吗啡慢性戒断对伏隔核中型棘突神经元放电特性的影响

发布时间：2020-07-19 13:39

【摘要】：伏隔核(NAc)是中脑皮质边缘多巴胺系统的重要组成部分,与奖赏效应及药物成瘾有着十分密切的关系,主要接受来自前额叶皮质(PFC)、海马和杏仁核的兴奋性谷氨酸传入以及中脑边缘系统腹侧被盖区的多巴胺传入,不同来源的信息整合后通过传出神经元支配基底神经节来影响自主行为。NAc的传出神经元主要是GABA能的中型棘突神经元(MSNs),占伏隔核神经元总数的90-95%。 NAc在药物成瘾过程中起着至关重要的作用,反复暴露于阿片类药物戒断后,NAc产生的神经系统适应性变化也被认为是药物依赖的关键机制。药物戒断引起的神经系统适应性变化主要包括突触传递的改变、神经元基因转录和蛋白表达的改变以及形态的改变(后两者决定神经元兴奋性的高低)。成瘾或者戒断中神经元的信息输出的变化来自两个方面的因素,一是突触输入强度,二是神经元自身产生动作电位的能力,即神经元放电特性的改变。因此,改变奖赏回路中神经元突触传递强度和内在兴奋性(即突触可塑性和兴奋性可塑性)被认为是可卡因等药物成瘾的重要神经分子机制。研究表明,吗啡慢性戒断可以使包括NAc在内的多个脑区谷氨酸浓度显著增加。本实验室前期的研究发现吗啡慢性戒断后突触传递强度的变化,例如,吗啡慢性戒断后PFC-NAc的兴奋性谷氨酸突触传递显著增强：同时,吗啡慢性戒断通过下调代谢性谷氨酸受体2、3(mGluR2/3)的功能使得突触前谷氨酸释放增加。然而到目前为止,吗啡慢性戒断后NAc中MSNs放电特性如何变化这一问题还不清楚。 本实验采用全细胞膜片钳技术研究吗啡慢性戒断后大鼠离体脑片上NAc壳区(NAcShell)MSNs放电特性的变化,旨在获得吗啡慢性戒断后MSNs内在兴奋性的变化特征和可能的机制,为吗啡成瘾的治疗提供新的思路。本研究首次观察到吗啡慢性戒断后NAcShell MSNs的内在兴奋性和放电适应显著增强,并且发现这种增强是通过通过激活突触外的NMDA受体(NMDAR)进而抑制电压依赖的持续性钾电流(IKs)而实现的。具体结果如下： 1 NMDAR持续活化增强NAcShell MSNs的内在兴奋性和放电适应 通过灌流NMDA)激活NMDAR后,NAcShell MSNs的放电特性包括内庄兴奋性和放电适应都显著增强,表现为放电的基强度和阈值降低,动作电位数日增加,第一个瞬时放电频率增强,放电持续时间缩短。选择性激活含NR2A的NMDAR后,MSNs的放电适应显著增强,对内在兴奋性没有影响,而选择性激活含NR2B的NMDAR后MSNs的内在兴奋性显著增强,对放电适应没有影响。 2吗啡慢性戒断后NAcShell MSNs的内在兴奋性和放电适应显著增强 A.吗啡慢性戒断后NAcShell MSNs的内在兴奋性和放电适应显著增强 与盐水组相比,吗啡慢性戒断组NAcShell MSN的放电特性表现显著变化,包括内在兴奋性和放电适应,其中内在兴奋性的增强表现为基强度的降低、动作电位产生潜伏期的缩短和第一个瞬时放电频率的增强,放电适应的增强则表现为放电持续时间的缩短,预注射mGluR2/3激动剂LY379268之后该效应不再出现,放电特性恢复到与盐水组相当水平,甚至弱于盐水组。研究表明,MSNs在形态和生理学特性方面均有不同,根据其在去极化阶跃电流下放电特性的不同主要分为三种类型：持续放电(Ⅰ型)、持续放电并且在较高的阶跃电流下放电终止(Ⅱ型)、不连续放电(Ⅲ型) B.吗啡慢性戒断后Ⅰ型NAcShell MSNs的内在兴奋性显著增强 与盐水组相比,吗啡慢性戒断组Ⅰ型NAcShell MSNs的内在兴奋性显著增强,表现为基强度的降低、动作电位数目的增加、动作电位产生潜伏期的缩短、第一个瞬时放电频率的增强,预注射LY379268之后该效应不在出现,内在兴奋性恢复到与盐水组相当水平,甚至弱于盐水组。 C.吗啡慢性戒断后Ⅱ型NAcShell MSNs的放电适应显著增强 与盐水组相比,吗啡慢性戒断组Ⅱ型NAcShell MSNs的放电适应显著增强,表现为放电持续时间的缩短和第一个瞬时放电频率的增强,预注射LY379268之后该效应不再出现,放电适应恢复到与盐水组相当水平,甚至弱于盐水组。 以上结果说明吗啡慢性戒断使mGluR2/3功能的下调介导了NAcShell MSNs内在兴奋性和放电适应的增强。 3突触外NMDAR激活通过抑制IKs导致NAcShell MSNs内在兴奋性和放电适应的增强 吗啡慢性戒断后,突触外NMDAR包括NR2B所介导的自发性慢性内向流(SICs)显著增强,并且该效应可以通过预注射LY379268或者Propentofylline (PPF,腺苷上调抑制剂)所阻断,说明吗啡慢性戒断过程中突触外的NMDAR受到激活,对电压依赖的的钾电流密度的统计结果说明,激活突触外的NMDAR能够显著抑制IKs,与盐水组相比,吗啡慢性戒断组IKs也显著降低。综上说明,吗啡慢性戒断可以通过激活突触外的NMDAR来抑制IKs,使得NAcShell MSNs的内在兴奋性和放电适应显著增强。 根据以上结果,得出以下结论： 吗啡慢性戒断过程中NAcShell MSNs的内在兴奋性和放电适应显著增强,其途径可能是吗啡慢性戒断过程中mGluR2/3的功能下调,使得突触前谷氦酸释放频率增加,溢出到突触外激活突触外的NMDAR,抑制了IKs,NAcShell MSNs的内在兴奋性和放电适应增强。
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R749.6
【图文】：

