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大鼠海马CA1区锥体神经元突触后电流和树突分支的生后发育

王殿仕  
【摘要】: 海马的兴奋性和抑制性通路在出生后继续发育。兴奋性和抑制性传入信号的整合对于海马CA1锥体神经元的兴奋性发挥着重要的作用,并决定着海马输出信号的水平。由电刺激CA1锥体神经元的传入纤维而引起的快兴奋性突触后电位(fast excitatory postsynaptic potentials,fEPSPs)和快抑制性突触后电位(fast inhibitory postsynaptic potentials,fIPSPs)在时间上重叠。到目前为止,还未见对发育过程中大鼠海马CA1锥体神经元总突触反应的生后发育进行研究的报道,因此对发育过程中诱发的突触反应进行系统的研究有利于阐明CA1锥体神经元对神经信号的发育整合。出生后海马CA1锥体神经元在形态上也继续发育。应用Golgi染色技术对CA1锥体神经元的研究表明,CA1锥体神经元在出生后一月内很快发育成熟。但是,细胞内染色技术的进步使我们不仅能观察到更完整的树突分支来用于定性研究,而且也可以在同一神经元上研究在发育过程中树突分支的变化与诱发的快突触后电流(fast postsynaptic currents,fPSCs)之间的关系。 因此,本研究应用盲法脑片膜片钳记录并结合biocytin细胞内染色方法,对发育过程中(生后2~70天)局部刺激大鼠海马CA1区辐射层在锥体神经元诱发的fPSCs的成分变化,以及CA1锥体神经元的树突分支与诱发的fPSCs的关系进行了较为系统的研究。 局部刺激CAI区辐射层,可在80o的生后6-7天,90o的生后9-10天,以及所有 生后u天以上的CAI区锥体神经元引起fPSCS。在生后6-7天,fPSCS为多峰内向电 流(平均峰数为5.6)。随着树突分支的发育,此fPSCS的幅值增加而峰数减少。在生后 11天以上的神经元,内向电流之后出现了明显的外向电流,此外向电流可被 GABA^ 受体阻断剂荷包牡丹碱(50 pM)完全阻断,同时iSCs的初始内向电流的幅值和时程 均明显增加,并且在阻断GABA^受体之后,任一年龄组均未观察到自发性周期性的 内向电流。在生后 1121天,神经元的快兴奋性突触后电流(fst excitatory postsynaptic cllntnts fEPSCs)出现了典型的多突触第二种成分,同时给予NMDA受体阻断剂APS 不能消除此多突触第二种成分,但其只有在CA3 区保持完整的脑片上才可被引出。 进一步研究表明此荷包牡丹碱及APS非敏感性第二种成分是由逆向刺激Scllaner侧枝 所导致的CA3 区锥体神经元的发作性活动所引起的。上述多突触第二种成分产生的 实验结果提示,在生后 1121天的大鼠,回返性兴奋性传入在 CA3区的发育要多于 CA 区。 上述记录到的 cA锥体神经元的形态可通过 biocytin细胞内染色方法观察到。结 果表明锥体神经元树突的生长在生后第二周最快,并且顶树突的分支和长度均较基树 突快。在生后2—5天,锥体神经元不仅在顶树突的发育上,而且在fPSCs的产生上均 呈现多样性,且可产生突触反应的神经元的顶树突的总长度及分支数量均明显长于或 多于不能产生突触反应的神经元。在出生后6天以上,在有荷包牡丹碱或与APS同 时存在的情况下所诱导的iPSCs到达峰值的时程及半衰期均随发育而延长。同时, 顶树突的总长度及分支数量亦随发育而增加,并且与fEPSCS到达峰值的时程及半衰 期的延长呈高度正相关,提示此时程及半衰期随发育的延长是由于顶树突的生长所导 致的。


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