【摘要】：中脑多巴胺(DA)奖赏环路系统由中脑腹侧被盖区及其投射靶区伏隔核、前额叶皮层和杏仁核等组成。该奖赏系统可以参与与奖赏有关的抑郁及药物成瘾,也可以参与与奖赏无关的行为,如疼痛和厌恶等。中脑VTA投射到不同部位的DA能神经元在解剖分布、电生理特性和行为学相关性方面具有异质性。在电生理特性方面,投射到不同靶区的DA能神经元在放电频率、动作电位时程、Ih电流大小和D_2R-GIRK调节机制参与程度等方面有所不同。这些投射特异性相关的异质性,更加体现了针对性研究VTA DA能神经元亚群的重要性。VTA DA能神经元主要有tonic(基础张力)放电和burst(簇型)两种自发放电模式,这些DA能神经元的放电模式可以影响DA的释放及与VTA区相关的动物行为。有研究发现,反复社交失败压力刺激下,小鼠VTA区DA能神经元的burst放电增加会引起DA释放增多,诱发小鼠的抑郁样行为。VTA区DA能神经元的兴奋性可以被众多膜受体(GABA受体和NMDA受体)和离子通道(钙激活钾通道,Kv7通道,G蛋白偶联内向整流钾通道)所调节。其中的钾离子通道是调节VTA区DA神经元兴奋性的重要因素之一,也是神经元兴奋性产生和传递的基础。DA介导的自抑制作用是调节DA神经元兴奋性的重要机制。VTA区胞体树突通过释放DA激活自身D2受体进而影响神经元的兴奋性,DA通过D2受体和与Gα_(i/o)蛋白相连的Kir3/GIRK家族的K~+通道起作用,引起细胞膜超级化,抑制神经元的兴奋性。最近的研究表明,D_2R-Kir3/GIRK调节通路在投射到不同靶区的VTA DA神经元上的的表达不一样。调节VTA区DA神经元的兴奋性的另一个重要的K~+通道家族是Kv7/KCNQ通道。Kv7/KCNQ通道中的Kv7.2-7.5在中枢神经系统中都有表达。开放Kv7通道会使细胞膜超级化,抑制神经元的兴奋性。Kv7家族中的Kv7.4亚型选择性表达在VTA DA能神经元上。有研究发现,Kv7通道可以作为一些疾病的治疗靶点,如疼痛、癫痫、焦虑和药物成瘾等。在人们熟知的D_2R-Kir3/GIRK通路外,特别是GIRK通道表达较低的神经元上,Kv7通道是另一个影响VTA区DA神经元兴奋性的机制。本研究主要探讨Kv7.4和Kir3.2通道在调控投射到NAc和BLA的VTA区DA能神经元兴奋性中的作用。第一部分投射到不同脑区的VTA区多巴胺能神经元的异质性目的:观察投射到不同脑区的VTA区DA能神经元的异质性方法:利用逆行性示踪和免疫组化技术,确定投射到各脑区的DA能神经元在VTA区的分布;利用电生理贴附式膜片钳技术,研究VTA的各投射靶区的多巴胺能神经元电生理特性的差异;利用单细胞PCR技术,观察投射到不同脑区的VTA DA能神经元标识物的不同,以及Kv7.4和Kir3.2离子通道在VTA DA能神经元的表达。结果:(1)投射到各个脑区的多巴胺能神经元在VTA的分布:免疫组织共染结果表明,投射到NAc的VTA DA能神经元主要分布在内侧黑质旁核(PN)和臂旁色素核(PBP)核,投射到mPFC的VTA DA神经元主要位于靠近中线的束间核(IF),而投射到BLA的VTA DA神经元在整个臂旁色素核散在分布。投射到NAc和BLA的VTA神经元绝大多数存在逆行性示踪剂与TH抗体的共标,表明投射到这两个脑区的神经元大部分是多巴胺能神经元。(2)不同靶向投射的多巴胺能神经元的电生理差异:野生型小鼠中,投射到NAc和BLA的VTA DA神经元的放电频率低于投射到mPFC的VTA DA神经元的放电频率(P0.05)。投射到NAc的动作电位时程,明显短于投射到mPFC的动作电位时程(P0.05)。