電魚小腦浦肯野細(xì)胞對急性缺氧的功能反應(yīng).pdf

1、缺氧性腦損傷可發(fā)生于新生兒期多種疾病過程中,如新生兒窒息、新生兒缺氧缺血性腦病、新生兒呼吸窘迫綜合征等,是導(dǎo)致新生兒死亡和小兒神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥的主要原因。因此,闡明缺氧性腦損傷的病理機(jī)制對開發(fā)安全高效的神經(jīng)保護(hù)劑,從而有效降低新生兒的死亡率和兒童致殘率有著重要的社會(huì)意義。
　　缺氧性腦損傷是一個(gè)多因素參與的復(fù)雜過程,目前認(rèn)為伴隨以細(xì)胞膜去極化的突觸傳遞衰減是哺乳類動(dòng)物和其他非耐缺氧動(dòng)物腦組織缺氧時(shí)發(fā)生的最早事件,神經(jīng)元可在數(shù)分鐘內(nèi)因

2、能量依賴性的離子泵衰竭和興奮性氨基酸毒性而導(dǎo)致功能障礙或死亡。與哺乳類動(dòng)物不同,缺氧耐受動(dòng)物能夠通過降低代謝率在無氧或低氧狀態(tài)下生存數(shù)日甚至數(shù)月。因此,研究缺氧耐受動(dòng)物的缺氧反應(yīng)機(jī)制,應(yīng)是發(fā)現(xiàn)缺氧性腦損傷神經(jīng)保護(hù)機(jī)制的一個(gè)重要途徑。
　　大量研究已證實(shí),在低氧條件下,缺氧耐受動(dòng)物有別于哺乳類動(dòng)物的最顯著的神經(jīng)化學(xué)變化是抑制性氨基酸γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA)水平增高,興奮性氨基酸谷氨酸水平降低。然

3、而,缺氧耐受動(dòng)物的神經(jīng)元在缺氧條件下的功能活動(dòng)如何變化尚不清楚。因此,本研究在缺氧耐受動(dòng)物電魚腦片上,采用全細(xì)胞膜片鉗記錄法,觀察了急性缺氧對小腦主神經(jīng)元浦肯野細(xì)胞(Purkinjecell,PC)電生理特征和突觸傳遞的影響,目的是闡明缺氧耐受動(dòng)物神經(jīng)元的缺氧反應(yīng)特征,并借鑒其神經(jīng)保護(hù)機(jī)制,為開發(fā)安全高效的神經(jīng)保護(hù)劑奠定理論基礎(chǔ)。
　　方法
　　實(shí)驗(yàn)一:急性缺氧對電魚小腦PC興奮性的影響
　　使用全細(xì)胞膜片鉗記錄法,在

4、電魚缺氧腦片上記錄PC膜電位、自發(fā)放電頻率和誘發(fā)動(dòng)作電位的變化,評價(jià)急性缺氧對電魚小腦PC基本電生理特征的影響。
　　實(shí)驗(yàn)二:急性缺氧對電魚小腦PC自發(fā)性微小突觸后電流的影響
　　在電魚缺氧腦片上記錄PC自發(fā)性微小興奮性突觸后電流(minitureexcitatorypostsynapticcurrent,mEPSC)和自發(fā)性微小抑制性突觸后電流(minitureinhibitorypostsynapticcurrent,m

5、IPSC)的變化,評價(jià)急性缺氧對電魚小腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)突觸傳遞的影響。
　　實(shí)驗(yàn)三:急性缺氧對電魚小腦PF-PC突觸傳遞的影響
　　在電魚缺氧腦片上記錄刺激平行纖維(parallelfiber,PF)誘發(fā)的PC興奮性突觸后電流(excitatorypostsynapticcurrent,EPSC)和EPSC雙脈沖增強(qiáng)現(xiàn)象(pair-pulsefacilitation,PPF)的長時(shí)程變化,評價(jià)急性缺氧對電魚小腦最重要的興奮性突觸P

6、F-PC突觸傳遞及其可塑性的影響。
　　結(jié)果
　　1.急性缺氧使電魚小腦PC膜電位發(fā)生迅速而持久的超極化,可持續(xù)30min以上,同時(shí)伴隨自發(fā)放電頻率的顯著下降。谷氨酸α-氨基-3-羧基-5-甲基異惡唑-4-丙酸(α-amino-3hydroxy-5-methyl-isoxazole-propionicacid,AMPA)受體阻斷劑6-氰基-7-硝基喹喔啉-2,3-二酮(6-cyano-7-nitroquinoxaline-2

7、,3-dike-tone,CNQX)可阻斷缺氧性超極化的晚期階段,并呈現(xiàn)緩慢的去極化;而GABAA受體阻斷劑荷包牡丹堿(Bicuculline)則完全阻斷缺氧性超極化的產(chǎn)生,并使膜電位在缺氧開始后發(fā)生迅速而短暫的去極化。缺氧使PC誘發(fā)動(dòng)作電位的閾值增高,頻率減低,幅值減小。
　　2.急性缺氧使電魚小腦PC的自發(fā)性mEPSC和mIPSC的頻率均穩(wěn)態(tài)上調(diào)。
　　3.急性缺氧使刺激PF誘發(fā)的PCEPSC呈現(xiàn)長時(shí)程增強(qiáng)(longte

8、rmpotentiation,LTP),同時(shí)使EPSCPPF顯著衰減。CNQX逆轉(zhuǎn)了PFEPSC的缺氧性LTP,表現(xiàn)為長時(shí)程抑制(longtermdepression,LTD);而Bicuculline則使PFEPSC的缺氧性LTP增強(qiáng)。
　　結(jié)論
　　本研究結(jié)果顯示,耐缺氧動(dòng)物電魚小腦PC對急性缺氧的反應(yīng)與哺乳類動(dòng)物神經(jīng)元顯著不同。主要差異有二:一是急性缺氧時(shí)PC迅速超極化,可持續(xù)30min以上,同時(shí)伴隨興奮性降低;二是急