發(fā)布時(shí)間：2017-04-01 17:14

  本文關(guān)鍵詞：組胺促覺醒系統(tǒng)對內(nèi)嗅皮層神經(jīng)元活動(dòng)的調(diào)控及空間學(xué)習(xí)記憶的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：空間學(xué)習(xí)記憶是大腦最重要的高級功能之一。系列研究表明,內(nèi)嗅皮層(entorhinal cortex,EC)在空間學(xué)習(xí)記憶過程中扮演著重要的角色。在解剖結(jié)構(gòu)上,EC是海馬-新皮層神經(jīng)環(huán)路的重要節(jié)點(diǎn),是海馬-新皮層的對話“中繼站”。不僅如此,近來發(fā)現(xiàn)EC具有空間記憶相關(guān)的功能神經(jīng)元(網(wǎng)格細(xì)胞及邊界細(xì)胞等),能主動(dòng)參與空間環(huán)境的編碼和空間導(dǎo)航。EC相關(guān)的空間認(rèn)知功能依賴于大腦良好的覺醒狀態(tài)。業(yè)已揭示,組胺系統(tǒng)在維持腦覺醒狀態(tài)具有重要的作用。系列研究顯示,在新皮層組胺通過直接通路或皮層下促覺醒核團(tuán)維系皮層的警覺狀態(tài),進(jìn)而易化空間記憶的編碼。在海馬,組胺能興奮CA1錐體神經(jīng)元和DG的顆粒細(xì)胞;能夠調(diào)控海馬神經(jīng)元集群θ振蕩活動(dòng);并作用于內(nèi)側(cè)隔區(qū)的乙酰膽堿系統(tǒng),引起海馬的乙酰膽堿釋放增加,進(jìn)而間接易化在海馬長時(shí)程增強(qiáng),參與空間認(rèn)知的過程。既然組胺被證實(shí)能夠影響海馬和新皮層興奮性及其相關(guān)認(rèn)知功能。那么,EC作為海馬與新皮層的對話的“中繼站”,是否受到組胺系統(tǒng)的調(diào)控成為了我們的關(guān)注點(diǎn)�；仡櫸墨I(xiàn),EC接受組胺纖維的支配,但其功能尚不清楚。為此,本課題采用形態(tài)學(xué),全細(xì)胞膜片鉗及行為學(xué)檢測技術(shù),旨在從分子、細(xì)胞及行為學(xué)水平上闡明組胺系統(tǒng)在EC的生理功能。在上述基礎(chǔ)上,我們也注意到orexins系統(tǒng)也參與覺醒的發(fā)生和維持。近年來,orexins也被報(bào)道能調(diào)控海馬及前額葉神經(jīng)元的活動(dòng)及突觸傳遞,并參與大鼠的空間學(xué)習(xí)。既然EC與空間認(rèn)知高度相關(guān)。那么我們感興趣的是,orexins是否同組胺系統(tǒng)一樣,也支配并調(diào)制EC。為此,在探討組胺對EC調(diào)制的同時(shí),本課題也初步地觀察了覺醒肽orexins對EC淺層不同投射神經(jīng)元活動(dòng)的影響。主要結(jié)果如下:1.組胺及覺醒肽orexins能興奮EC淺層投射神經(jīng)元。EC淺層(II/III層)主要投射神經(jīng)元為星狀和錐體神經(jīng)元。兩類神經(jīng)元可通過形態(tài)及電生理特性進(jìn)行區(qū)分。組胺(1-1000μM)顯著引起星狀和錐體神經(jīng)元膜電位發(fā)生去極化,并能誘發(fā)神經(jīng)元放電,組胺的效應(yīng)具有濃度依賴和可逆的特性。同樣,在電壓鉗的模式下,組胺能產(chǎn)生顯著的內(nèi)向電流(n=5,p0.01)。然而,在ec深層組胺(10-1000μm)并不影響其主要投射神經(jīng)元的膜電位(10μm:n=8;p=0.61;100μm:n=10,p=0.22;1mm:n=10,p=0.17)及全細(xì)胞電流(10μm:n=19;p=0.94;100μm:n=12,p=0.07;1mm:n=13,p=0.19)。結(jié)果表明,組胺能特異的增加ec淺層投射神經(jīng)元的興奮性。上述基礎(chǔ)上,本課題也探討了另一覺醒系統(tǒng),即orexins系統(tǒng)對ec淺層投射神經(jīng)元的效應(yīng)。首先記錄ecii層星狀神經(jīng)元,在100nm濃度時(shí),orexin-a顯著引起星狀神經(jīng)元膜電位發(fā)生去極化(n=17;p0.001),并能誘發(fā)內(nèi)向電流(n=5;p0.01),表明覺醒肽orexin-a能興奮星狀投射神經(jīng)元。同樣,orexin引起ecii層(n=9,p0.001)和iii層錐體神經(jīng)元去極化(n=6,p0.001)。在ecii層星狀,錐體神經(jīng)元及iii層錐體神經(jīng)元之間,orexin-a引起的神經(jīng)元去極化無顯著的差異(h2=0.24;p=0.89)。