(3)DA和baclofen对VTA投射到各个靶区的多巴胺能神经元兴奋性的影响:用细胞贴附式记录结果表明,DA(20μM)能抑制投射到NAc和BLA的多巴胺能神经元的放电(P0.05),而对投射到mPFC的神经元放电频率没有影响(P0.05);应用baclofen(10μM)后,各投射靶区(NAc core,mPFC和BLA)的多巴胺能神经元放电频率明显小于给药前的放电频率(P0.05)。(4)单细胞PCR结果:投射到NAc和BLA中80% 95%的神经元表达TH和DAT mRNA,大多数是多巴胺能神经元。相比之下,投射到mPFC小于30%的神经元表达TH,但是没有DAT表达。D2受体的mRNA在投射到NAc(82%)和BLA(62%)的VTA DA神经元上高表达,而在投射到mPFC的VTA DA神经元没有表达。投射到三个脑区的VTA神经元中,大约50%-70%有Kv7.4的表达,相应的在60%~90%神经元中有明显的Kir3.2通道的表达。结论:(1)投射到NAc和BLA的VTA DA神经元的放电频率低于投射到mPFC的VTA DA神经元的放电频率。(2)DA可以抑制投射至NAc和BLA的VTA DA能神经元的兴奋性,对投射至mPFC的神经元没有作用。(3)Kir3.2和Kv7.4在投射至各靶区的VTA DA神经元中的表达没有不同,多巴胺能标记物TH、DAT和D2在投射至NAc和BLA的神经元上大量表达,而在投射至mPFC的神经元上表达明显减少。第二部分Kv7.4和Kir3.2通道在VTA-NAc投射通路中DA能神经元的自抑制中的作用目的:观察Kv7.4和Kir3.2通道在VTA-NAc投射通路中DA能神经元兴奋性调控中的作用方法:利用mRNA原位杂交和免疫荧光技术,观察Kv7.4和Kir3.2在VTA区的表达;利用离体脑片膜片钳贴附和全细胞记录技术,观察野生型小鼠、Kv7.4~(-/-)鼠、Kir3.2~(-/-)鼠和Kv7.4~(-/-)/Kir3.2~(-/-)小鼠中,调控Kv7.4和Kir3.2功能对VTA-NAc投射通路中VTA DA能神经元兴奋性的影响。结果:(1)原位杂交和免疫组合结果显示,VTA区TH抗体免疫阳性神经元中均有Kv7.4和Kir3.2通道的表达。(2)Kv7.4和Kir3.2通道对VTA投射到NAc的神经元中DA引起的自抑制作用的影响:DA(20μM)显著降低VTA DA神经元在野生型小鼠(P0.05),Kv7.4~(-/-)小鼠(P0.05)、Kir3.2~(-/-)小鼠(P0.05)和Kv7.4~(-/-)/Kir3.2~(-/-)(P0.05)小鼠上VTA-NAc投射通路中的平均放电频率。野生型小鼠中,DA诱导的自抑制作用大多数可以被XE991逆转(P0.05);在Kv7.4~(-/-)小鼠中,XE991不能显著逆转DA的自抑制作用;在Kir3.2~(-/-)小鼠中,XE991可部分翻转DA的作用(P0.05)。Tertiapin-Q能部分阻断野生型(P0.05)和Kv7.4~(-/-)小鼠(P0.05)中DA引起的自抑制作用,但是在Kir3.2~(-/-)小鼠中没有明显作用(P0.05)。野生型小鼠中83%(19/23)的神经元,Kv7.4~(-/-)小鼠中71%(17/24)的神经元和Kir3.2~(-/-)小鼠中43%(10/23)和Kv7.4~(-/-)/Kir3.2~(-/-)小鼠中20%(2/10)的神经元的放电可被DA完全抑制。(3)DA可以激活神经元的Kv7/M和Kir3/GIRK电流:野生型小鼠中,DA(20μM)使M样电流从71.0±13.6 pA增大至93.0±15.1 pA(P0.05);XE911(3μM)使M样电流从93.0±15.1 pA降低至39.0±7.1 pA(P0.05),而在Kv7.4~(-/-)小鼠中,XE991增大M样电流的作用消失。同样,tertiapin-Q可以阻断野生型小鼠上DA引起的Kir3/GIRK电流(P0.05),而在Kir3.2~(-/-)小鼠上给予DA后Kir3/GIRK电流无明显增加(P0.05)。