水杨酸钠抑制大鼠内膝体神经元去极化反跳的细胞机制

发布时间：2017-10-09 03:31

  本文关键词：水杨酸钠抑制大鼠内膝体神经元去极化反跳的细胞机制

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【摘要】：背景：水杨酸钠作为阿司匹林的主要代谢产物,能够穿过血脑屏障,对包括内膝体在内的听觉中枢,产生直接的影响。水杨酸钠可以稳定可逆地诱发动物耳鸣,所以被广泛用于诱导耳鸣动物模型,以便于耳鸣机制的研究。已有的研究表明,水杨酸钠诱导的耳鸣动物,听觉中枢存在过度兴奋和神经活动过于同步的特点,导致其对于听觉信号的增益增大。内膝体作为听觉丘脑重要的组成部分,对听觉信号传递到皮层具有重要的门控作用,所以内膝体被认为可能参与了耳鸣症状中,听觉中枢增益的增大。撤除神经元的超极化刺激,神经元会立即产生去极化反应,被称之为去极化反跳。去极化反跳作为神经元的一个内在特性,对信号的整合和加工具有重要意义。之前的研究已经表明,在耳鸣情况下,内膝体神经元的神经活动发生了改变,具体地说,水杨酸钠(1.4 mM)对内膝体神经元的去极化反跳具有明显的压抑作用。本研究着重研究内膝体神经元的去极化反跳的调控因素,以及水杨酸钠是如何通过这些调控机制去抑制去极化反跳的产生。方法：在本研究中,运用全细胞电流钳技术,在Wistar大鼠(P15-23)内膝体水平切面脑片中,通过直接的超极化电流方波刺激,诱发产生去极化反跳反应。通过在人工脑脊液中加给离子通道的阻断剂或者受体激动剂,确定去极化反跳的产生机制,以及离子通道对去极化反跳的调控机制。为了证明这些离子通道或者水杨酸钠对去极化反跳的影响是通过作用于静息膜电位,实验中采取直接的电流注射的方法,将膜电位维持在与对照状态一致的水平,观察这些因素对去极化反跳反应的影响,以确定是否依赖膜电位。在探究水杨酸钠导致神经元超极化的机制时,利用全细胞电压钳技术,通过观察神经元漏电流的变化来反应神经元超极化的情况。结果：(1)去极化反跳在内膝体神经元中,其大小随着超极化刺激程度和时程的增加而增加,并伴随着潜伏期的缩短；(2)与其他脑区的去极化反跳一致,内膝体神经元的去极化反跳可以被T一型钙通道的阻断剂Ni2+或Mibefradil阻断,说明内膝体去极化反跳是由T-型钙通道介导的；(3)ZD7288,作为超极化激活环核苷酸门控阳离子通道的阻断剂,可以使内膝体神经元超极化,由于T-型钙通道的电压依赖性,所以ZD7288对去极化反跳有显著的抑制作用；(4)钡离子,作为内向整流钾离子通道的阻断剂,可以使神经元静息膜电位去极化,对去极化反跳也有调控作用；(5)通过使用GABAB受体的激动剂baclofen,激活G蛋白门控的内向整流钾离子通道,也可以调控内膝体神经元的去极化反跳。Tertinpin-Q作为G-蛋白门控的内向整流钾离子通道的阻断剂可以有效的抑制baclofen的作用,说明GABAB受体和G-蛋白门控的内向整流钾离子通道这条通路的激活对去极化反跳具有重要的调节作用；(6)水杨酸钠(1.4 mM)可以可逆地的抑制内膝体神经元的去极化反跳的产生,并且伴随着静息膜电位缓慢超极化和膜输入阻抗的降低；(7)T-型钙电流作为去极化反跳产生的基础,其大小并不会受到水杨酸钠的影响；(8)通过注入正电流抵消由水杨酸钠引起的静息膜电位的超极化,使神经元恢复到给药前的膜电位可以有效的消除水杨酸钠的抑制效果,说明水杨酸钠是通过超极化神经元的静息膜电位来抑制去极化反跳；(9)水杨酸钠对调控静息膜电位有重要作用的超极化激活环核苷酸门控阳离子电流没有影响；(10)静息膜电位的超极化作用在电压钳下表现为外向漏电流的增加,而水杨酸钠导致的这种漏电流的增加依赖于GABAB受体的参与,用CGP55845阻断GABAB受体,水杨酸钠不再改变漏电流,说明GABAB受体参与了水杨酸钠介导的静息膜电位超极化；(11)阻断GABAB受体的下游G蛋白门控的内向整流钾离子通道也可以有效的阻断水杨酸钠对于漏电流的变化,说明水杨酸钠超极化静息膜电位依赖于GABAB受体,G蛋白门控的内向整流钾离子通道构成的这条通路的激活；(12)CGP55845阻断GBABB受体可以有效限制水杨酸钠对内膝体神经元去极化反跳的抑制作用。