黑质网状-束旁核GABA能神经环路在颞叶癫痫形成中的作用研究

摘要

黑质网状部(substantia nigra pars reticulata, SNr)位于中脑部位，其主要特征是γ-氨基丁酸（Gamma-aminobutyric acid，GABA）神经元富集，被认为可能与癫痫的形成相关，但是SNr参与调控癫痫形成的相关的神经环路及其机制仍然不清楚。本研究中我们分别使用在体神经元记录和钙信号光纤记录的方式，发现在颞叶癫痫发作过程中，SNr中的GABA能神经元及其主要亚型小清蛋白(Parvalbumin，PV)神经元都出现过度激活的现象。使用光遗传学或者化学遗传学的方式特异性地抑制SNr的GABA能神经元或PV神经元具有延缓颞叶癫痫形成的作用，而使用光遗传学特异性地激活SNr的PV神经元则会加速颞叶癫痫的形成。为了解析SNr的PV神经元的相关神经环路在颞叶癫痫形成中的作用及其功能，我们使用顺向单级突触病毒示踪的方式追踪了SNr的PV神经元的投射下游核团，并据此进一步使用光遗传学分别特异性地调控SNr的PV神经元投射到丘脑束旁核(parafascularnucleus，PF)，丘脑网状核（reticularis nucleus，RT）或者丘脑连结核(reuniens nucleus，RE)的投射轴突末端，发现只有SNr-PF的PV投射环路参与调控了颞叶癫痫的形成过程。此外，结合在体神经元记录，急性脑片离体电生理和逆向跨单突触病毒追踪等实验技术，我们发现SNr的PV神经元直接投射到PF的GABA能神经元，并对其产生抑制作用。最后使用光遗传学的方式调控PF的GABA能神经元，模拟了SNr-PF的PV神经元的投射作用，结果发现激活PF的GABA能神经元可以抑制颞叶癫痫的形成过程，抑制PF的GABA能神经元可以促进颞叶癫痫的形成过程。因此，本研究首次发现SNr的PV神经元可以投射到PF的GABA能神经元形成抑制性神经环路，并且这条抑制性神经环路参与调控了颞叶癫痫的形成过程，抑制这条环路可以有效减缓颞叶癫痫的形成过程。“SNr PV-PF GABA能抑制性神经环路”的发现丰富了对癫痫异常网络形成的认识，对临床精准治疗靶点的选择和药物的研发都具有一定的指导意义。

目录

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致谢

摘要

缩略词表

1 引言

2 材料与方法

2．1 实验动物

2．2 病毒

2．3 病毒注射

2．4 套管，陶瓷插芯及电极埋植

2．5 在体神经元记录与分析

2．6 钙信号光纤记录

2．7 海马CA3快速电点燃模型

2．8 海马CA1注射Kainic acid(KA)急性癫痫模型

2．9 急性脑片离体电生理

2．10 免疫组织化学

2．11 运动功能(旷场实验)的测量

2．12 数据统计分析

3 实验结果

3．1 海马电点燃癫痫激活SNr的GABA能神经元

3．2 SNr的GABA能神经元主要亚型为PV神经元

3．3 海马电点燃癫痫激活SNr的PV神经元

3．4 激活SNr的GABA能神经元促进颗叶癫痫的形成

3．5 激活SNr的PV神经元促进颞叶癫痫的形成

3．6 光遗传学抑制SNr的PV神经元延缓颞叶癫痫的形成

3．7 化学遗传学抑制SNr的PV神经元延缓颗叶癫痫的形成

3．8 SNr与海马之间不存在直接投射

3．9 SNr的PV神经元下游投射核团

3．10 SNr到PF的PV神经元投射通路参与调节颞叶癫痫的形成

3．11 SNr到RT或者RE的PV神经元投射通路不参与调节颞叶癫痫的形成

3．12 SNr的PV神经元直接抑制PF的GABA能神经元(突触功能)

3．13 SNr的PV神经元直接投射到PF的GABA能神经元(突触结构)

3．14 激活PF的GABA能神经元减缓颞叶癫痫的形成过程

3．15 抑制PF的GABA能神经元促进颞叶癫痫的形成过程

4 讨论

5 结论和创新性

参考文献

附件

综述

作者简历及在读期间所取得的科研成果