大鼠基底前腦神經元nestin和ChAT mRNA表達及電生理特性.pdf

1、基底前腦是一個高度異質性的區(qū)域，含有多種神經元，與不同的腦區(qū)發(fā)生聯(lián)系，完成覺醒、感覺、運動、情感和學習記憶等多種功能。最近的研究發(fā)現在成年大鼠和成年人的基底前腦存在著一群nestin免疫陽性神經元，并認為這群神經元是區(qū)別于膽堿能神經元和γ-氨基丁酸(GABA)能神經元的成熟神經元。這群神經元的形態(tài)和分布與膽堿能神經元相似，發(fā)出纖維投射到海馬、大腦皮質和丘腦，并與學習記憶功能密切相關。但基底前腦存在著能表達nestin的成熟神經元尚未在m

2、RNA表達水平上得到證實，而且這群神經元的神經化學屬性、電生理特征以及功能都還有待于進一步研究。
　　 本課題運用全細胞記錄技術結合單細胞反轉錄聚合酶鏈式反應(sc-RT-PCR)從mRNA表達和電生理特點兩個方面證實基底前腦存在能表達nestin的成熟神經元(nestin-expressing neurons，NENs)，并對NENs的遞質屬性、基本電生理特性及興奮性突觸傳入的特征進行研究，以探索基底前腦成熟神經元表達nest

3、in的機能意義。
　　 實驗發(fā)現乳鼠和成年大鼠基底前腦均有nestin mRNA表達。所有記錄到的基底前腦nestin mRNA陽性細胞都是可興奮細胞，給予一個短暫的去極化電流可誘發(fā)單個動作電位，給予一個較長的去極化電流可誘發(fā)多個連續(xù)的動作電位，證實這些nestin mRNA陽性細胞是成熟神經元，而不是神經干細胞或神經膠質細胞。
　　 實驗中共有106個神經元在記錄后成功進行了sc-RT-PCR，其中有44個nestin

4、 mRNA陰性、膽堿乙酰轉移酶mRNA陽性(nestin-& CHAT+)神經元(41.51％)，35個nestin mRNA和膽堿乙酰轉移酶mRNA雙陽性(nestin+&CHAT+)的神經元(33.02％)，5個nestin mRNA陽性、膽堿乙酰轉移酶mRNA陰性(nestin+& ChAT-)神經元(4.72％)，13個谷氨酸脫羧酶67 mRNA陽性(GAD67+)神經元(12.26％)，9個囊狀谷氨酸轉運體mRNA陽性(VGL

5、UTs+)神經元(8.49％)。88％的NENs表達ChAT mRNA，但沒有NENs表達GAD67mRNA，或在ChAT mRNA陰性時表達VGLUTs mRNA。NENs的平均放電頻為8.39±0.45 Hz，峰電位寬2.46±0.09 ms，超極化后電位時程223.77±12.08 ms、幅度4.49±0.21 mV，無明顯的去極化凹(depolarizing sag，DS)和超極化激活的電流(Ih)，長時間(4 s)的去極化未能

6、引出簇狀放電(cluster-firing)現象。這些特征與nestin-&CHAT+神經元相似，但與GAD67+神經元和VGLUTs+神經元有顯著性差別。因此，mRNA表達和電生理特性兩個方面的證據都說明基底前腦的大部分NENs屬于膽堿能神經元。也就是說，基底前腦的膽堿能神經元可分為nestin陽性的膽堿能神經元(nestin+& CHAT+)和nestin陰性的膽堿能神經元(nestin-& CHAT+)。而且nestin+& CH

7、AT-神經元的靜息膜電位顯著低于nestin&CHAT+的神經元(P＜0.01)，nestin+& CHAT+神經元的Ih顯著大于nestin-&CHAT+的神經元(P＜0.05)，提示NENs膜興奮性比nestin-& CHAT+神經元高。
　　 Nestin+膽堿能神經元的自發(fā)的興奮性突觸后電流(sEPSC)的幅度(28.45±1.78 pA)顯著高于nestin-膽堿能神經元(22.91±1.05 pA)(P=0.010)

8、；與nestin-膽堿能神經元相比，nestin+膽堿能神經元的事件幅度累積概率分布曲線偏右(K-S Z=4.5487，P=0.000)，亦提示nestin+膽堿能神經元的sEPSC幅度顯著高于nestin-膽堿能神經元。與nestin-膽堿能神經元相比，nestin+膽堿能神經元的sEPSC事件間期累積概率分布曲線偏左(K-S Z=2.6435，P=0.000)，提示nestin+膽堿能神經元的sEPSC的頻率高于nestin-膽堿能

9、神經元。總之，與nestin-膽堿能神經元比較，nestin+膽堿能神經元的sEPSC幅度和頻率都較大，提示其有較大的自發(fā)性的興奮性突觸傳入。
　　 獨立樣本的t檢驗表明，nestin+膽堿能神經元的微小興奮性突觸后電流(mEPSC)的幅度(29.01±1.83 pA)顯著高于nestin-膽堿能神經元(22.64±1.06pA)(P=0.005)；與nestin-膽堿能神經元相比，nestin+膽堿能神經元的mEPSC的幅度累

10、積概率分布曲線偏右(K-S Z=8.2165，P=0.000)，進一步證實nestin+膽堿能神經元的mEPSC幅度顯著高于nestin-膽堿能神經元。與nestin-膽堿能神經元相比，nestin+膽堿能神經元的mEPSC事件間期累積概率分布曲線偏右(K-SZ=1.7174，P=0.006)，提示nestin+膽堿能神經元的mEPSC的頻率低于nestin-膽堿能神經元。配對資料的t檢驗發(fā)現nestin+膽堿能神經元的mEPSC的頻率

11、顯著低于sEPSC的頻率(P=0.033)，而nestin-膽堿能神經元的mEPSC和sEPSC的頻率之間無顯著性差異(P=0.896)，nestin-和nestin+膽堿能神經元的mEPSC與sEPSC的幅度之間無顯著性差異(P值分別為0.816和0.720)。因此，nestin+膽堿能神經元的興奮性突觸傳入高于nestin-膽堿能神經元的一個原因是nestin+膽堿能神經元的興奮性傳入的突觸傳遞效率較高，另一個原因是nestin+膽

12、堿能神經元的突觸前興奮性神經元自發(fā)性的動作電位活動更活躍。
　　 NENs是一種慢放電神經元，其Ih顯著低于GAD67+神經元，所以其在海馬θ節(jié)律和學習記憶中的作用可能是提高海馬神經元的興奮性，增加θ節(jié)律的幅度，而不是作為海馬θ節(jié)律的起搏細胞。與nestin-的膽堿能神經元相比，nestin+的膽堿能神經元由于的膜興奮性較高、興奮性突觸傳入效能較高、突觸前興奮性動作電位的較活躍，因此可能在學習記憶中具有比nestin-的膽堿能神

13、經元更加重要的作用。基底前腦成熟神經元表達nestin可能是神經元提高其可塑性及生存能力、對抗基底前腦膽堿能神經元的丟失的一種機制，值得進一步深入研究。
　　 總之，基底前腦存在著能表達nestin mRNA的成熟神經元。mRNA表達和電生理特征兩個方面的資料都表明大部分NENs屬于基底前腦的膽堿能神經元。nestin+的膽堿能神經元的膜興奮性和興奮性突觸傳入均高于nestin-膽堿能神經元，因此在θ節(jié)律和學習記憶中可能具有更加