结论:(1)Kv7.4及Kir3.2通道在VTA-NAc投射通路中DA能神经元的自抑制中发挥重要作用,共同构成其自抑制作用的机制。(2)除了Kv7.4和Kir3.2通道外,还有其他离子机制参与VTA DA神经元兴奋性的自调节作用。第三部分Kv7.4和Kir3.2通道在VTA-BLA投射通路中DA能神经元的自抑制中的作用目的:观察Kv7.4和Kir3.2通道在VTA-BLA投射通路中对DA能神经元兴奋性调控中的作用方法:利用离体脑片膜片钳贴附和全细胞记录技术,观察野生型小鼠、Kv7.4~(-/-)和Kir3.2~(-/-)小鼠中,调控Kv7.4和Kir3.2功能对VTA-BLA投射通路中VTA DA能神经元兴奋性的影响。结果:(1)Kv7.4和Kir3.2对VTA投射到BLA的神经元中DA引起的自抑制作用的影响:同第二部分结果类似,应用DA(20μM)后,VTA-BLA投射通路中DA神经元的平均放电频率在野生型小鼠(P0.05),Kv7.4~(-/-)小鼠(P0.05)和Kir3.2~(-/-)小鼠(P0.05)上能够显著降低。野生型小鼠中,XE991可以逆转大多数神经元中DA诱导的自抑制作用(P0.05);Kv7.4~(-/-)小鼠中,DA的自抑制作用不能被XE991显著逆转;Kir3.2~(-/-)小鼠中,XE991可部分翻转DA的作用(P0.05)。用同样的方法,tertiapin-Q代替XE991,结果显示tertiapin-Q能部分阻断野生型(P0.05)和Kv7.4~(-/-)小鼠(P0.05)中DA引起的自抑制作用,但是在Kir3.2~(-/-)小鼠中没有明显作用(P0.05)。(2)DA可以激活VTA-BLA投射通路中DA能神经元的Kv7.4/M和Kir3.2/GIRK电流:在野生型小鼠VTA区域的DA神经元中,DA(20μM)使M样电流从58.8±10.3 pA增大至85.0±9.4 pA(P0.05);XE911(3μM)使M样电流从85.0±9.4 pA降低至33.8±4.3 pA(P0.05),而在Kv7.4~(-/-)小鼠中,DA增大M样电流的作用消失(67.5±8.8 p A至71.8±10.8 pA)。同样,tertiapin-Q(300 nM)可以阻断野生型小鼠上DA引起的Kir3/GIRK电流(-286.3±55.4 pA降低至-207.5±50.6 pA,P0.05),而在Kir3.2~(-/-)小鼠上DA没有作用(-225±26.0 p A至-240±31.8 pA,P0.05)。结论:Kv7.4及Kir3.2通道在VTA-BLA投射通路中DA能神经元的自抑制中发挥重要作用,共同构成其自抑制作用的机制。
【学位授予单位】：河北医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R338
【图文】：
28图 2 不同靶向投射的 VTADA 能神经元的电生理特性的差异Fig. 2 The projection-specific electrophysiological parameters of VTA Dneurons(A) Example traces of spontaneous firing of VTA DA neurons projectindifferent targets. The firing of the action potential was recorded uextracellular loose patch recording method. Right panel showed the exacharacteristic DA neuron action potential (AP) waveform