5-羟色胺对小鼠中缝背核区域Kv7.4通道的调节及其在抑郁中的作用

发布时间：2017-03-21 23:01

  本文关键词：5-羟色胺对小鼠中缝背核区域Kv7.4通道的调节及其在抑郁中的作用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：5-羟色胺(serotonin,5-HT)是中枢神经系统的一种非常重要的单胺类神经递质,主要参与情绪调节、认知功能(学习和记忆)、食欲和睡眠。5-羟色胺通路均起源于中缝核,它是一类分布于脑干中线附近的细胞集群,大体可分为喙部(rostral group)、中部(intermediate group)和尾部(caudal group)3个细胞群。喙部主要包括中缝背核(DRN)和中部中缝核(MRN),由喙部神经元投射到广泛的前脑区域,包括杏仁核、海马、下丘脑以及几乎全部皮质区域,负责控制认知、情绪、食物摄取、生理节律和繁殖,是5-羟色胺能系统调控情绪的主要区域。尾部主要投射到髓质、小脑和脊髓,负责控制躯体活动、疼痛感觉和自主神经系统。相关报道表明,DRN神经元过度兴奋是紧张和焦虑的一个生理特征。长期处于压力环境所引发的紧张、焦虑和恐惧情绪会导致5-羟色胺能神经元兴奋性增加,DRN附近的5-羟色胺水平也增加。因此,抑制DRN神经元的兴奋性,减少DRN投射通路的5-羟色胺能系统活动可能会产生相应的抗焦虑作用。Kv7通道为电压门控钾离子通道,该通道在阈电位附近激活,呈现慢激活、非失活、慢去活及电压依赖性特征,是神经系统M电流的分子基础。Kv7通道激活缓慢,对动作电位的去极化过程贡献不大,其主要作用在于能够强烈抑制神经元重复、持续放电,减少放电频率,降低神经元兴奋性。Kv7家族有5个成员Kv7.1-Kv7.5,分别由KCNQ1-KCNQ5编码。到目前为止,除Kv7.4通道外,还未见有关其他Kv7钾通道在DRN表达的报道。DRN神经元主要包括5-羟色胺能神经元和非5-羟色胺能神经元(主要是GABA能神经元),值得注意的是,Kv7.4通道仅表达于5-羟色胺能神经元上,但并不是所有5-羟色胺能神经元都有Kv7.4通道表达。相关研究表明Kv7钾通道非选择性开放剂瑞替加滨(Retigabine,RTG)对于DRN各区域的神经元具有普遍的抑制作用,由此可推断,DRN区域5-羟色胺能神经元的RTG敏感的M电流是由Kv7.4亚型所介导的。控制5-羟色胺能神经传递的一个非常重要的机制是由5-HT1A自身受体介导的自我反馈调节。突触前膜5-HT1A自身受体主要位于脑干中缝核5-HT能神经元胞体树突,它的激活抑制5-HT能神经元的电活动,减少了神经递质释放和蛋白激酶活化。基于以上研究,本研究将探讨Kv7.4通道在调控DRN神经元兴奋性中的作用,以及在抑郁样行为中的作用。实验分以下三部分进行:第一部分,采用脑片膜片钳技术,以Kv7电流和膜电位为指标,观察5-HT对小鼠DRN区Kv7.4通道的调节作用,并探讨其作用机制。第二部分,建立社交失败(social defeat,SD)小鼠模型,并对此模型进行全面的行为学评价。第三部分,采用脑片膜片钳技术,观察5-HT对SD模型小鼠及Kv7.4敲除小鼠DRN区神经元兴奋性的影响,以筛选抑郁症相关的潜在有效靶点。第一部分5-羟色胺对小鼠DRN区Kv7.4通道的调节作用及其作用机制目的:研究5-HT对小鼠DRN区Kv7.4通道电流及神经元兴奋性的影响,并进一步探讨其作用机制。方法:采用全细胞膜片钳技术观察5-HT对急性分离的C57BL/6J小鼠(简称“C57小鼠”)脑片DRN区的Kv7.4通道电流的调节作用。利用电流钳模式记录5-HT对小鼠脑片DRN区5-羟色胺能神经元膜电位以及兴奋性的影响。观察5-HT1A受体阻断剂WAY-100635、还原性物质DTT及Gi/o蛋白阻断剂PTX对小鼠DRN区Kv7.4通道的影响,探讨此调节作用中的相应机制。结果:(1)5-HT对小鼠DRN区的Kv7.4电流具有增大作用。(2)5-HT能够使神经元细胞膜超极化,降低神经元细胞的兴奋性。(3)Kv7通道阻断剂XE991能够完全阻断5-HT对小鼠DRN区Kv7.4电流的调节作用。