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Orexins对小鼠内侧前额叶皮层神经元的兴奋作用

作　者: 闫洁
导　师: 胡志安
学　校: 第三军医大学
专　业: 神经生物
关键词: orexins orexin受体内侧前额叶皮层边缘前区免疫组织化学染色脑片膜片钳高级神经活动觉醒昆明小鼠
分类号: Q42
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

Orexins(orexin A和orexin B),又称hypocretins(hypocretin-1和hypocretin-2),是一种主要来源于外侧下丘脑区(lateral hypothalamic area,LHA)的小分子神经肽。Orexins通过活化G蛋白耦联受体OXlR和OX2R发挥作用。尽管orexin神经元局限于LHA及其邻近区域,但其纤维投射及受体分布却非常广泛,遍及大脑皮层、下丘脑、脑干等众多脑区。Orexins参与机体一系列生理功能的调控,其中促进觉醒是其最重要的功能,新近研究还发现orexins与注意维持等前额叶功能有关。啮齿类动物内侧前额叶皮层(medial prefrontal cortex,mPFC)的边缘前区(prelimbic area,PL)在工作记忆、注意力等高级神经活动中具有重要地位,它同时也是觉醒系统的最终作用靶区。形态学证据表明,内侧前额叶皮层接受来自LHA的orexin能神经纤维,同时该区域也检测到orexin受体。但是OX1R和OX2R在内侧前额叶皮层各亚区的分布特点,尚未见报道。本室早期工作发现,orexin A通过PKC-PLC信号通路,抑制K+电流,从而兴奋急性分离的额叶皮层1、2区锥体神经元。另有研究表明,在第一体感皮层、第一运动皮层、初级视皮层等新皮层脑片上,orexins仅对VI b亚层神经元具有突触后兴奋作用。然而,orexins是否能够作用于PL区各层次的神经元,目前尚不清楚。本研究首先通过免疫组织化学染色方法观察orexin两种受体OX1R和OX2R在小鼠前额叶皮层的分布;然后采用红外可视下脑片膜片钳全细胞记录结合生物素标记,以小鼠内侧前额叶皮层的PL区为研究对象,探究orexins对不同层次神经元兴奋性的影响,以及受体参与情况。藉此进一步揭示orexins调控前额叶皮层功能的途径。1. OX1R和OX2R在小鼠前额叶皮层的分布免疫组织化学染色显示, orexin受体免疫反应阳性(orexin receptors immunoreactive,ORs-IR)神经元主要为锥体形态的细胞,胞体和突起均有着色。OX1R和OX2R阳性神经元的分布特点基本一致,在外侧前额叶皮层和额叶皮层2区(frontal cortical area 2,Fr2)主要集中于V、VI层,在前扣带区(anterior cingulate area,AC)和PL区遍及I～VI层,以II/III和V层密度最高,在边缘下区(infralimbic area,IL)则呈低密度散在分布。2. Orexin A对边缘前区各层神经元的作用电流钳记录显示,在PL区I～VI层均有orexin A的应答神经元,其中II/III和V层神经元的反应率较高,分别为35.09%(20/57)和37.93%(22/58)。典型的应答反应表现为细胞膜去极化和动作电位发放频率增加。在100～800 nM浓度下,orexin A的兴奋作用呈剂量依赖性。当灌流液中加入TTX阻断突触前动作电位诱发的递质释放后,orexin A仍可引起神经元去极化(n=5)。以上结果表明,orexin A对PL区I～VI层神经元均具有突触后兴奋作用。3. SB-334867抑制orexin A的兴奋效应在灌流液中加入SB-334867(OX1R特异性阻断剂)后,在4个应答神经元上,orexin A不再引起任何反应,在另外9个应答神经元上,orexin A的作用被部分抑制(含SB-334867的ACSF中去极化:6.41±0.94 mV,正常ACSF中去极化:10.69±1.53 mV,n=9,p﹤0.01)。SB-334867完全或部分抑制orexin A的兴奋效应,表明OX1R介导了orexin A的作用,而大部分神经元上SB-334867不能彻底阻断orexin A引起的去极化,提示OX2R可能也参与了兴奋过程。4.Orexin A与orexin B兴奋性的比较100 nM时,orexin A和orexin B引起的去极化分别为4.88±0.20 mV和5.18±0.14 mV,无显著差异(n=4,p﹥0.05);400 nM时,orexin A诱导去极化7.63±0.66 mV,与orexin B(7.21±0.67 mV)相比,亦没有显著差异(n=11,p﹥0.05);但800 nM时,orexin A诱发去极化10.07±0.68 mV,显著高于orexin B(8.76±0.75 mV,n=17,p﹤0.05)。上述结果表明中低浓度下orexin A和orexin B的作用强度相近,而高浓度下orexin A的作用强于orexin B。鉴于OX1R对orexin A的亲和力强于orexin B,而OX2R对orexinA和orexin B的亲和力相当,上述结果再次证明OX1R和OX2R均参与介导orexins的作用。此外,通过比较100 nM,400 nM和800 nM orexin B引起的去极化,提示orexin B的兴奋作用也呈剂量依赖性。综上所述,本研究结果表明:第一,小鼠内侧前额叶皮层的AC区和PL区广泛表达OX1R和OX2R,I～VI层均分布有ORs-IR细胞,以II/III和V层最密。第二,在PL区,orexin A与orexin B可通过OX1R和OX2R广泛兴奋I～VI层神经元,并且II/III和V层细胞具有较高的反应率。

全文目录

英文缩写一览表  4-6
英文摘要  6-9
中文摘要  9-11
论文正文 Orexins 对小鼠内侧前额叶皮层神经元的兴奋作用  11-50
  前言  11-14
  第一部分 OX1R 和OX2R 在小鼠内侧前额叶皮层的分布  14-27
    前言  14-15
    材料和方法  15-16
    结果  16-21
    讨论  21-23
    参考文献  23-27
  第二部分 Orexins 对小鼠内侧前额叶皮层边缘前区的作用  27-48
    前言  27
    材料和方法  27-32
    结果  32-42
    讨论  42-45
    参考文献  45-48
  全文总结  48-49
  致谢  49-50
文献综述前额叶皮层的结构和功能研究进展  50-71
  参考文献  61-71
学习期间发表和待发表的论文与会议交流  71

Orexins对小鼠内侧前额叶皮层神经元的兴奋作用

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