from VTA slicvitro. Dotted lines represent the margins of the AP width, and the paramfrom the onset to the negative deflection peak was set at >1.1 ms, whichto be considered one of characteristics of DA neurons. (B) Summarized ffrequency of VTA DA was presented. (C) Summarized action potential
DA和baclofen对VTA投射到各个脑区的VTADA神经元兴奋性的影响
投射到不同脑区的VTADA神经元的单细胞PCR分析
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 尤春景;用F波评价节段运动神经元兴奋性[J];国外医学(物理医学与康复学分册);1993年01期
2 唐红梅;董军;陆大祥;戚仁斌;;MCP-1通过影响钾通道的开放进而影响神经元兴奋性突触后电流[J];中国病理生理杂志;2010年10期
3 郑琴;;大鼠骨癌痛模型中小直径背根神经节神经元兴奋性增强[J];中国疼痛医学杂志;2012年09期
4 刘之红;刘之英;;35例癫痫患者的康复指导[J];中国实用医药;2012年07期
5 李艳珍;吴玺宏;李量;宋炳楠;孔令志;李颖;李永新;;耳蜗内高速率电刺激对大鼠下丘神经元兴奋性的影响[J];中国耳鼻咽喉头颈外科;2009年04期
6 黄华,阮怀珍,蔡文琴,胡志安,吴喜贵,宋承辉;大鼠坐骨神经损伤后ATP对背根节神经元兴奋性的影响[J];第三军医大学学报;2004年03期
7 叶蓓;陈建珍;张立光;贺芳;;Humanin对谷氨酸诱导大鼠脊髓神经元兴奋性损伤的影响[J];山东医药;2014年22期
8 陆明智;;癫痫持续状态32例诊治体会[J];内科;2011年03期
9 许静;杨卓;;代谢型谷氨酸受体1缺失导致小鼠蛋白尿和肾小球损伤[J];天津医药;2011年05期
10 刘宇炜;黄丹;陈晓青;许晓利;艾永循;;SKF 38393对伏隔核神经元兴奋性突触后电流的作用研究[J];江汉大学学报(自然科学版);2013年03期
相关会议论文 前10条
1 王艳芹;曹荣;陈良为;;神经激肽对基底核神经元兴奋性毒性损伤的干预作用[A];Proceedings of the 7th Biennial Meeting and the 5th Congress of the Chinese Society for Neuroscience[C];2007年
2 唐红梅;董军;陆大祥;戚仁斌;;MCP-1通过影响钾通道的开放进而影响神经元兴奋性突触后电流[A];中国病理生理学会第九届全国代表大会及学术会议论文摘要[C];2010年
3 张林明;徐忠;廖卫平;苏涛;;A型钾通道对Fmr1敲除小鼠神经元兴奋性的影响[A];中华医学会第十八次全国神经病学学术会议论文汇编（下）[C];2015年
4 琚静美;陈锐;李婷婷;王婧;肖颖;刘春风;;海马神经元兴奋性突触传递异常在慢性间歇低氧诱导小鼠认知障碍中的作用[A];第六届中国睡眠医学论坛暨中国睡眠研究会睡眠障碍专业委员会成立十周年论文汇编[C];2015年
5 琚静美;陈锐;;海马神经元兴奋性突触传递异常在慢性间歇低氧诱导小鼠认知障碍中的作用探讨[A];中国睡眠研究会第九届学术年会汇编[C];2016年
6 贾占峰;贾庆忠;刘伯一;王娜;张海林;;神经生长因子通过抑制M电流增强大鼠交感神经元兴奋性[A];“以岭医药杯”第八届全国青年药学工作者最新科研成果交流会论文集[C];2006年
