铅损伤非NMDA受体依赖性LTP的机制及JNK1在海马CA1区突触可塑性中的作用研究

摘要

本文应用脑片膜片钳、激光共聚焦、海马脑片场电位记录以及免疫印迹杂交等技术较深入地研究了铅对大鼠海马CA1区非NMDA受体依赖性LTP损伤的机制；JNK1基因敲除对海马CA1区突触可塑性的影响，并初步探讨其机理。1.铅暴露损伤了儿童的神经行为和学习记忆功能，它对长时程突触后增强(LTP)的损伤作用已在海马各区得到了广泛的研究。有证据表明铅可以损伤非NMDA受体依赖性LTP，但其机制尚不清楚。本实验主要研究细胞内钙库与铅损伤非NMDA受体依赖性LTP的关系。我们用全细胞膜片钳技术在急性分离的海马脑片CA1区记录单突触的LTP，并用钙成像技术观察了铅暴露海马锥体神经元胞内钙浓度的变化。实验中发现，ryanodine受体的抑制剂ryanodine可以显著地减小非NMDA受体依赖性LTP的幅度，而且用钙库的消耗剂thapsigargin可以阻断这种形式的LTP的诱导。当应用ryanodine受体的激动剂caffeine后，该LTP却被显著增强，而这种增强又可以被急性灌流铅抑制。铅可以进一步削弱由于ryanodine和thapsigargin抑制的非NMDA受体依赖性LTP。钙成像的结果也进一步证实了铅可能是通过影响胞内钙库钙的释放与重吸收而影响非NMDA受体依赖性LTP。 2.c-Jun的N端激酶(JNKs)是一种应激激活的蛋白激酶，其在脑的发育过程中与神经元的凋亡密切相关。尽管已有证据表明JNK对于海马LTP的诱导具有重要的作用，但是单个的JNK亚基在突触可塑性中的作用还没有研究。我们应用JNK1基因敲除的小鼠模型，研究了JNK1基因在海马CA1区突触可塑性中的作用。实验结果表明，在JNK1敲除小鼠的海马脑片上记录的短时程突触可塑性(STP)被显著抑制，而LTP和NMDA受体依赖的LTD却没有影响。然而，CA1区代谢性谷氨酸受体激动剂DHPG和配对低频刺激(PPF-LFS)诱导代谢性谷氨酸受体依赖的LTD(mGluR-LTD)在JNK1基因缺失或抑制时却显著受损。我们用免疫印迹杂交技术检测了总的c-Jun、磷酸化的c-Jun和ATF2的表达，表明这种LTD的抑制与磷酸化的c-Jun和ATF2表达量降低有关，而与总的c-Jun表达水平无关。总之，这些实验结果表明，JNK1介导了海马CA1区的短时程的突触可塑性和代谢性谷氨酸受体依赖的LTD，而对于LTP和NMDA受体依赖的LTD却没有影响。

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