ATP在脊髓背角和海馬CA1區(qū)長時程增強中的作用及其機制.pdf

1、研究背景:長時程增強(long-term potentiation,LTP)首先發(fā)現(xiàn)于海馬,是突觸傳遞功能的重要表現(xiàn)形式,指的是一定的條件刺激引起突觸傳遞效能的長時間增強,在學(xué)習(xí)和記憶中發(fā)揮重要作用。強直刺激初級傳入C纖維、炎癥和神經(jīng)損傷均可誘導(dǎo)脊髓背角C纖維誘發(fā)電位的LTP,C纖維主要傳遞痛覺信息,因此脊髓背角LTP被認為是病理性疼痛的神經(jīng)基礎(chǔ)。
　　 胞外ATP作為一種活性依賴的信號分子,調(diào)節(jié)膠質(zhì)細胞與膠質(zhì)細胞和膠質(zhì)細胞與神

2、經(jīng)元之間的相互交流。研究發(fā)現(xiàn):ATP與P2X受體結(jié)合可以激活小膠質(zhì)細胞。P2X受體是配體門控鈣離子通透的陽離子通道,介導(dǎo)快速的突觸反應(yīng)。P2X受體有7個亞型,P2X1-7。小膠質(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫細胞,表達多種離子型的P2X受體。外周神經(jīng)損傷后脊髓小膠質(zhì)細胞被激活,P2X4受體的表達上調(diào)。近來的研究發(fā)現(xiàn)P2X4受體使小膠質(zhì)細胞釋放腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子,介導(dǎo)小膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元的信號,從而引起痛覺過敏。大量研究表明:小膠質(zhì)細胞在神經(jīng)病理

3、性疼痛的產(chǎn)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用。激活的小膠質(zhì)細胞釋放前炎性細胞因子如TNF-α導(dǎo)致痛覺過敏。小膠質(zhì)細胞是腦特異性的巨噬細胞,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)小膠質(zhì)細胞的激活是病理過程的一個基本反應(yīng)。大腦在正常狀態(tài)時,小膠質(zhì)細胞處于靜止狀態(tài),但當腦缺血,炎癥或疾病時,小膠質(zhì)細胞能快速被激活,從分支狀的小膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)變成變形蟲似的巨噬細胞。許多研究發(fā)現(xiàn):小膠質(zhì)細胞的激活在多種因為(年齡,β淀粉樣蛋白)引起的海馬LTP減少和記憶缺陷中發(fā)揮重要作用。
　　

4、 ATP作為一種主要的神經(jīng)遞質(zhì),在中樞神經(jīng)系統(tǒng)突觸傳遞可塑性中發(fā)揮重要作用;而ATP對脊髓背角C纖維誘發(fā)電位和海馬CA1區(qū)長時程增強中的作用目前還不清楚。
　　 研究目的:
　　 1.ATP對脊髓背角C纖維誘發(fā)電位有何影響?如果有影響,ATP是通過什么機制(哪種受體、哪些信號通路)發(fā)揮作用。
　　 2.ATP在海馬CA1區(qū)長時程增強中的作用并探討其機制。
　　 研究方法:本研究采用雄性SD大鼠(250-

5、280克),研究方法包括脊髓背角和海馬CA1區(qū)在體電生理記錄和免疫組織化學(xué)。
　　 結(jié)果：
　　 第—部分:ATP在脊髓背角C-纖維誘發(fā)電位中的作用及其機制
　　 1.0.3mM的ATP能誘導(dǎo)脊髓背角C-纖維誘發(fā)電位的LTP,至少持續(xù)5個小時；
　　 2.應(yīng)用ATP前30分鐘給予TNP-ATP(P2X1-4受體拮抗劑)可以阻斷ATP誘導(dǎo)的LTP,而PPADS(P2X1,2,3,5,7受體拮抗劑)不能阻斷,

6、這表明:ATP可能通過P2X4受體誘導(dǎo)脊髓背角LTP。
　　 3.ATP應(yīng)用后30分鐘,Src-家族激酶(SFKs)的磷酸化水平明顯升高；p-SFKs只表達于小膠質(zhì)細胞中,神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞中沒有表達。
　　 4.ATP應(yīng)用后60分鐘,p38的磷酸化水平明顯升高； ATP應(yīng)用后180分鐘,P2X4受體的數(shù)目明顯增加；p-p38和P2X4受體只表達于小膠質(zhì)細胞中,神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞中沒有表達。
　　 5.脊髓表

7、面應(yīng)用TNP—ATP抑制p38的激活,而PPADS不能抑制。
　　 6.脊髓表面應(yīng)用p38抑制劑SB203580阻斷ATP誘導(dǎo)的脊髓背角LTP和P2X4受體的上調(diào)。
　　 7.脊髓表面應(yīng)用SFKs抑制劑(PP2和SU6656)阻斷ATP誘導(dǎo)的脊髓背角LTP。
　　 8.在高位脊髓橫斷的大鼠,應(yīng)用0.3mM ATP能引起C-纖維誘發(fā)電位LTP。在ATP應(yīng)用60分鐘,腰膨大處p-p38的磷酸化水平表達明顯升高,而頸段

8、和胸段脊髓p-p38表達沒有變化。
　　 第二部分:ATP在海馬CA1區(qū)長時程增強中的作用及其機制
　　 1.側(cè)腦室內(nèi)給予ATP不影響基礎(chǔ)性fEPSPs,但能顯著抑制高頻刺激誘導(dǎo)的LTP,高頻刺激后fEPSPs平均幅度較生理鹽水對照組明顯降低。
　　 2.側(cè)腦室內(nèi)給予P2X7受體拮抗劑oxidized ATP,可阻止ATP對海馬CA1區(qū)LTP的抑制,這表明:ATP能通過P2X7受體抑制海馬CA1區(qū)LTP。

9、　　 3.給予ATP后30分鐘,海馬CA1區(qū)的小膠質(zhì)細胞明顯被激活；側(cè)腦室內(nèi)給予小膠質(zhì)細胞抑制劑美滿霉素或TNF-α中和抗體,均可阻止ATP對海馬CA1區(qū)LTP的抑制。
　　 4.側(cè)腦室注射ATP后30分鐘,p38的磷酸化水平明顯升高；免疫組化雙染結(jié)果顯示:p-p38只表達于小膠質(zhì)細胞中,神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞中沒有表達.側(cè)腦室內(nèi)給予p38抑制劑SB203580,可阻止ATP對海馬CA1區(qū)LTP的抑制。
　　 結(jié)論：