(4)5-HT1A受体阻断剂WAY-100635能够完全阻断5-HT对小鼠DRN区Kv7.4电流的调节作用。(5)还原性物质DTT能够完全逆转和阻断5-HT对小鼠DRN区Kv7.4电流的调节作用。(6)用Gi/o蛋白阻断剂PTX孵育3小时以上可完全阻断5-HT对小鼠DRN区Kv7.4电流的调节作用。结论:小鼠DRN区存在可被5-HT调节的功能性Kv7.4通道,且此调节作用是通过5-HT1A受体,与Gi/o蛋白偶联,经氧化修饰激活Kv7.4通道实现的。第二部分社交失败模型的建立方法及其行为学评价目的:建立社交失败型抑郁模型,建立抑郁样行为评价体系。方法:取30只C57小鼠作为模型组,连续给予社交失败应激刺激10天(10 min/天),另取30只C57小鼠作为对照组,不给予刺激,选定以下三个指标作为其行为学的评价指标:(1)造模后12 h和24 h的糖水偏爱率与造模前糖水偏爱率的比较;(2)隔日体重变化情况;(3)用动物行为学视频跟踪系统对C57小鼠进行行为学分析,记录两组小鼠在有或无攻击性CD-1小鼠存在时,在社交区的持续停留时间。结果:与正常对照组比较,造模组C57小鼠的体重和行为学均发生明显改变,表现为从第六天开始,造模组C57小鼠的体重明显减轻;造模后12 h和24 h,C57小鼠的糖水偏爱率显著降低;造模组C57小鼠在社交区域停留时间明显缩短,结论:成功建立了社交失败型抑郁动物模型。第三部分5-HT对SD模型小鼠及Kv7.4敲除小鼠DRN区神经元兴奋性的影响目的:观察5-HT对SD模型小鼠及Kv7.4敲除小鼠DRN区神经元兴奋性的影响,进而筛选抑郁症相关的潜在有效靶点。方法:利用脑片膜片钳技术,在电流钳模式下记录5-HT对SD模型小鼠和Kv7.4敲除小鼠脑片DRN区5-羟色胺能神经元膜电位的影响。结果:5-HT能够使SD模型小鼠的DRN区神经元细胞膜电位超极化,对Kv7.4敲除小鼠DRN区神经元细胞膜电位无显著影响。结论:5-HT能够降低SD模型小鼠的DRN区神经元的兴奋性,且Kv7.4通道可能成为治疗抑郁症的潜在有效靶点。总结:5-HT对小鼠DRN区Kv7.4通道具有调节作用,可显著增大由Kv7.4电流,并使细胞膜电位超极化,降低神经元细胞兴奋性,此调节作用是通过5-HT1A受体,与Gi/o蛋白偶联,经氧化修饰激活Kv7.4通道实现的。5-HT能够降低SD模型小鼠的DRN区神经元的兴奋性,但对Kv7.4敲除小鼠的神经元兴奋性影响不大,提示Kv7.4通道可能成为治疗抑郁症的潜在有效靶点。
【关键词】：5-HT 中缝背核 Kv7.4通道 社交失败模型 脑片膜片钳技术 Kv7.4敲除
【学位授予单位】：河北医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R749.4
【目录】：

• 中文摘要5-9
• 英文摘要9-13
• 英文缩写13-14
• 引言14-16
• 第一部分 5-羟色胺对小鼠DRN区Kv7.4 通道的调节作用及其作用机制16-33
• 前言16
• 材料与方法16-20
• 结果20-22
• 附图22-28
• 讨论28-30
• 小结30
• 参考文献30-33
• 第二部分 社交失败模型的建立方法及其行为学评价33-43
• 前言33
• 材料与方法33-35
• 结果35-37
• 附图37-40
• 讨论40-41
• 小结41
• 参考文献41-43
• 第三部分 5-HT对SD模型小鼠及Kv7.4 敲除小鼠DRN区神经元兴奋性 的影响43-51
• 前言43-44
• 材料与方法44-45
• 结果45-46
• 附图46-48
• 讨论48-49
• 小结49
• 参考文献49-51
• 结论51-52
• 综述 Kv7（ KCNQ ） 钾离子通道对中枢单胺能神经传递的调控52-60
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 个人简历61

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本文编号：260414