小脑平行纤维—浦肯野细胞突触长时程增强机制的研究
发布时间：2020-07-13 10:21
【摘要】：小脑平行纤维-浦肯野细胞(parallel fiber-Purkinje cell, PF-PC)突触上的长时程抑制(long-term depression, LTD)和长时程增强(long-term potentiation, LTP)在运动学习(motor learning)中起重要作用。根据不同的刺激频率,在PF-PC突触上存在两种形式的LTP。4-8Hz的刺激频率诱导的LTP是突触前表达的,这一过程是由突触前的环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP)信号通路介导的。而1Hz、5分钟的平行纤维刺激诱导的LTP (1Hz LTP)是突触后表达的,这一过程需要突触后钙离子(Ca2+)、磷酸酶(phosphatases)和一氧化氮(nitric oxide, NO)的参与,但是缺乏一个将这几个信号分子联系起来的信号通路,所以目前为止介导1Hz LTP的分子机制还不是很清楚。虽然脂质信号通路参与多种生物学过程,但是其在突触机制中发挥的作用越来越明显。我们的实验结果表明突触后的胞质磷脂酶α (cytosolic phospholipaseA2α, cPLA2α)-花生四烯酸(arachidonic acid,AA)信号通路和突触前的内大麻素受体1(endocannabinoid receptors1, CB1R)共同介导了1HzLTP。利用小脑脑片膜片钳记录的实验方法,我们发现在cPLA2α敲除小鼠小脑脑片上1Hz LTP被阻断。而1Hz的平行纤维刺激及cPLA2α的下游产物AA的共同作用能有效逆转被阻断的LTP。此外,2-花生四烯酸甘油(2-arachidonoylglycerol,2-AG)的特异性水解酶及CBlR拮抗剂抑制了I HzLTP。这证明2-AG及其突触前受体CB1R也参与了1Hz LTP的诱导过程。我们利用NO电极检测了培养的颗粒细胞及平行纤维末端NO的释放量。实验结果提示,平行纤维末端突触前CB1R的激活诱导了NOS的活性增加从而促进了NO的释放。1Hz的平行纤维刺激诱导相对少量的NO释放,而100Hz的平行纤维刺激激活大量的NO释放。因此,不同于经典的突触后表达的突触可塑性,我们证明了1Hz LTP的诱导需要突触前和突触后信号通路的共同作用。另外,NO的释放量决定了平行纤维-浦肯野细胞突触的增强(LTP)与减弱(LTD)。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R338
【图文】：
实验结果显示在1 Hz LTP诱导前后PPF比值没有发生显著性改变（图3.1.1C),这表明在1 Hz、5分钟的诱导程序下，突触前的递质释放没有受影响，间接证明1 Hz LTP是突触后表达的，这一结果与之前的文献报道(Lev-Ram et al., 2002;Coesmans et al, 2004; Belmeguenai and Hansel, 2005)是一致的。
MAGL阻断了 1 Hz LTP的诱导，但FAAH实验组诱导后EPSC幅值没有显著性变化(图3.3.1A，B)o两组实验PPF比值在诱导前后都没有显著性变化（图3.3.1C)。这一实验结果表明2-AG参与了 1 Hz LTP的诱导。An MAGL FAAHWWbaseline / V\ // jt = 38min^ baseline J」100pAt = 38min>^ 25 msB " MAGL/FAAH160-] MAGL/FAAH 2.0-) ； — Iz 1: _____f o ‘ fI 80- ￡ .FAAH I ?FAAH洛 6々丁，广i ,,,., :7, I ：，‘-10 0 10 20 30 40 -''O 0 10 20 30 40Time (min) Time (min)图3.3.1 2-AG参与了 1 Hz LTP的诱导A.对照小鼠在5 min @ 1 Hz平行纤维刺激条件下，电极内液中分布加入MAGL和FAAH。诱导前（baseline,黑色）与诱导后（t=38min,灰色）的PF-EPSCs反应。FAAH组诱导后EPSC幅值明显增强，但MAGL组EPSC幅值在诱导后没有显著性改变。B. MAGL组和FAAH组LTP诱导过程中EPSC1标准化幅值变化。每个圆点是三个连续EPSC幅值的平均值。MAGL组EPSC1幅值在诱导后没有显著性改变(t=38 min, 97+5%； n=13, >0.05)。FAAH 组 EPSCl 幅值在诱导后显著性增强（t=38min，138土6o/o; n=14, **/?〈0.01)。C. LTP诱导过程中与B图相对应的PPF比值变化。大麻素受体1 (cannbinoidreceptor 1，CB1R)作为2-AG的受体
图 3.3.2 CBIR 介导 了 1 Hz LTPA.野生小鼠在5 min @ 1 Hz刺激同时外加AM251的条件下，诱导前（baseline)与诱导后（t=38min)的PF-EPSCs反应。B.与A图对应的LTP诱导过程中EPSC1标准化幅值变化。每个圆点是三个连续
本文编号：2753332
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R338
【图文】：
实验结果显示在1 Hz LTP诱导前后PPF比值没有发生显著性改变（图3.1.1C),这表明在1 Hz、5分钟的诱导程序下，突触前的递质释放没有受影响，间接证明1 Hz LTP是突触后表达的，这一结果与之前的文献报道(Lev-Ram et al., 2002;Coesmans et al, 2004; Belmeguenai and Hansel, 2005)是一致的。
MAGL阻断了 1 Hz LTP的诱导，但FAAH实验组诱导后EPSC幅值没有显著性变化(图3.3.1A，B)o两组实验PPF比值在诱导前后都没有显著性变化（图3.3.1C)。这一实验结果表明2-AG参与了 1 Hz LTP的诱导。An MAGL FAAHWWbaseline / V\ // jt = 38min^ baseline J」100pAt = 38min>^ 25 msB " MAGL/FAAH160-] MAGL/FAAH 2.0-) ； — Iz 1: _____f o ‘ fI 80- ￡ .FAAH I ?FAAH洛 6々丁，广i ,,,., :7, I ：，‘-10 0 10 20 30 40 -''O 0 10 20 30 40Time (min) Time (min)图3.3.1 2-AG参与了 1 Hz LTP的诱导A.对照小鼠在5 min @ 1 Hz平行纤维刺激条件下，电极内液中分布加入MAGL和FAAH。诱导前（baseline,黑色）与诱导后（t=38min,灰色）的PF-EPSCs反应。FAAH组诱导后EPSC幅值明显增强，但MAGL组EPSC幅值在诱导后没有显著性改变。B. MAGL组和FAAH组LTP诱导过程中EPSC1标准化幅值变化。每个圆点是三个连续EPSC幅值的平均值。MAGL组EPSC1幅值在诱导后没有显著性改变(t=38 min, 97+5%； n=13, >0.05)。FAAH 组 EPSCl 幅值在诱导后显著性增强（t=38min，138土6o/o; n=14, **/?〈0.01)。C. LTP诱导过程中与B图相对应的PPF比值变化。大麻素受体1 (cannbinoidreceptor 1，CB1R)作为2-AG的受体
图 3.3.2 CBIR 介导 了 1 Hz LTPA.野生小鼠在5 min @ 1 Hz刺激同时外加AM251的条件下，诱导前（baseline)与诱导后（t=38min)的PF-EPSCs反应。B.与A图对应的LTP诱导过程中EPSC1标准化幅值变化。每个圆点是三个连续
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本文编号：2753332
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