Fmr1敲除鼠海马Fast-spiking中间神经元钾离子通道特性分析

发布时间：2019-01-23 11:20

【摘要】：【研究背景及目的】脆性X综合征是以智能发育迟滞，注意力缺陷，自闭症及癫痫为主要临床表现的一种神经系统遗传性智能发育障碍疾病，是由于脆性X智能低下蛋白（fragile X mental retardation protein，FMRP）表达较少或缺失引起的，它的一个重要特征是神经元的兴奋性显著增高。在自然界的生物体内，维持正常神经生理活动的基础是神经系统中兴奋和抑制环路的平衡，当兴奋性神经元的功能增强或抑制性神经元功能减弱时，该平衡被打破，继而出现神经系统兴奋性增高。神经系统中，起到抑制性作用的中间神经元在调控神经元兴奋性及异常放电的过程中起着重要的作用。参与调节神经系统兴奋性的因素众多，其中电压门控性钾通道（Kv）主要参与调节静息膜电位及动作电位复极化的过程，决定动作电位的时程和频率。本课题组前期的研究认为Fmr1基因敲除鼠皮层Kv4.2表达水平降低，锥体神经元兴奋性增高。有研究发现，FMRP在中间神经元中广泛表达，在Fmr1基因敲除鼠脑组织中，抑制性中间神经元数量减少。我们推测，FMRP的表达缺失可能导致KO鼠海马FS中间神经元功能的异常，影响其抑制功能，而这种异常可能是通过影响钾通道特性来实现。Fast-spiking中间神经元是中间神经元中数量众多，并具有特征性放电模式的一类，它们在调节锥体神经元的放电中起到主要作用。有关FS中间神经元上钾通道的研究目前尚未见报道，我们以Fmr1基因敲除小鼠海马FS中间神经元作为切入点，研究其钾离子通道特性与野生型小鼠的差别，探讨中间神经元钾通道在脆性X综合征神经环路兴奋性增高中可能的作用机制。【研究方法】 1.制备出生后10天的KO与WT小鼠急性分离海马脑片。 2.应用全细胞膜片钳技术，在海马脑片上通过电生理特性区分FS中间神经元及非FS神经元。 3.应用电压钳技术记录急性海马脑片FS中间神经元的全细胞跨膜总电流、全细胞外向总钾电流和三种主要钾电流成分，应用Clampfit10.2和Origin8.0软件绘制I-V曲线，进行统计学分析比较KO与WT小鼠FS神经元各成分钾电流的差异。研究存在主要差异的钾电流成分的激活、失活、失活后恢复特性，绘制激活、失活、失活后恢复曲线，应用拟合方法得到对应的半数激活电压、半数失活电压、失活后恢复时间常数等相关参数，进行统计学比较两实验组FS神经元细胞各成分钾电流的特征差异。【研究结果】 1. Fmr1敲除小鼠海马FS中间神经元三种钾电流成分中，快失活的钾电流（ISA）较WT组显著减小（P0.05，n=6）；慢失活的钾电流（IAD）在较高去极化水平上减小（P0.05，，n=6）；两实验组不失活的钾电流（ISS）无差异。 2.与WT小鼠相比，Fmr1敲除小鼠海马FS中间神经元A型钾通道电流的激活曲线右移，失活曲线右移，失活后恢复时间延长，半数激活电压和半数失活电压（V1/2）均较WT组增高（P0.05，n=4），斜率因子k无显著差异，双指数拟合失活的快成分时间常数τfast无差异，慢成分时间常数τslow显著延长（P0.05，n=4）。【结论】 Fmr1基因敲除小鼠海马FS中间神经元上两种钾电流主要成分ISA、IAD减小，A型钾通道动力学特性发生改变。这些作用可能与中间神经元抑制性功能改变有关，提示FS中间神经元钾通道特性的变化可能是FXS神经系统高兴奋性的原因之一。
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【学位授予单位】：广州医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R741

【参考文献】