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题目:NMDA受体激活对伏隔核壳区中型棘突神经元胞体A型钾电流的影响

关键词:NMDA;NR2A;NR2B;伏隔核壳区;中型棘突神经元;A型钾电流

  摘要


伏隔核(Nucleus Accumbens, NAc)是哺乳动物脑中重要的脑区,在动物的认知整合、动机性行为、奖赏、快乐、恐惧以及成瘾等活动中均起着非常重要的作用。伏隔核的主要神经元类型是GABA能(GABAergic)的中型棘突神经元(Medium Spiny Neurons, MSNs),占神经元总数的90%~95%。以往本实验室的研究发现,激活SD大鼠伏隔核壳区(Shell)中型棘突神经元胞体的NMDA受体(N-methyl-D-aspartate Receptors, NMDARs)会改变中型棘突神经元胞体的内在兴奋性,分别激活含NR2A/NR2B亚单位的NMDA受体会引起细胞放电特性的不同改变,但造成这些改变的机制尚不清楚。A型钾电流(A-type potassium current, IA)是细胞中一类重要的钾离子电流,在维持中型棘突神经元的双向膜电位和调节动作电位的重复发放中均扮演重要角色。据此我们猜测,激活NMDA受体可能通过改变A型钾电流,从而对细胞的内在兴奋性造成影响。
本课题的研究具体分为两大部分:
第一部分实验:使用Sprague-Dawley(SD)大鼠(18-33d)作为实验材料,采用全细胞脑片膜片钳技术,电流钳模式下,研究施加A型钾电流选择性抑制剂4-AP抑制A型钾电流后,伏隔核壳区中型棘突神经元胞体内在兴奋性的变化情况,旨在研究在伏隔核壳区中型棘突神经元胞体中,抑制A型钾电流对细胞的放电特性是否有影响。
第二部分实验:电压钳模式下,研究分别激活伏隔核壳区中型棘突神经元胞体NMDA受体及含NR2A/NR2B亚单位的NMDA受体后,A型钾电流的变化情况,并进一步探究这些改变对于细胞外钙的依赖情况。
主要研究结果如下:
第一部分实验:在伏隔核壳区中型棘突神经元胞体,抑制A型钾电流,对细胞被动膜特性没有影响;抑制A型钾电流,细胞的内在兴奋性增强,具体表现为动作电位的放电个数增加,基强度降低,第一个瞬时放电频率增强。
第二部分实验:在伏隔核壳区中型棘突神经元胞体,激活NMDA受体,A型钾电流的电流密度没有显著变化;选择性激活含NR2B的NMDA受体,A型钾电流的电流密度显著减小;选择性激活含NR2A的NMDA受体,A型钾电流的电流密度显著增大。当去掉细胞外液中的钙离子,重复以上实验,实验结果如下:激活NMDA受体,A型钾电流的电流密度没有显著变化;选择性激活含NR2B的NMDA受体,A型钾电流的电流密度没有显著变化;选择性激活含NR2A的NMDA受体,A型钾电流的电流密度显著升高。
根据以上结果,得出以下结论:
在SD大鼠伏隔核壳区中型棘突神经元胞体,抑制A型钾电流,内在兴奋性增强。激活NMDA受体及含NR2A/NR2B亚型的NMDA受体对伏隔核壳区中型棘突神经元胞体A型钾电流有着不同改变,且这些改变对细胞外钙的依赖性各不相同:激活NMDA受体A型钾电流没有显著变化;激活含NR2B的NMDA受体导致A型钾电流显著降低,且这一过程依赖于细胞外钙;而激活含NR2A的NMDA受体导致A型钾电流显著升高,且这一过程不依赖于细胞外钙。
本实验结果提示,A型钾电流在调节细胞胞体兴奋性的过程中扮演了非常重要的角色。A型钾电流的改变可能参与了激活NMDA受体引起的神经元胞体内在兴奋性变化的过程。