讨论：本研究发现内膝体神经元的去极化反跳是由T-型钙通道的去失活所介导的。正是由于T-型钙离子通道的时间和电压依赖性,所以去极化反跳的大小受到诱发的超极化电流的时程和大小的调控。神经元静息膜电位对去极化反跳具有有效的调控作用。所以一些对神经元静息膜电位具有重要调控作用的离子通道和受体对去极化反跳具有重要的调控作用,包括本研究报道的内向整流钾离子通和超极化激活环氧核苷酸门控离子。当前的研究表明水杨酸钠正是通过激活GABAB受体和下游的G蛋白门控的内向整流钾离子通道构成的这条通路,实现对内膝体神经元的静息膜电位的超极化作用,最终抑制了去极化反跳的产生。本研究不仅回答了水杨酸钠是如何抑制去极化反跳的,同时也暗示水杨酸钠通过影响内膝体神经元静息膜电位,可能会产生更广泛的影响,当前的研究可能为理解水杨酸钠诱导的耳鸣的机制提供一个新的视角。
【关键词】：内膝体脑片 水杨酸钠 去极化反跳 GABA_B受体 GIRK通道
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R965
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 绪论15-51
• 1.1 水杨酸钠的概述15-23
• 1.1.1 阿司匹林的历史和基本特性15-16
• 1.1.2 阿司匹林的临床应用以及副作用16-17
• 1.1.2.1 阿司匹林的临床作用16
• 1.1.2.2 阿司匹林的副作用16
• 1.1.2.3 阿司匹林与耳鸣16-17
• 1.1.3 阿司匹林的代谢产物——水杨酸钠的药理学作用及其机制17-19
• 1.1.3.1 阿司匹林的代谢17
• 1.1.3.2 水杨酸钠抗炎的细胞机制17-18
• 1.1.3.3 水杨酸钠抗恶性细胞增殖的细胞机制18-19
• 1.1.4 水杨酸钠对听觉系统的影响19-23
• 1.1.4.1 水杨酸钠对耳蜗的影响19-21
• 1.1.4.2 水杨酸钠对听觉中枢核团兴奋性的影响21-22
• 1.1.4.3 水杨酸钠对神经突触传递的影响22
• 1.1.4.4 水杨酸钠对离子通道和受体的作用22-23
• 1.2 神经元去极化反跳的研究现状23-25
• 1.2.1 去极化反跳的定义23
• 1.2.2 去极化反跳的产生以及调控机制23-24
• 1.2.3 去极化反跳的分布和功能24
• 1.2.4 去极化反跳在内膝体神经元中的生理意义24-25
• 1.3 去极化反跳相关离子通道以及受体的概述25-43
• 1.3.1 T-型钙通道25-28
• 1.3.1.1 T-型钙通道的结构25
• 1.3.1.2 T-型钙通道的分布25-26
• 1.3.1.3 T-型钙通道的发育26
• 1.3.1.4 T-型钙通道在神经元中的功能26-27
• 1.3.1.5 T-型钙通道与疾病27-28
• 1.3.2 超极化激活环核苷酸门控通道28-32
• 1.3.2.1 超极化激活环核苷酸门控通道的结构28-29
• 1.3.2.2 超极化激活环核苷酸门控通道的分布29
• 1.3.2.3 超极化电位的门控机制29-30
• 1.3.2.4 环核苷酸的调控作用30
• 1.3.2.5 超极化激活环核苷酸门控通道的药理学特性30-31
• 1.3.2.6 超极化激活环核苷酸门控通道的发育31
• 1.3.2.7 超极化激活环核苷酸门控通道的功能31-32
• 1.3.3 内向整流钾通道32-37
• 1.3.3.1 内向整流钾通道的结构32-33
• 1.3.3.2 内向整流钾通道的门控机制33-34
• 1.3.3.3 内向整流钾通道的药理学特性34
• 1.3.3.4 内向整流钾通道与疾病34-35
