本文關鍵詞：伏隔核GABA能神經(jīng)元對可卡因環(huán)境相關記憶的調(diào)控作用及其神經(jīng)環(huán)路機制研究　出處：《復旦大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：伏隔核(Nucleus accumbens, NAc)是成癮性藥物的主要調(diào)控腦區(qū),由95%的GABA能中間棘神經(jīng)元(medium spiny neurons, MSNs)組成,因表達不同的D1和D2多巴胺受體分為D1+和D2+MSNs。D1+MSNs和D2+MSNs都是投射神經(jīng)元,D1+和D2+MSNs都投射到腹側蒼白球(Ventral pallidum,VP),同時D1+MSNs也直接投射到黑質(zhì)(substantia nigra, SNr)和腹側被蓋區(qū)(ventral tegmental area, VTA)等中腦相關腦區(qū)。D1+MSNs和D2+MSNs及其神經(jīng)元投射腦區(qū)在獎賞和厭惡性學習都起到關鍵性作用,因此研究NAc GABA能神經(jīng)元在藥物獎賞相關環(huán)境記憶表達中的作用及解析該過程中NAc GABA神經(jīng)元和其投射的下游腦區(qū)神經(jīng)元活性改變,對探索藥物環(huán)境相關線索誘發(fā)的動機行為表達非常重要。光遺傳學技術是通過結合組織和細胞特異性表達光敏蛋白即視蛋白和先進的光學方法來影響,記錄和控制特異性細胞活性的方法。與傳統(tǒng)的神經(jīng)系統(tǒng)研究方法如電生理技術、神經(jīng)藥理學方法相比,這一方法具有更高的空間選擇性、特異性,和時間上的精確性。利用光遺傳學技術可以準確、可逆地在自由活動的實驗動物中對大腦相關核團特異神經(jīng)元活性和神經(jīng)環(huán)路進行實時操控,為獎賞行為的神經(jīng)環(huán)路機制研究帶來突破性進展。研究NAc GABA能神經(jīng)元在藥物獎賞相關環(huán)境記憶表達中的作用及神經(jīng)機制,就需要利用光遺傳學技術在獎賞環(huán)境相關記憶行為中對小鼠NAc GABA能神經(jīng)元進行實時在體操控來進行研究。本論文利用囊泡氨基丁酸轉運體(vesicular GABA transporter, VGAT)驅(qū)動表達光敏蛋白ChR2(H134R)和EYFP融合蛋白的VGAT-ChR2(H134R)-EYFP小鼠進行研究,發(fā)現(xiàn)該小鼠伏隔核有適量ChR2(H134R)-EYFP表達,并且伏隔核表達了ChR2(H134R)-EYFP的神經(jīng)元都和GABA能神經(jīng)元標記物谷氨酸脫羧酶(Glutamate decarboxylase 67, GAD67)有共定位,表明NAc這些表達ChR2(H134R)-EYFP的神經(jīng)元是GABA能神經(jīng)元。給予一系列1秒和2分鐘波長為473nm的激光,引起VGAT-ChR2(H134R)-EYFP小鼠NAc腦區(qū)GABA能神經(jīng)元產(chǎn)生持續(xù)性動作電位,表明VGAT-ChR2(H134R)-EYFP小鼠表達光敏蛋白ChR2(H134R)-EYFP的GABA能神經(jīng)元能被波長為473nm的激光激活。這些實驗結果證明光遺傳學能實時特異性操控VGAT-ChR2(H134R)-EYFP小鼠伏隔核GABA能神經(jīng)元活性。在建立光遺傳技術操控小鼠行為學基礎上,利用可卡因條件位置性偏愛(CPP)行為模型對NAc GABA能神經(jīng)元在可卡因環(huán)境相關記憶表達中的調(diào)控作用進行研究。WT對照小組和VGAT-ChR2(H134)-EYFP小鼠經(jīng)過可卡因條件性位置偏愛訓練后,第4天檢測其CPP表達。發(fā)現(xiàn)不給予激光時兩者對可卡因給藥側有明顯的偏愛,表明兩者的可卡因相關環(huán)境記憶都可以表達。但是緊接著光刺激VGAT-ChR2(H134)-EYFP小鼠雙側NAc腦區(qū)抑制VGAT-ChR2(H134)-EYFP小鼠條件性位置偏愛表達,而對WT小鼠無影響,表明光激活NAcGABA能神經(jīng)元能迅速抑制可卡因環(huán)境相關記憶的表達。已經(jīng)形成條件性位置偏愛的VG AT-ChR2(H134)-EYFP小鼠,光激活其雙側NAc GABA能神經(jīng)元能瞬時抑制VGAT-ChR2(H134)-EYFP小鼠可卡因誘導的CPP表達,24小時后再次檢測可卡因CPP,發(fā)現(xiàn)VGAT-ChR2(H134)-EYFP和WT小鼠表現(xiàn)出相同的可卡因CPP。這些實驗結果證明了光激活NAc GABA能神經(jīng)元抑制可卡因環(huán)境相關記憶的表達是瞬時并且可逆的。光激活VGAT-ChR2 (H134)-EYFP小鼠NAc GABA神經(jīng)元可減弱可卡因行為敏化的表達,表明NAc GABA能神經(jīng)元激活可抑制對可卡因的敏感性。以上這些實驗結果表明NAc GABA能神經(jīng)元激活抑制了可卡因及其環(huán)境相關線索誘發(fā)的動機行為表達。我們進一步利用免疫熒光方法研究NAc GABA能神經(jīng)元及其投射腦區(qū)在可卡因環(huán)境相關記憶中的神經(jīng)元活性改變,解析可卡因環(huán)境相關記憶信息是如何提取與整合的�？煽ㄒ駽PP表達過程中光激活VGAT-ChR2(H134)-EYFP小鼠NAcGABA能神經(jīng)元顯著抑制VP腦區(qū)的神經(jīng)元活性,而對SNr和VTA神經(jīng)元活性無影響。這些實驗結果表明NAc GABA能投射神經(jīng)元抑制了VP腦區(qū)神經(jīng)元活性,且負性調(diào)控可卡因環(huán)境相關線索誘發(fā)的動機行為表達。綜上所述,本研究首次發(fā)現(xiàn)光激活NAc GABA能神經(jīng)元可短暫且可逆性抑制可卡因環(huán)境相關記憶的表達；光激活NAc GABA能神經(jīng)元可減弱可卡因行為敏化表達；激活NAc GABA能神經(jīng)元可能通過下調(diào)VP神經(jīng)元活性來抑制可卡因環(huán)境相關記憶的表達。本研究表明NAc GABA能神經(jīng)元在藥物環(huán)境相關記憶中發(fā)揮重要作用,可能是干預藥物環(huán)境相關線索誘發(fā)的動機行為的藥物靶點。
【學位授予單位】：復旦大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R749.61

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