7 戴海斌;沈耀;胡薇薇;范彦英;陈忠;;组胺对NMDA诱发的神经元兴奋性损伤的保护作用及其机制[A];Proceedings of the 7th Biennial Meeting and the 5th Congress of the Chinese Society for Neuroscience[C];2007年
8 任维;;药物和刺激诱导的神经元兴奋性的长时程可塑性[A];中国神经科学学会第九届全国学术会议暨第五次会员代表大会论文摘要集[C];2011年
9 李可心;卢应梅;许正浩;朱君明;李晓明;;神经调节素通过对抑制性神经元兴奋性的调控而影响癫痫的发生[A];中国生理学会张锡钧基金第十二届全国青年优秀生理学学术论文交流及评奖会议综合摘要[C];2013年
10 杨利敏;李若男;Takuya Kaneko;叶冰;;细胞粘附分子在果蝇感觉神经系统兴奋依赖性中枢投射中的作用[A];中国生理学会第24届全国会员代表大会暨生理学学术大会论文汇编[C];2014年
相关重要报纸文章 前2条
1 王楠;耳蜗神经元兴奋性损伤与神经营养因子抗损伤研究获成果[N];科技日报;2007年
2 通讯员 周炜 记者 陈宁;浙大医学部一项研究找到癫痫发病新机制[N];浙江日报;2011年
相关博士学位论文 前10条
1 苏敏;Kv7.4和Kir3.2通道在投射特异性VTA多巴胺神经元兴奋性调控中的作用研究[D];河北医科大学;2018年
2 赵晨;Kv7.4通道在DRN区5-HT神经元兴奋性调节和动物抑郁样行为中的作用[D];河北医科大学;2018年
3 王玉英;噪声对大鼠受损背根节神经元兴奋性的作用[D];第四军医大学;2004年
4 李澄宇;伴随活动时序依赖突触可塑性的突触前神经元兴奋性的双向调控[D];中国科学院研究生院（上海生命科学研究院）;2004年
5 彭小清;膜表面唾液酸化在损伤的初级感觉神经元兴奋性异常中的作用[D];中国协和医科大学;2004年
6 郝爽;蟾酥活性成分对神经元兴奋性的影响[D];大连理工大学;2012年
7 孙晖;调节Kv7通道对VTA区DA能神经元兴奋性及动物抑郁样行为的作用及机制[D];河北医科大学;2016年
8 魏春玲;突触后神经元兴奋性的活动依赖的长时程变化[D];陕西师范大学;2013年
9 李博;HCN通道在蛛网膜下腔出血后神经元兴奋性紊乱中的作用[D];第三军医大学;2012年
10 苏彦艳;水杨酸钠对听皮层和内膝体神经兴奋性的影响[D];中国科学技术大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 乔文惠;孕酮对迷走神经背侧核神经元兴奋性的影响[D];西北农林科技大学;2017年
2 周继秀;Dynamin 1的磷酸化状态与神经元兴奋性的相关性研究[D];重庆医科大学;2017年
3 黄成;鞘内吗啡预处理通过调控心肌缺血后脊髓神经元兴奋性发挥心肌保护作用的机制研究[D];安徽医科大学;2017年
4 王安琪;下丘脑弓状核蛋白激酶C参与神经元兴奋性调节的机制研究[D];苏州大学;2017年
5 王希;淀粉样前体蛋白及其代谢产物Aβ对神经元兴奋性的影响[D];大连医科大学;2013年
6 梁展荣;钾通道功能调节参与1组代谢型谷氨酸受体介导的Fmr1基因敲除小鼠神经元兴奋性改变[D];广州医科大学;2017年
7 贝俊杰;M电流调节与大鼠SCG神经元兴奋性的关系[D];河北医科大学;2007年
8 刘斯佳;BTXA对脊髓源性痉挛大鼠运动神经元兴奋性的影响[D];昆明医科大学;2014年
9 秦杨;5-HT在Mes V神经元兴奋性转型中的作用[D];第四军医大学;2008年
10 秦文娟;Tyramine通过PKC_θ途径参与疼痛及机制研究[D];苏州大学;2016年
本文编号：
2806558
