小鼠前額葉皮層GABA環(huán)路的發(fā)育及其分子機(jī)制研究.pdf

1、前額葉皮層(prefrontal cortex，PFC)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)多種高級(jí)認(rèn)知功能如工作記憶的一個(gè)重要腦區(qū)。小清蛋白陽(yáng)性的快尖峰放電(fast-spiking，F(xiàn)S)中間神經(jīng)元在這些功能的執(zhí)行過(guò)程中扮演著重要角色。FS中間神經(jīng)元占新皮層所有中間神經(jīng)元的40-50％，其中絕大部分是籃狀細(xì)胞(～90％);這類中間神經(jīng)元在皮層有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系:它們既投射到錐體細(xì)胞(pyramidal neurons，PN)也接受PN的興奮性輸入，

2、從而形成一個(gè)交互的局部興奮-抑制環(huán)路(FS-PN);并且這些神經(jīng)元彼此之間通過(guò)廣泛的電、化學(xué)突觸聯(lián)系形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)(FS-FS)。此外，F(xiàn)S中間神經(jīng)元還接受丘腦-皮層中繼神經(jīng)元的輸入，也與皮層內(nèi)其它中間神經(jīng)元形成突觸聯(lián)系。盡管PFC的GABA環(huán)路，特別是由FS中間神經(jīng)元參與形成的微環(huán)路的結(jié)構(gòu)與功能異常與多種發(fā)育相關(guān)的神經(jīng)精神類疾病如精神分裂癥關(guān)聯(lián)緊密;然而，目前尚無(wú)報(bào)道對(duì)由PFC的FS中間神經(jīng)元參與形成的微環(huán)路在出生后的發(fā)育進(jìn)行

3、系統(tǒng)研究。
　　 皮層GABA環(huán)路在發(fā)育過(guò)程中受到多種因素的調(diào)控，包括生長(zhǎng)因子如BDNF和FGF等。神經(jīng)調(diào)節(jié)素1(Neuregulin1，NRG1)作為神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子大家族的一個(gè)成員，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，主要通過(guò)與酪氨酸蛋白激酶受體ErbB4結(jié)合并激活一系列胞內(nèi)信號(hào)通路束發(fā)揮功能。近些年，nrg1和erbb4作為精神分裂癥的兩大易感基因而備受重視;但是，NRG1-ErbB4信號(hào)通路通過(guò)哪些途徑參與精神分裂癥的發(fā)生目前仍不清楚。近期研究

4、顯示，ErbB4主要在中間神經(jīng)元，特別是FS中間神經(jīng)元上表達(dá)。但是，NRG1-ErbB4信號(hào)通路在PFC的FS中間神經(jīng)元特別是由籃狀細(xì)胞參與形成的微環(huán)路發(fā)育過(guò)程中的作用卻鮮有報(bào)道。
　　 因此，本研究結(jié)合分子遺傳學(xué)、生化以及電生理等手段，試圖回答兩個(gè)問(wèn)題:第一，PFC的FS中間神經(jīng)元在正常發(fā)育過(guò)程中的微環(huán)路構(gòu)建，我們重點(diǎn)關(guān)注FS-PN和FS-FS兩個(gè)微環(huán)路;第二，敲除中間神經(jīng)元上的ErbB4受體后，由FS中間神經(jīng)元特別是籃狀細(xì)胞

5、參與形成的微環(huán)路的發(fā)育是否受影響。我們發(fā)現(xiàn):1）FS中間神經(jīng)元微環(huán)路在出生后第二周初步建立起來(lái)，而環(huán)路重塑卻一直持續(xù)到青春期;2）在胚胎期敲除ErbB4受體，由FS籃狀細(xì)胞所形成的抑制性突觸的發(fā)育并沒(méi)有受到明顯影響，但是活性依賴性的突觸傳遞功能明顯減弱;3）敲除ErbB4不影響FS-FS之間電突觸的發(fā)育;4）敲除ErbB4雖不影響PN-FS的興奮性突觸的早期發(fā)育，但其成熟受阻。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們提出如下模型:敲除ErbB4后導(dǎo)致FS