马的群活动可以促使伏隔核区的MSNS发生同步跃迁，但是前额叶皮质的传入跃迁产生的概率相对较小，由此可见，边缘系统和皮质系统在伏隔核MSN活面所起的作用是有显著差别的。由于MsN静息膜电位的超极化水平较高(一般一75一85mv之间)，虽然发生跃迁时膜电位去极化可达20mv以上，但是依旧处闽下水平，不会产生动作电位[7]。因此，只有在两个以上的兴奋性突触传入同步生时(同时刺激海马和前额叶皮质)刁‘能使得MSN产生去极化，进而产生动作位。虽然目前这一机制只是发现于麻醉动物中，清醒动物中的机制可能会有所同，但是这一脑区信息的整合传入和动作电位的输出的机制可能会与上述机制类似之处[81。根据其组织学特征、功能以及传出传入神经纤维走向的不同可以将伏隔核划为两部分:即中心的核区(Core)和外围的壳区(Shell)，大量研究表明，核区与背纹状体功能相似，主要参与对自主运动的调节，参与执行和学习操作性条件反行为，而壳区则与杏仁核功能相似，主要参与调节内脏运动和控制动机情感过[9，‘。川。最近的研究表明，尽管功能存在差异，但是核区和壳区的神经元通过轴之间的联系发生交互作用，说明这两个区域在信息处理过程中是相互依赖的【”，

第二部分实验材平:{和方法记录NMDAR激活对NAcsheHMSNS放电特性影啊时用含有GABA八受体抑市lJ剂PTx(100林M)的95%02一5%CO:饱和的l[;常ACSF溶液持续灌流。记录吗啡慢性戒断对NACSlleflMSNs放电特性影响时，用含有GABA八受体、NMDA受体和AMPA受体的抑制剂PTX(100林M)、Ap一5(50林M)和CNQX(20林M)的95%02一5%COZ饱和的正常ACSF溶液持续灌流。

第一部分实验材料和方法度是电流幅值与膜电容的比值。在检测突触外NMDAR对K电流的影响时，首先要阻断突触内的NMDAR，含有40林MMK一801的AcsF灌流，同心圆双极刺激电极(FHC)置于记录电极头侧，与记录电极成约45度角，且距记录电极200一300林m，刺激强度调到最大，0.IHZ的刺激频率刺激NAc的谷氨酸能传入纤维，持续至少20min以完全阻断间的NMDAR电流，再用正常AcsF洗脱10min，突触外的NMDAR通过灌流1的NMDAZOmin来激活，洗脱10min后采用上述方法进行Ixt和人5的测量。

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