星形胶质细胞来源的ATP促进丘脑中的突触删除

发布时间：2020-06-24 17:20

【摘要】：为了形成精确的功能性神经环路,在发育早期形成的大量突触需要经历一个修剪和删除的过程,这个过程就叫做突触删除。之前的研究发现突触删除是神经元活动依赖的过程,但其中具体的分子机制尤其是星形胶质细胞在其中的作用并不清楚。星形胶质细胞释放胶质递质依赖于胞内钙离子,而胞内钙离子浓度的升高主要来源于内质网IP3R2介导的钙库释放。因此我们利用IP3R2基因敲除的老鼠选择性干扰星形胶质细胞钙信号来研究其在突触删除中的功能。在小鼠中,丘脑腹后内侧核(ventral posteromedial nucleus, VPm)接受来自脑干三叉神经主核(principal trigeminal nucleus, Pr5)的投射,传递胡须感受的触觉信息。研究发现从Pr5-VPm的投射是研究发育过程中突触删除的一个理想脑区。我们在VPm进行脑片全细胞膜片钳记录,发现在出生后16天时,WT小鼠大多数VPm神经元只接受一个突触前的输入,而IP3R2敲除小鼠大多数VPm神经元接受多个突触前的输入,说明将星形胶质细胞IP3R2敲除后引起突触删除的异常。与电生理结果类似,免疫组化结果显示在IP3R2敲除小鼠中突触前标记物VGluT2的数目明显升高。另外,跟WT小鼠相比,IP3R2敲除小鼠脑内的ATP水平明显降低。通过在IP3R2敲除小鼠侧脑室注射ATP后,可以拯救突触删除的异常,提示星形胶质细胞通过释放ATP来介导突触删除。进一步研究发现,脑室注射非降解形式的ATP即ATPγS也可以拯救突触删除异常,但ATP的降解产物腺苷(adenosine)并不能拯救,说明是ATP本身而不是它的降解产物发挥作用。我们还发现ATP可能通过作用在突触前上的P2Y1受体,诱导长时程抑制(long-term depression, LTD)来发挥作用。最后,我们发现在P2Y1敲除的小鼠中,发育过程的突触删除也存在异常,而且在脑室注射ATP后并不能拯救。但是在IP3R2敲除的小鼠中,脑室注射P2Y1受体特异的激动剂MRS-2365后,能拯救突触删除异常的表型,从而进一步证明星形胶质细胞来源的ATP作用在P2Y1受体上介导突触删除。综上所述,我们发现星形胶质细胞在发育过程中的突触删除中发挥重要的作用。星形胶质细胞通过胞内钙离子依赖的释放ATP来促进突触删除,其中可能的机制是ATP作用在突触前的P2Y1受体上,诱导该突触产生LTD,使突触的电活动变弱,最后导致该突触被删除。
【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


本文编号：2728159