急性脑片中内源性多巴胺对皮层-纹状体突触短时程可塑性的作用

摘要

目的：研究急性脑片中内源性多巴胺（DA）在纹状体多棘神经元（MSN）电生理活动中的作用，探讨黑质-纹状体环路联系对MSN功能状态的影响。 方法：⑴建立急性皮层-纹状体-黑质脑片，采用可视脑片膜片钳全细胞记录技术，观察脑片中黑质细胞、纹状体细胞基本电生理活动。⑵采用纹状体与皮层或黑质各种不同组合方式的矢状位脑片，观察纹状体MSN膜电位双相波动出现的条件。在皮层-纹状体-黑质脑片中，分别阻断DA受体和谷氨酸（Glu）受体，研究来自皮层的Glu和来自黑质的DA对MSN膜电位双相波动影响。⑶对皮层进行配对刺激和短阵刺激，在背侧纹状体MSN记录兴奋性突触后电流（EPSC），观察皮层-纹状体突触短时程可塑性的变化。通过阻断皮层-纹状体-黑质脑片中的DA受体，观察内源性DA对短时程可塑性的作用。 结果：①皮层-纹状体-黑质脑片中，黑质细胞呈现出特征性自发动作电位，符合在体DA能细胞或γ-氨基丁酸能细胞的特征。部分纹状体细胞vf记录到与在体类似的膜电位双相波动，其细胞膜特性符合在体纹状体MSN的电生理特征。②皮层-纹状体-黑质脑片中，65．2％的MSN（30/46）记录到自发的膜电位双相波动，在接近皮层的背侧纹状体有92．3％的MSN（24/26）表现为膜电位双相波动；而腹侧纹状体只有30％的MSN（6/20）出现膜电位的波动。阻断DA受体使去极化平台电位（up state）的幅度明显降低（P<0．05），其中阻断DA D1受体降低up state的水平（P<0．05），阻断动作电位的发放；而阻断D2受体使膜电位的双相状态均抬高（P<0．05）。在皮层-纹状体脑片、纹状体脑片、纹状体-黑质脑片中，MSN膜电位呈现为稳定的静息状态（down state），各组MSN静息电位值：皮层-纹状体-黑质脑片（-67．3±2．7mV，n=10）；皮层-纹状体脑片（-69．7±2．6 mV，n=10）；纹状体脑片（-73．2±3．3mV，n=10）；纹状体黑质脑片（-71．4±2．5mV，n=10），差异无统计学意义（P>0．05）。③皮层-纹状体-黑质脑片与皮层．纹状体脑片相比，配对刺激比率（PPR）：50ms刺激间隔时间（ISI）为139．6±18．2％/113．3±13．7％（P<0．01）；500ms ISI为67．4±10．6％/83．1±5．9％（P<0．01）。在皮层-纹状体-黑质脑片中阻断D2受体前后PPR：50ms ISI：136．5±12．6％/113．6±10．5％，P<0．01；500ms ISI：66．2±6．4％/79．3±7．1％，P<0．01。阻断D2受体皮层-纹状体-黑质脑片中PPR与皮层-纹状体脑片中PPR相比，差异无统计学意义。10Hz、20个刺激的短阵刺激引起EPSC幅度的依次减少，表现为短时程抑制（STD）。在皮层-纹状体-黑质脑片中，STD比率（0．20±0．03），D1受体阻断导致STD比率增大（0．58±0．03，P<0．001），抑制程度降低；而D2受体阻断后STD比率无明显差异（0．22±0．02，P>0．05）。皮层-纹状体脑片中，10Hz短阵刺激同样也引起EPSC幅度的依次减少，STD比率（0．59±0．05）与皮层-纹状体-黑质脑片（0．20±0．03）比较显著增加（P<0．001），与D1受体阻断的皮层-纹状体-黑质脑片比较STD比率相近（P>0．05）。 结论：⑴矢状位脑片中黑质和纹状体细胞保持与在体一致的基本电生理活动。⑵MSN膜电位的双相波动是在DA的调节下对皮层Glu能兴奋性输入的反应，是纹状体与皮层、黑质问神经环路功能完整的表现。⑶来自黑质的内源性DA通过对皮层-纹状体突触配对刺激和短阵刺激可塑性紧张性调控作用，可能参与调节纹状体MSN对皮层输入信息的瞬时整合和编码。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：中英文对照缩略词表

声明

前 言

第一部分 矢状位脑片中黑质、纹状体细胞电生理特性的观察

材料与方法

1 实验材料

2 实验方法

结 果

1 正常功能状态细胞筛选和封接过程的判断

2 黑质神经元电生理特性记录

3 纹状体MSN电生理特性记录

讨论

参考文献

第二部分 内源性多巴胺在纹状体MSN膜电位双相波动中的作用

材料与方法

1 实验材料

2 实验方法

结 果

1 MSN的识别

2 膜电位波动的双相状态

3 内源性Glu和DA对双相膜电位波动影响

讨 论

参考文献

第三部分 皮层纹状体突触短时程可塑性及内源性多巴胺的作用

材料和方法

1 实验材料

2 实验方法

结 果

1 内源性DA对皮层纹状体单个刺激突触反应的影响

2 配对刺激可塑性和内源性DA的影响

3 短阵刺激可塑性及内源性DA的影响

讨论

参考文献

结论

综述:黑质-纹状体电生理活动研究进展

攻读学位期间公开发表的论文

致 谢