該結(jié)果表明orexin-a也能興奮ec淺層投射神經(jīng)元,且其效應(yīng)無細(xì)胞的特異性。2.組胺通過激活h1rs-pkc通路抑制內(nèi)向整流鉀通道,進(jìn)而產(chǎn)生突觸后效應(yīng)。在acsf灌流h1rs阻斷劑trip后,組胺引起的去極化完全消失(n=5,p0.05),而組胺的突觸后效應(yīng)不受h2rs阻斷劑rani(n=8,p=0.32)或h3rs阻斷劑clob(n=8,p=0.59)的影響。形態(tài)學(xué)顯示,在ec淺層有高豐度的h1rs表達(dá),而突觸后受體h2rs表達(dá)較弱。在ec腦片上灌流pkc阻斷劑bis-ii至少90min后,組胺誘發(fā)的去極化也受到顯著的抑制(n=10,p0.0001)。上述結(jié)果表明,組胺的去極化依賴于h1rs-plc-pkc信號通路。acsf中灌流ttx后,組胺引起的去極化不受影響(n=5,p=0.81)。組胺引起的效應(yīng)也不受離子型谷氨酸和gabaa受體阻斷劑的影響(n=5,p=0.38)。組胺存在情況下,神經(jīng)元的膜電導(dǎo)顯著降低(n=4,p0.05),表明組胺引起的去極化是直接的突觸后效應(yīng)。應(yīng)用緩慢的ramp電壓刺激(-120mv~+50mv,dv/dt=-10mv/s),得到組胺誘導(dǎo)的差異電流。組胺誘導(dǎo)電流具有內(nèi)向整流特性,且平衡電位( 87±1mv)接近k+平衡電位。胞外k+濃度為10mm時(shí),組胺誘導(dǎo)的平衡電位(-59±1mv)又接近k+平衡電位。應(yīng)用鉀離子通道阻斷劑,組胺引起神經(jīng)元去極化能被ba2+(n=6,p0.01)或cs+(n=5,p0.01)完全阻斷。然而,電壓門控鉀通道阻斷劑4ap(n=6,p=0.77)和tea(n=4,p=0.89)不影響組胺誘發(fā)的去極化。該結(jié)果表明,組胺引起的去極化是抑制內(nèi)向整流k+通道所致。3.在ec淺層組胺能夠在突觸前特異的抑制gaba釋放,而對深層的突觸傳遞無明顯效應(yīng)。應(yīng)用全細(xì)胞膜片鉗結(jié)合藥理學(xué)手段,我們分離出ec微小興奮性突觸后電流(miniatureexcitatorypostsynapticcurrents,mepscs)和抑制性突觸后電流(miniatureinhibitorypostsynapticcurrents,mipscs)。在ec淺層投射神經(jīng)元,組胺能抑制mipsc發(fā)生的頻率(n=7,p0.01),而對其幅度無顯著的作用(n=7,p=0.62)。ec淺層投射神經(jīng)元的mepscs頻率和幅度均不受組胺的影響。在ec深層投射神經(jīng)元,組胺對mipscs和mepscs均無顯著的影響,表明組胺區(qū)域特異性地抑制ec淺層gaba的釋放。4.組胺通過激活h3rs抑制vgccs,產(chǎn)生突觸前效應(yīng)。在acsf中灌流組胺阻斷劑,觀察其對組胺抑制gaba釋放效應(yīng)的影響。在h1rs阻斷劑和h2rs阻斷劑存在下,組胺仍能抑制mipscs活動(dòng)(trip:n=6,p0.05;rani:n=7,p0.05)。然而,組胺對gaba釋放的抑制效應(yīng)被h3rs阻斷劑完全阻斷(n=6,p=0.68)。形態(tài)學(xué)結(jié)果顯示,h3rs特異的表達(dá)在ec淺層gaba軸突末梢上,而在深層表達(dá)較少。上述結(jié)果表明,組胺抑制gaba遞質(zhì)釋放是通過激活h3rs所致。acsf灌流電壓門控鈣通道(voltage-gatedcalciumchannels,vgccs)阻斷劑cd2+引起mipscs頻率累積曲線右移(p0.001,k-s檢驗(yàn)),并使mipscs頻率降低到57±6%(p0.01,n=7)。在cd2+存在下,組胺對mipscs的頻率累積曲線及發(fā)生頻率均無明顯作用(n=7,p=0.80),同樣,在無ca2+的條件下,組胺對mipscs發(fā)生頻率也無明顯效應(yīng)(n=5,p=0.65),上述結(jié)果說明組胺對ec淺層mipscs調(diào)制是通過抑制vgccs的活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。5.阻斷ec淺層的h1rs或h3rs引起大鼠的空間學(xué)習(xí)記憶顯著受損,并不影響動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)功能和探索行為。在上述的基礎(chǔ)上,本項(xiàng)目采用morris水迷宮探討ec組胺系統(tǒng)對大鼠空間學(xué)習(xí)的影響。