NR2B基因在大鼠海馬CA1區(qū)突觸可塑性及學(xué)習(xí)記憶中的作用.pdf

1、學(xué)習(xí)和記憶作為腦的高級功能之一，對哺乳動物尤其是人類的生存都是極為重要的。許多研究已經(jīng)表明N-甲基-D-天門冬氨酸(N-methyl-D-aspartate，NMDA)受體在突觸可塑性和學(xué)習(xí)記憶過程中起著重要的作用，特別是NMDA受體的NR2B亞基。1999年美國普林斯頓大學(xué)的錢卓博士帶領(lǐng)的科研小組突破基因技術(shù)限制，成功創(chuàng)建出NR2B亞基前腦特異過量表達(dá)的轉(zhuǎn)基因小鼠。利用離體腦片技術(shù)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)出NMDA受體通道開放時間延長，活性

2、增加，并且其海馬CAl區(qū)突觸可塑性增強(qiáng)(表現(xiàn)為突觸對高頻刺激反應(yīng)增強(qiáng))；并且在多種行為學(xué)測試中(水迷宮，聲音和場景恐懼條件化測試等)表現(xiàn)出更好的學(xué)習(xí)和記憶能力。這些結(jié)果表明在小鼠腦內(nèi)，NR2B亞基對于突觸可塑性和學(xué)習(xí)記憶是一個關(guān)鍵的分子。NR2B亞基的這種作用是否具有普遍性?也既NR2B基因過量表達(dá)在其它動物中是否也具有相同的作用?為了解答這一問題，本研究首次利用NR2B轉(zhuǎn)基因模式大鼠，將離體腦片電生理學(xué)技術(shù)與整體行為學(xué)方法相結(jié)合，重點(diǎn)

3、研究了NR2B亞基在大鼠前腦區(qū)的過量表達(dá)，對海馬Schaffer側(cè)枝-CAl區(qū)興奮性突觸后電位(Excitatory Postsynaptic Potential，EPSP)、NMDA受體依賴的長時程增強(qiáng)(Long-term Potentiation，LTP)及海馬相關(guān)的空間工作記憶和參考記憶功能的影響。本課題的研究工作主要包括以下兩部分： 1 轉(zhuǎn)基因大鼠海馬CAl腦區(qū)基本突觸傳遞功能的分析1.1基本突觸傳遞分析： 采用

4、離體腦片場電位記錄技術(shù)，考察了NR2B轉(zhuǎn)基因模式大鼠海馬Schaffer側(cè)枝-CAl區(qū)的基本突觸傳遞功能。在分別與同窩野生型大鼠的刺激強(qiáng)度-反應(yīng)曲線(Input-Output curve)和雙脈沖易化(Paired pulsefacilitation，PPF)進(jìn)行分析對比，結(jié)果表明NR2B亞基的過量表達(dá)并不會改變轉(zhuǎn)基因模式大鼠突觸后AMPA受體的功能和突觸前神經(jīng)遞質(zhì)釋放的功能。 1.2NMDA受體介導(dǎo)的突觸可塑性分析采用離體腦片

5、場電位記錄技術(shù)，研究分析NR2B亞基前腦特異過量表達(dá)對大鼠海馬Schaffer側(cè)枝-CAl區(qū)突觸可塑性的影響。與同窩野生型大鼠相比，轉(zhuǎn)基因大鼠海馬Schaffer側(cè)枝-CAl區(qū)NMDA受體依賴的LTP得到了顯著增強(qiáng)。在此基礎(chǔ)上，我們使用NR2A利NR2B亞基拮抗劑研究了NR2A和NR2B亞基在NMDA受體介導(dǎo)的LTP中的作用，無論在轉(zhuǎn)基因大鼠還是同窩對照大鼠的腦片，NR2A和NR2B亞基拮抗劑都能夠減弱NMDA受體介導(dǎo)的LTP，特別是使

6、用了NR2A亞基拮抗劑后，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因大鼠的LTP仍顯著高于野生型大鼠。這些結(jié)果提示了，NR2A和NR2B亞基都參與了NMDAR依賴性的LTP的形成，NR2B亞基的過量表達(dá)可以引起NMDAR依賴的LTP的增強(qiáng)。對長時程抑制(Long-term depression，LTD)的研究發(fā)現(xiàn)，NR2B轉(zhuǎn)基因組的LTD與野生型對照組的并無顯著差異，在加入NR2B亞基拮抗劑后，雖然LTD降低但變化并不顯著。 2轉(zhuǎn)基因模式大鼠空間學(xué)習(xí)記憶的行為學(xué)分析大

7、量的研究已表明NMDAR依賴的突觸可塑性與學(xué)習(xí)記憶功能密切相關(guān)，為了探明大鼠前腦過量表達(dá)NR2B對前腦相關(guān)的學(xué)習(xí)記憶功能的影響，我們利用T-迷宮的非匹配延緩任務(wù)(The delayed non match-to-sample，DNMS)和水迷宮任務(wù)，分別檢測NR2B轉(zhuǎn)基因模式大鼠的空間工作記憶和空間參考記憶能力。所獲得的研究結(jié)果是，NR2B轉(zhuǎn)基因模式大鼠的空間工作記憶和空間參考記憶能力得到顯著改善，結(jié)果表明了NR2B亞基在前腦的過量表達(dá)