• 1.3.3.5 G蛋白门控的内向整流钾通道的门控机制35-36
• 1.3.3.6 G蛋白门控的内向整流钾通道在脑内的分布36
• 1.3.3.7 G蛋白门控的内向整流钾通道与神经系统疾病36-37
• 1.3.4 GABA_B受体37-43
• 1.3.4.1 GABA_B受体的结构37
• 1.3.4.2 GABA_B受体的分布37-38
• 1.3.4.3 GABA_B受体的调控机制38-39
• 1.3.4.4 GABA_B受体的药理学研究39-40
• 1.3.4.5 GABA_B受体的生理功能40-41
• 1.3.4.6 GABA_B受体与疾病41-43
• 1.4 内膝体的概述43-48
• 1.4.1 内膝体的解剖学结构43
• 1.4.2 内膝体神经元的特性43-45
• 1.4.2.1 内膝体神经元的发放模式43-44
• 1.4.2.2 内膝体神经元对声音信号的加工44-45
• 1.4.3 内膝体在听觉通路中的投射关系45-47
• 1.4.3.1 内膝体传出的上行投射45-46
• 1.4.3.2 内膝体接受的下行投射46-47
• 1.4.4 内膝体的功能47-48
• 1.4.4.1 内膝体对听觉信号的门控作用47-48
• 1.4.4.2 内膝体与耳鸣48
• 1.5 本研究要回答的问题48-51
• 第二章 实验材料和方法51-55
• 2.1 脑片的制备51
• 2.2 全细胞膜片钳的记录51-52
• 2.3 实验溶液和药品52
• 2.4 实验数据分析52-55
• 第三章 实验结果55-73
• 3.1 内膝体神经元去极化反跳的强度与超极化刺激的大小和时程相关55-59
• 3.2 Ni~(2+)和Mibefrail均可抑制去极化反跳的产生59-60
• 3.3 阻断HCN通道后超极化静息膜电位导致对去极化反跳的压抑60-62
• 3.4 阻断Kir通道去极化静息膜电位调节去极化反跳62-64
• 3.5 阻断GIRK通道压制GABA_B受体激活对去极化反跳的作用64-65
• 3.6 水杨酸钠压抑内膝体神经元的去极化反跳65-66
• 3.7 水杨酸钠对T-型钙离子通道电流没有作用66-68
• 3.8 水杨酸钠对于去极化反跳的压抑作用依赖于其对静息膜电位的超极化68-69
• 3.9 水杨酸钠对HCN通道电流没有作用69
• 3.10 水杨酸钠通过GABA_B受体超极化静息膜电位69-70
• 3.11 水杨酸钠对静息膜电位的超极化作用依赖于GIRK通道70-71
• 3.12 水杨酸钠对去极化反跳的抑制作用依赖于GABA_B-GIRK通路的激活71-73
• 第四章 讨论73-79
• 4.1 实验结论73
• 4.2 实验结果分析73-77
• 4.2.1 内膝体神经元的去极化反跳是由T型钙通道所介导73-74
• 4.2.2 去极化反跳依赖静息膜电位74-75
• 4.2.3 去极化反跳依赖静息膜电位对听觉信号加工的意义75
• 4.2.4 水杨酸抑制去极化反跳是由于超极化静息膜电位75-76
• 4.2.5 水杨酸钠通过GABA_B-GIRK通路超极化静息膜电位76-77
• 4.2.6 水杨酸钠抑制去极化反跳对于水杨酸钠诱导耳鸣的意义77
• 4.3 本研究的不足之处和展望77-79
• 参考文献79-103
• 附录1 缩略词表103-105
• 附录2 仪器设备名105-107
• 附录3 实验原始数据名称107-109
• 附录4 本实验中主要溶液的配置步骤109-111
• 附录5 本实验中主要实验设备模式图111-113
• 附录6 记录电极的制备和参数113-115
• 附录7 内膝体脑片的制备115-117
• 致谢117-119
• 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果119-121
• 个人简历121

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