ErbB4对小鼠前脑GABA能环路发育和功能的调控机制

发布时间：2019-07-23 06:53

【摘要】：ErbB4(上皮生长因子受体4,epidermal growth factor receptor 4,又作EGFR4)是神经调节素neuregulinl (NRG1)的受体,同时是精神分裂症的易感基因。NRGl/ErbB4信号通路参与了一系列与神经发育相关的活动,如突触形成,轴突导向及髓鞘化等。近年来有研究表明ErbB4主要表达在γ-氨基丁酸(GABA)能神经元,尤其是小清蛋白(parvalbumin, PV)阳性的fast-spiking (FS)神经元中。目前已知在前额叶皮层中,PV神经元在GABA能神经元中占了40%-50%左右。PV神经元依据形态主要可以分为篮状细胞和吊灯状细胞,而在小鼠内侧前额叶皮层(mPFC),PV阳性的篮状细胞占85%,而吊灯状细胞只占了约15%。由PV神经元介导的GABA能环路的功能异常与多种神经精神疾病的发生密切相关。那么ErbB4在小鼠内侧前额叶皮层中由PV篮状细胞介导的GABA能环路的发育过程中会起什么样的作用呢?此外研究表明ErbB4在前脑其他脑区,如纹状体、下丘脑也有丰富的表达。其中纹状体在学习记忆、运动以及奖赏等功能中都有重要的作用。该区域的GABA能环路异常也与很多疾病相关,如帕金森疾病,亨廷顿疾病,自闭症等等。那么ErbB4在这些脑区中对GABA能环路的发育和功能的调控是怎么样的呢?为了回答这些问题,我们进行了以下研究。一、我们主要采用前脑GABA能神经元条件性敲除小鼠(Dlx5/6-cre-erbb4-/-,简称CKO),结合电生理,生化以及免疫组化等手段,研究ErbB4在调节前额叶皮层PV篮状细胞介导的GABA能环路发育中的作用。我们发现,ErbB4的敲除小鼠mPFC中间神经元的迁移和在皮层的分布并没有显著性的改变；由PV篮状细胞介导的抑制性突触的数目在敲除小鼠上也没有明显的改变,但是由活性依赖的GABA能的突触传递却减弱了；在敲除小鼠PV神经元上谷氨酸能突触的早期突触的数目也没有显著性的改变,但是成熟期兴奋性突触的数目却明显的减少了。这提示我们ErbB4敲除以后,影响了PV神经元的兴奋性输入,同时PV神经元自身的兴奋性减弱,使得对皮层锥体神经元的抑制减弱,引I起了锥体神经元活动的增高。这种GABA能环路发育的异常引起的兴奋-抑制失常最终可能导致某些神经精神疾病的发生。二、我们还发现ErbB4在小鼠纹状体中也有丰富的表达。目前关于纹状体中突棘神经元之间的抑制性突触发育的调控也未见报道。我们首先用Dlx5/6-cre与Ai9-tdTomato报告基因小鼠杂交,证明ErbB4表达在纹状体中突棘神经元上。然后用生化、免疫荧光等技术发现ErbB4可以在Dlx5/6-cre的启动下在MSN中被敲除,纹状体中GABAA受体亚单位alphal (al)的表达在成年敲除小鼠有显著性的增高,但α2和β2亚基的表达却没有观察到显著性的改变,同时GAD67的蛋白表达也有所增加。通过进一步电生理检测,我们还发现纹状体中突棘神经元上记录到的mIPSC (mininautre inhibitory postsynaptic current)的频率和幅度都有显著性的增加。另外,我们还对ErbB4敲除小鼠的行为学进行检测。我们发现ErbB4敲除后,小鼠表现出活动量的增加,条件性恐惧记忆的异常以及社会新事物均认知功能的减弱等等。综上所述,我们发现ErbB4的缺失不仅会影响mPFC区PV神经元兴奋性突触的发育,影响活性依赖的GABA能突触传递,还对纹状体的抑制性能环路的发育和功能有调控作用。另外,ErbB4的缺失还引起行为学异常。这提示我们ErbB4在前脑不同类型GABA能环路中存在不同的调控方式。我们的研究为揭示ErbB4在GABA能环路发育时的调控作用提供了新的理解,同时为研究神经精神疾病的发病机制提供了新的视角。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R741
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本文编号：2517983