Fmr1敲除鼠海馬Fast-spiking中間神經(jīng)元鉀離子通道特性分析.pdf

1、目的：脆性X綜合征是以智能發(fā)育遲滯，注意力缺陷，自閉癥及癲癇為主要臨床表現(xiàn)的一種神經(jīng)系統(tǒng)遺傳性智能發(fā)育障礙疾病，是由于脆性 X智能低下蛋白（fragile X mental retardation protein，F(xiàn)MRP）表達(dá)較少或缺失引起的，它的一個(gè)重要特征是神經(jīng)元的興奮性顯著增高。在自然界的生物體內(nèi)，維持正常神經(jīng)生理活動(dòng)的基礎(chǔ)是神經(jīng)系統(tǒng)中興奮和抑制環(huán)路的平衡，當(dāng)興奮性神經(jīng)元的功能增強(qiáng)或抑制性神經(jīng)元功能減弱時(shí)，該平衡被打破，繼而出現(xiàn)

2、神經(jīng)系統(tǒng)興奮性增高。神經(jīng)系統(tǒng)中，起到抑制性作用的中間神經(jīng)元在調(diào)控神經(jīng)元興奮性及異常放電的過程中起著重要的作用。參與調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)興奮性的因素眾多，其中電壓門控性鉀通道（Kv）主要參與調(diào)節(jié)靜息膜電位及動(dòng)作電位復(fù)極化的過程，決定動(dòng)作電位的時(shí)程和頻率。本課題組前期的研究認(rèn)為Fmr1基因敲除鼠皮層Kv4.2表達(dá)水平降低，錐體神經(jīng)元興奮性增高。有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MRP在中間神經(jīng)元中廣泛表達(dá)，在Fmr1基因敲除鼠腦組織中，抑制性中間神經(jīng)元數(shù)量減少。我們推

3、測(cè)， FMRP的表達(dá)缺失可能導(dǎo)致KO鼠海馬FS中間神經(jīng)元功能的異常，影響其抑制功能，而這種異?？赡苁峭ㄟ^影響鉀通道特性來實(shí)現(xiàn)。Fast-spiking中間神經(jīng)元是中間神經(jīng)元中數(shù)量眾多，并具有特征性放電模式的一類，它們?cè)谡{(diào)節(jié)錐體神經(jīng)元的放電中起到主要作用。有關(guān)FS中間神經(jīng)元上鉀通道的研究目前尚未見報(bào)道，我們以Fmr1基因敲除小鼠海馬FS中間神經(jīng)元作為切入點(diǎn)，研究其鉀離子通道特性與野生型小鼠的差別，探討中間神經(jīng)元鉀通道在脆性 X綜合征神經(jīng)環(huán)

4、路興奮性增高中可能的作用機(jī)制。
　　方法：⑴制備出生后10天的KO與WT小鼠急性分離海馬腦片。⑵應(yīng)用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)，在海馬腦片上通過電生理特性區(qū)分 FS中間神經(jīng)元及非FS神經(jīng)元。⑶應(yīng)用電壓鉗技術(shù)記錄急性海馬腦片F(xiàn)S中間神經(jīng)元的全細(xì)胞跨膜總電流、全細(xì)胞外向總鉀電流和三種主要鉀電流成分，應(yīng)用Clampfit10.2和Origin8.0軟件繪制I-V曲線，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析比較KO與WT小鼠FS神經(jīng)元各成分鉀電流的差異。研究存在主要差異的

5、鉀電流成分的激活、失活、失活后恢復(fù)特性，繪制激活、失活、失活后恢復(fù)曲線，應(yīng)用擬合方法得到對(duì)應(yīng)的半數(shù)激活電壓、半數(shù)失活電壓、失活后恢復(fù)時(shí)間常數(shù)等相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)比較兩實(shí)驗(yàn)組FS神經(jīng)元細(xì)胞各成分鉀電流的特征差異。
　　結(jié)果：①Fmr1敲除小鼠海馬FS中間神經(jīng)元三種鉀電流成分中，快失活的鉀電流（ISA）較WT組顯著減小（P<0.05，n=6）；慢失活的鉀電流（IAD）在較高去極化水平上減?。≒<0.05，n=6）；兩實(shí)驗(yàn)組不失活的鉀

6、電流（ISS）無差異。②與WT小鼠相比，F(xiàn)mr1敲除小鼠海馬FS中間神經(jīng)元A型鉀通道電流的激活曲線右移，失活曲線右移，失活后恢復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)，半數(shù)激活電壓和半數(shù)失活電壓（V1/2）均較WT組增高（P<0.05，n=4），斜率因子k無顯著差異，雙指數(shù)擬合失活的快成分時(shí)間常數(shù)τfast無差異，慢成分時(shí)間常數(shù)τslow顯著延長(zhǎng)（P<0.05，n=4）。
　　結(jié)論：Fmr1基因敲除小鼠海馬 FS中間神經(jīng)元上兩種鉀電流主要成分 ISA、IAD減