發(fā)布時間：2020-06-24 17:20

【摘要】：為了形成精確的功能性神經(jīng)環(huán)路,在發(fā)育早期形成的大量突觸需要經(jīng)歷一個修剪和刪除的過程,這個過程就叫做突觸刪除。之前的研究發(fā)現(xiàn)突觸刪除是神經(jīng)元活動依賴的過程,但其中具體的分子機制尤其是星形膠質(zhì)細胞在其中的作用并不清楚。星形膠質(zhì)細胞釋放膠質(zhì)遞質(zhì)依賴于胞內(nèi)鈣離子,而胞內(nèi)鈣離子濃度的升高主要來源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)IP3R2介導的鈣庫釋放。因此我們利用IP3R2基因敲除的老鼠選擇性干擾星形膠質(zhì)細胞鈣信號來研究其在突觸刪除中的功能。在小鼠中,丘腦腹后內(nèi)側(cè)核(ventral posteromedial nucleus, VPm)接受來自腦干三叉神經(jīng)主核(principal trigeminal nucleus, Pr5)的投射,傳遞胡須感受的觸覺信息。研究發(fā)現(xiàn)從Pr5-VPm的投射是研究發(fā)育過程中突觸刪除的一個理想腦區(qū)。我們在VPm進行腦片全細胞膜片鉗記錄,發(fā)現(xiàn)在出生后16天時,WT小鼠大多數(shù)VPm神經(jīng)元只接受一個突觸前的輸入,而IP3R2敲除小鼠大多數(shù)VPm神經(jīng)元接受多個突觸前的輸入,說明將星形膠質(zhì)細胞IP3R2敲除后引起突觸刪除的異常。與電生理結(jié)果類似,免疫組化結(jié)果顯示在IP3R2敲除小鼠中突觸前標記物VGluT2的數(shù)目明顯升高。另外,跟WT小鼠相比,IP3R2敲除小鼠腦內(nèi)的ATP水平明顯降低。通過在IP3R2敲除小鼠側(cè)腦室注射ATP后,可以拯救突觸刪除的異常,提示星形膠質(zhì)細胞通過釋放ATP來介導突觸刪除。進一步研究發(fā)現(xiàn),腦室注射非降解形式的ATP即ATPγS也可以拯救突觸刪除異常,但ATP的降解產(chǎn)物腺苷(adenosine)并不能拯救,說明是ATP本身而不是它的降解產(chǎn)物發(fā)揮作用。我們還發(fā)現(xiàn)ATP可能通過作用在突觸前上的P2Y1受體,誘導長時程抑制(long-term depression, LTD)來發(fā)揮作用。最后,我們發(fā)現(xiàn)在P2Y1敲除的小鼠中,發(fā)育過程的突觸刪除也存在異常,而且在腦室注射ATP后并不能拯救。但是在IP3R2敲除的小鼠中,腦室注射P2Y1受體特異的激動劑MRS-2365后,能拯救突觸刪除異常的表型,從而進一步證明星形膠質(zhì)細胞來源的ATP作用在P2Y1受體上介導突觸刪除。綜上所述,我們發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細胞在發(fā)育過程中的突觸刪除中發(fā)揮重要的作用。星形膠質(zhì)細胞通過胞內(nèi)鈣離子依賴的釋放ATP來促進突觸刪除,其中可能的機制是ATP作用在突觸前的P2Y1受體上,誘導該突觸產(chǎn)生LTD,使突觸的電活動變?nèi)?最后導致該突觸被刪除。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R338


本文編號：2728159