi)吞過(guò)程參與LTD的誘導(dǎo)表達(dá),有效誘導(dǎo)LTD后伴隨神經(jīng)元表面AMPA受體表達(dá)的減少。以上結(jié)果表明由NMDA受體介導(dǎo)的AMPA受體的插膜和內(nèi)吞過(guò)程分別是杏仁體外側(cè)核LTP、LTD發(fā)生的機(jī)制之一,對(duì)突觸后膜上的AMPA受體數(shù)目進(jìn)行調(diào)控是進(jìn)行突觸可塑性改變的有效途徑,本研究為闡明杏仁外側(cè)核部位突觸可塑性的變化過(guò)程提供了可能的分子機(jī)制。
[Abstract]:Learning and memory are important brain functions that are indispensable to the survival of animals and humans . Learning is the process of obtaining external information . Memory is a neural process to store and read information . Many studies have shown that synaptic plasticity in the central nervous system is closely related to learning and memory , and is one of the neural bases for learning and memory . The synaptic plasticity of the central nervous system is mainly in two modes : long term depression ( LTP ) and long term depression ; LTD . It is generally believed that the transport ( secretion and endocytosis ) of postsynaptic AMPA receptors following activation of NMDA receptors is the primary mechanism for LTP and LTD - induced expression in the more thorough study of the CA1 region of the hippocampus .


In recent studies , it has been found that LTP and LTD are also present in the lateral hypothalamic - almond pathway , which is believed to play an important role in the synaptic plasticity of learning and memory associated with the response to fear .


Effect of NMDA receptor on synaptic plasticity in the lateral nucleus of almond


In order to further determine the relationship between LTP / LTD and NMDA receptor in the lateral nuclear area of the rat , the pre - treatment of NMDA receptor antagonists with different competitive NMDA receptor antagonists was performed before the electrical stimulation induced LTP / LTD , and whether the antagonist influenced LTP / LTD induced the receptor - dependent process induced by LTP / LTD .


In this experiment , high frequency electrical stimulation ( HFS : string length : 100 ; frequency : 100 Hz ; continuous stimulation 3 times , serial interval 20s ) and paired high frequency electrical stimulation ( frequency : 100 Hz ; continuous stimulation 3 times , serial interval 20s ) and paired high frequency electrical stimulation ( stimulus : string length : 480 ; frequency : 1 Hz ; postsynaptic membrane voltage clamp in - 50 mv ) thalamus - almond outer nuclear afferent fiber pathway can induce a stable LTD at the outer nuclear site of almond , which is mainly manifested as the decrease of excitatory postsynaptic current ( EPSC ) amplitude and can be stably maintained for more than 40 - 60 minutes .


In this experiment , NMDA receptor inhibitor D - APV ( 50uM ) was pretreated for 20 - 30 minutes to induce LTP and LTD .


Second , the transport of AMPA receptors is involved in the synaptic plasticity adjustment process of the outside of the almond .


In this part , the cell surface expression level of AMPA receptor was determined by using the method of electrophysiologic method ( EEG ) , and the expression of AMPA receptor was measured by surface protein biotin method ( Surface Biotinylation Assay ) on the outer nuclear brain slices of almond . The expression of AMPA receptor was observed in the expression of LTP and LTD .


It was found that the expression of AMPA receptors on the membrane surface was significantly decreased after induction of LTP by high frequency electrical stimulation .


The activation of NMDA receptors containing NR2B subunit results in the formation of LTP , the activation of NMDA receptor containing NR2B subunit results in the formation of LTP , and the activation of NMDA receptor containing NR2B subunit results in the formation of LTP .

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：R332

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉志強(qiáng);大麻素誘導(dǎo)的VTA DA神經(jīng)元的LTD[D];陜西師范大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：1862098