大鼠基底前腦神經(jīng)元nestin和ChAT mRNA表達(dá)及電生理特性.pdf

1、基底前腦是一個(gè)高度異質(zhì)性的區(qū)域，含有多種神經(jīng)元，與不同的腦區(qū)發(fā)生聯(lián)系，完成覺醒、感覺、運(yùn)動(dòng)、情感和學(xué)習(xí)記憶等多種功能。最近的研究發(fā)現(xiàn)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(jīng)元，并認(rèn)為這群神經(jīng)元是區(qū)別于膽堿能神經(jīng)元和γ-氨基丁酸(GABA)能神經(jīng)元的成熟神經(jīng)元。這群神經(jīng)元的形態(tài)和分布與膽堿能神經(jīng)元相似，發(fā)出纖維投射到海馬、大腦皮質(zhì)和丘腦，并與學(xué)習(xí)記憶功能密切相關(guān)。但基底前腦存在著能表達(dá)nestin的成熟神經(jīng)元尚未在m

2、RNA表達(dá)水平上得到證實(shí)，而且這群神經(jīng)元的神經(jīng)化學(xué)屬性、電生理特征以及功能都還有待于進(jìn)一步研究。
　　 本課題運(yùn)用全細(xì)胞記錄技術(shù)結(jié)合單細(xì)胞反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(sc-RT-PCR)從mRNA表達(dá)和電生理特點(diǎn)兩個(gè)方面證實(shí)基底前腦存在能表達(dá)nestin的成熟神經(jīng)元(nestin-expressing neurons，NENs)，并對(duì)NENs的遞質(zhì)屬性、基本電生理特性及興奮性突觸傳入的特征進(jìn)行研究，以探索基底前腦成熟神經(jīng)元表達(dá)nest

3、in的機(jī)能意義。
　　 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)乳鼠和成年大鼠基底前腦均有nestin mRNA表達(dá)。所有記錄到的基底前腦nestin mRNA陽性細(xì)胞都是可興奮細(xì)胞，給予一個(gè)短暫的去極化電流可誘發(fā)單個(gè)動(dòng)作電位，給予一個(gè)較長(zhǎng)的去極化電流可誘發(fā)多個(gè)連續(xù)的動(dòng)作電位，證實(shí)這些nestin mRNA陽性細(xì)胞是成熟神經(jīng)元，而不是神經(jīng)干細(xì)胞或神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。
　　 實(shí)驗(yàn)中共有106個(gè)神經(jīng)元在記錄后成功進(jìn)行了sc-RT-PCR，其中有44個(gè)nestin

4、 mRNA陰性、膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶mRNA陽性(nestin-& CHAT+)神經(jīng)元(41.51％)，35個(gè)nestin mRNA和膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶mRNA雙陽性(nestin+&CHAT+)的神經(jīng)元(33.02％)，5個(gè)nestin mRNA陽性、膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶mRNA陰性(nestin+& ChAT-)神經(jīng)元(4.72％)，13個(gè)谷氨酸脫羧酶67 mRNA陽性(GAD67+)神經(jīng)元(12.26％)，9個(gè)囊狀谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體mRNA陽性(VGL

5、UTs+)神經(jīng)元(8.49％)。88％的NENs表達(dá)ChAT mRNA，但沒有NENs表達(dá)GAD67mRNA，或在ChAT mRNA陰性時(shí)表達(dá)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(shí)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(zhǎng)時(shí)間(4 s)的去極化未能

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

7、AT-神經(jīng)元的靜息膜電位顯著低于nestin&CHAT+的神經(jīng)元(P＜0.01)，nestin+& CHAT+神經(jīng)元的Ih顯著大于nestin-&CHAT+的神經(jīng)元(P＜0.05)，提示NENs膜興奮性比nestin-& CHAT+神經(jīng)元高。
　　 Nestin+膽堿能神經(jīng)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(jīng)元(22.91±1.05 pA)(P=0.010)

8、；與nestin-膽堿能神經(jīng)元相比，nestin+膽堿能神經(jīng)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(jīng)元的sEPSC幅度顯著高于nestin-膽堿能神經(jīng)元。與nestin-膽堿能神經(jīng)元相比，nestin+膽堿能神經(jīng)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(jīng)元的sEPSC的頻率高于nestin-膽堿能

9、神經(jīng)元?？傊cnestin-膽堿能神經(jīng)元比較，nestin+膽堿能神經(jīng)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(dú)立樣本的t檢驗(yàn)表明，nestin+膽堿能神經(jīng)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(jīng)元(22.64±1.06pA)(P=0.005)；與nestin-膽堿能神經(jīng)元相比，nestin+膽堿能神經(jīng)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(jìn)一步證實(shí)nestin+膽堿能神經(jīng)元的mEPSC幅度顯著高于nestin-膽堿能神經(jīng)元。與nestin-膽堿能神經(jīng)元相比，nestin+膽堿能神經(jīng)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(jīng)元的mEPSC的頻率低于nestin-膽堿能神經(jīng)元。配對(duì)資料的t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)nestin+膽堿能神經(jīng)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(jīng)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(jīng)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(jīng)元的興奮性突觸傳入高于nestin-膽堿能神經(jīng)元的一個(gè)原因是nestin+膽堿能神經(jīng)元的興奮性傳入的突觸傳遞效率較高，另一個(gè)原因是nestin+膽

12、堿能神經(jīng)元的突觸前興奮性神經(jīng)元自發(fā)性的動(dòng)作電位活動(dòng)更活躍。
　　 NENs是一種慢放電神經(jīng)元，其Ih顯著低于GAD67+神經(jīng)元，所以其在海馬θ節(jié)律和學(xué)習(xí)記憶中的作用可能是提高海馬神經(jīng)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(xì)胞。與nestin-的膽堿能神經(jīng)元相比，nestin+的膽堿能神經(jīng)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(dòng)作電位的較活躍，因此可能在學(xué)習(xí)記憶中具有比nestin-的膽堿能神

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