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

论文摘要

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

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一篇 文献综述
• 第一章 内质网钙库与突触可塑性
• 1.1 内质网钙库
• 1.2 胞内钙释放研究的发展过程
• 1.3 胞内钙库在小脑功能中的作用
• 1.4 海马CA1区锥体神经元胞内钙释放
• 1.5 突触前钙库与突触可塑性
• 1.5.1 自发的突触前钙信号与递质释放
• 1.5.2 钙库在活动依赖性的突触前钙瞬变与激发的递质释放中的作用
• 1.5.3 Ryanodine受体与长时程突触可塑性
• 1.5.4 钙的来源
• 1.5.6 IP3Rs在神经递质释放中起作用吗?
• 1.6 结论与展望
• 参考文献
• 第二章 MAPK信号通路与突触可塑性
• 2.1 神经系统ERK信号的功能
• 2.1.1 ERK参与突触可塑性形成
• 2.1.2 ERK在学习和记忆中的作用
• 2.1.3 ERK调节突触传递
• 2.1.4 突触形态的改变需要 ERK激活
• 2.1.5 ERK在突触可塑性中的底物
• 2.1.6 ERK信号在神经系统中的重要作用
• 2.2 p38 MAPK激酶及其功能
• 2.2.1 p38 MAPK信号在神经元可塑性中的作用
• 2.3 有待解决的相关问题
• 参考文献
• 第二篇 实验研究
• 第三章 Ryanodine敏感的钙库在铅损伤海马CA1区非NMDA受体依赖的LTP中的作用
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 细胞培养
• 3.2.2 电生理记录
• 3.2.3 钙成像实验
• 3.2.4 主要药品来源
• 3.2.5 主要实验仪器和软件
• 3.2.6 数据统计与分析
• 3.3 试验结果
• 3.3.1 Ryanodine敏感的钙库对海马CA1区非NMDA受体依赖性LTP的重要作用
• 3.3.2 急性铅暴露可以抑制海马CA1区非NMDA受体依赖的LTP
• 3.3.3 阻断ryanodine敏感的钙库的钙释放对铅损伤的非NMDA受体依赖的LTP的影响
• 3.3.4 铅抑制钙库钙的重吸收
• 3.4 讨论
• 3.4.1 海马CA1区非NMDA受体依赖的LTP与胞内ryanodine敏感的钙库
• 3.4.2 铅损伤非NMDA受体依赖的LTP的机制:抑制ryanodine受体敏感的钙库的钙释放
• 3.4.3 铅损伤非NMDA受体依赖的LTP与胞内钙库钙的重吸收密切相关
• 3.4.4 结论
• 参考文献
• 第四章 JNK1在海马CA1区突触可塑性中的作用
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 动物来源
• 4.2.2 PCR鉴定JNK-/-的基因表达
• 4.2.3 电生理
• 4.2.4 蛋白质印迹杂交
• 4.2.5 结果判定和数据处理
• 4.3 实验结果
• 4.4 讨论
• 参考文献
• 1. 简介
• 2. 博士期间参与发表的论文