BDNF對(duì)大腦皮質(zhì)神經(jīng)元鈣信號(hào)調(diào)控作用研究.pdf

1、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）對(duì)神經(jīng)元的生長(zhǎng)、發(fā)育、分化、存活起著十分重要的作用。近年來，大量研究證實(shí)：腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子不僅具有長(zhǎng)時(shí)程營(yíng)養(yǎng)性調(diào)節(jié)功能，還能夠急性調(diào)控神經(jīng)元的突觸傳遞活動(dòng)，并在突觸可塑性、LTP及學(xué)習(xí)記憶機(jī)制方面中扮演著極其關(guān)鍵的角色。然而，由于①不同的系統(tǒng)對(duì)BDNF反應(yīng)不同，甚至某些研究結(jié)論間存在相互矛盾的結(jié)果；②BDNF調(diào)控突觸傳遞活動(dòng)的機(jī)理不清楚；③BDNF對(duì)網(wǎng)絡(luò)整體活動(dòng)的調(diào)控作用未明，這些都有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)去揭示

2、。本研究采用膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)、熒光測(cè)鈣技術(shù)，以原代培養(yǎng)的皮質(zhì)神經(jīng)元為研究對(duì)象，對(duì)BDNF調(diào)控神經(jīng)元突觸傳遞活動(dòng)、胞內(nèi)鈣信號(hào)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，這將為揭示BDNF在大腦發(fā)育過程中的作用，闡明大腦學(xué)習(xí)記憶機(jī)制和探討B(tài)DNF在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)病機(jī)制中的作用提供有力的理論依據(jù)。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論如下：（1）研究中發(fā)現(xiàn)BDNF能夠迅速增強(qiáng)原代培養(yǎng)的大鼠皮質(zhì)神經(jīng)元的突觸活動(dòng)，并且能夠迅速誘導(dǎo)胞內(nèi)鈣的增高。證實(shí)BDNF作用于皮質(zhì)神經(jīng)元數(shù)分鐘后，神

3、經(jīng)元自發(fā)動(dòng)作電位的發(fā)放頻率明顯增強(qiáng)，自發(fā)興奮性突觸后電流（EPSCs）的頻率和幅度都明顯增加。短暫的應(yīng)用BDNF30秒后可迅速誘導(dǎo)神經(jīng)元胞內(nèi)鈣的增高。（2）進(jìn)一步研究了BDNF誘導(dǎo)培養(yǎng)皮質(zhì)神經(jīng)元瞬時(shí)胞內(nèi)鈣增高的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)無鈣細(xì)胞外液中，局部吹加BDNF仍能誘導(dǎo)鈣的增高，但增高的幅度值已明顯降低，表明這種BDNF誘導(dǎo)的鈣信號(hào)部分依賴于細(xì)胞外鈣。同時(shí)加入U(xiǎn)-73122處理細(xì)胞以后（U-73122是膜通透性的PLC-γ抑制劑），BDNF則不能

4、誘導(dǎo)神經(jīng)元胞內(nèi)鈣的增高。這個(gè)結(jié)果表明BDNF誘導(dǎo)的瞬時(shí)鈣信號(hào)依賴于外鈣內(nèi)流和胞內(nèi)鈣庫(kù)的鈣釋放（PLC-γ/IP3途徑）兩條途徑。細(xì)胞外液加入鈣通道阻斷劑CdCl2后，局部吹加BDNF仍能誘導(dǎo)鈣的增高，但增高的幅度值已明顯降低。加入鈉通道阻斷劑1μMTTX對(duì)BDNF誘導(dǎo)的鈣信號(hào)沒有影響，同樣浴液中加入CNQX/APV（CNQX為AMPA受體阻斷劑APV為NMDA受體阻斷劑），對(duì)BDNF誘導(dǎo)的鈣信號(hào)也沒有影響，這些結(jié)果表明介導(dǎo)BDNF引起神

5、經(jīng)元外鈣內(nèi)流的主要途徑是細(xì)胞膜上的鈣通道。此外，采用膜片鉗全細(xì)胞電流鉗記錄結(jié)合熒光鈣測(cè)定的同步光電聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)初步發(fā)現(xiàn)BDNF能夠誘導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞膜的快速閾下去極化，幾乎同步的引起胞內(nèi)鈣的增高?？傊瑢?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)揭示BDNF誘導(dǎo)神經(jīng)元胞內(nèi)鈣的增高需要胞內(nèi)鈣庫(kù)內(nèi)鈣的釋放和外鈣的內(nèi)流，而外鈣內(nèi)流很可能是通過電壓敏感鈣通道途徑。（3）本研究觀測(cè)了BDNF對(duì)皮質(zhì)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)同步自發(fā)鈣振蕩的影響。在實(shí)驗(yàn)中記錄了培養(yǎng)皮質(zhì)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的同步自發(fā)鈣振蕩，這種鈣振

6、蕩是突觸活動(dòng)驅(qū)動(dòng)的，可以被TTX，谷氨酸受體拮抗劑CNQX/APV所阻斷。而GABAA受體阻斷劑picrotoxin對(duì)其沒有影響，表明這種自發(fā)鈣振蕩完全依賴于谷氨酸能突觸活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)同樣證實(shí)這種同步自發(fā)鈣振蕩依賴于外鈣的內(nèi)流，而不需要胞內(nèi)鈣庫(kù)鈣的釋放，鈣的內(nèi)流主要通過L型鈣通道。用BDNF處理皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)30分鐘沖洗掉后，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)同步自發(fā)的鈣振蕩活動(dòng)明顯增強(qiáng)，這種增強(qiáng)可以持續(xù)2～3個(gè)小時(shí)。進(jìn)一步研究表明這種BDNF誘導(dǎo)的自發(fā)鈣振蕩頻率的長(zhǎng)