ec淺層給予h1rs阻斷劑(p0.001)或h3rs阻斷劑(p0.01)后,大鼠尋找平臺的潛伏期顯著延長(trip:p0.001;clob:p0.01)。然而,微注射h2rs阻斷劑rani后,大鼠尋找逃生平臺的潛伏期不受影響(p=0.86)。一些非空間學(xué)習(xí)的因素如動(dòng)機(jī),情緒及運(yùn)動(dòng)功能也可影響水迷宮行為測試。為排除非空間因素對水迷宮結(jié)果的影響,我們進(jìn)一步分析了水迷宮中大鼠的游泳速度,事實(shí)上,大鼠游泳速度不受組胺阻斷劑的影響(f4,57=0.99,p=0.42)。同樣,在曠場實(shí)驗(yàn)中,組胺不影響大鼠的運(yùn)動(dòng)總路程(f4,33=0.59,p=0.68)及探索行為(f4,33=0.23,p=0.92)。綜上,ec淺層的組胺信號特異地參與了空間學(xué)習(xí)。6.干預(yù)EC深層組胺系統(tǒng)不影響大鼠的空間認(rèn)知功能,運(yùn)動(dòng)和探索行為。同樣,我們也在EC深層微注射組胺受體的阻斷劑,觀察其對大鼠的空間學(xué)習(xí)的影響。在各處理組間,大鼠尋找平臺的潛伏期并無顯著的差異(F4,44=1.19;P=0.33),且無交互作用(F44,484=0.60;P=0.98)。同樣,大鼠在水迷宮中的運(yùn)動(dòng)速度也無顯著的差別(F4,44=1.38;P=0.26)。EC深層微注射組胺受體阻斷劑不影響大鼠在曠場中的運(yùn)動(dòng)功能(F4,34=0.27;P=0.90)及探索行為(F4,34=0.10;P=0.98),表明在EC深層組胺系統(tǒng)并不調(diào)控大鼠的空間學(xué)習(xí)。上述結(jié)果表明,組胺及orexins能增加EC淺層投射神經(jīng)元的興奮性。其中,組胺的興奮效應(yīng)是通過抑制胞體上內(nèi)向整流鉀通道和突觸前GABA釋放的方式實(shí)現(xiàn)。組胺這種調(diào)節(jié)作用參與了EC淺層所介導(dǎo)的空間學(xué)習(xí)過程。該發(fā)現(xiàn)為覺醒關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)和記憶提供新的神經(jīng)機(jī)制,同樣,也為治療認(rèn)知功能障礙相關(guān)的疾病供了新的思路。
【關(guān)鍵詞】：組胺 內(nèi)嗅皮層 內(nèi)向整流鉀通道 空間記憶 突觸傳遞 覺醒系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：第三軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R338
【目錄】：

• 英文縮寫一覽表4-7
• 英文摘要7-12
• 中文摘要12-16
• 第一章 前言16-18
• 第二章 組胺調(diào)控內(nèi)嗅皮層神經(jīng)元的興奮性及受體-胞內(nèi)信號通路-離子通道機(jī)制18-43
• 2.1 材料和方法19-26
• 2.2 結(jié)果26-40
• 2.3 討論40-43
• 第三章 組胺調(diào)控內(nèi)嗅皮層神經(jīng)元的突觸傳遞及受體-離子通道機(jī)制43-61
• 3.1 材料和方法43-45
• 3.2 結(jié)果45-58
• 3.3 討論58-61
• 第四章 在內(nèi)嗅皮層組胺系統(tǒng)對空間學(xué)習(xí)記憶的影響61-72
• 4.1 材料和方法61-64
• 4.2 結(jié)果64-70
• 4.3 討論70-72
• 全文總結(jié)72-74
• 參考文獻(xiàn)74-90
• 文獻(xiàn)綜述 內(nèi)嗅皮層的結(jié)構(gòu)與功能研究進(jìn)展90-114
• 參考文獻(xiàn)104-114
• 學(xué)習(xí)期間發(fā)表的論文114-116
• 致謝116

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 Yanping Cun;Lin Tang;Jie Yan;Chao He;Yang Li;Zhian Hu;Jianxia Xia;;Orexin A attenuates the sleep-promoting effect of adenosine in the lateral hypothalamus of rats[J];Neuroscience Bulletin;2014年05期

  本文關(guān)鍵詞：組胺促覺醒系統(tǒng)對內(nèi)嗅皮層神經(jīng)元活動(dòng)的調(diào)控及空間學(xué)習(xí)記憶的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：281001