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KCNQ2／3通道是电压门控性钾离子通道,KCNQ2、KCNQ3以2:2的比例共装配,形成异四聚体电压门控性通道。KCNQ2／3通道具有电压依赖性、慢激活、非失活等特性。该通道在神经阈下电位(-60mV)即可被激活,主要在中枢神经系统的神经细胞中表达,在海马轴突和树突的细胞表面中有大量分布,这种分布和通道对神经细胞静息电位的维持、动作电位的发放、兴奋性的调节等作用密切相关。海马是学习与记忆相关的重要结构,长时程增强(long term potentiation,LTP)和长时程抑制(long term depression,LTD)被认为反映突触水平的学习与记忆过程,已经成为研究学习与记忆的主要指标。XE991为KCNQ通道的特异性阻断剂,利用XE991进行动物行为学实验发现,XE991可以增强学习与记忆过程。那么,KCNQ2／3通道与学习与记忆是否相关,是否可以影响突触传递,以及对突触传递和突触可塑性的作用是什么?至今尚不清楚。
本研究以小鼠海马CA3区锥体神经元发出的Schaffer轴突侧枝与CA1区锥体神经元形成的突触联系为研究对象,通过对突触传递,双脉冲易化(paired pulsefacilitation,PPF),LTP等参数做为研究指标,运用KCNQ通道特异的通道阻断剂XE991和开放剂Retigabine,观察对突触传递,突触前活动,突触可塑性的影响,从而得出KCNQ通道对突触传递和突触可塑性的调节作用。结果:(1)XE991(10μM)可以降低兴奋性突触后电位(excitatory postsynaptic potential,EPSP)的初始斜率,标准化后未加药前值为106.3±7.1,至加XE991后变为77.1±4.4(n=5,P<0.05)。(2)XE991仍可成功诱导出LTP,但对LTP的作用差异性不显著。(3)XE991使双脉冲易化比值增大,且在两脉冲间距为75ms时,未加药组(n=4)双脉冲比值(pair pulse ratio,PPR)为1.6±0.2,加XE991后(n=4)增大为2.03±0.1,P<0.05。(4)Retigabine(10μM)使EPSP的初始斜率值增大,由加药前的102.9±2.8增大为149.6±16.4(n=4,P<0.05)。(5)Retigabine抑制长时程增强的产生,空白组加高频刺激(HFS)30min后EPSP初始斜率为1.8±0.1(n=7),Retigabine组为1.2±0.1(n=3,P<0.05)。50min后空白组大小为2.1±0.2,Retigabine组为1.3±0.1,P<0.05。结论:海马锥体神经元中的KCNQ通道影响突触传递,并进而对突触可塑性产生影响。其中较可能是M通道的开放和关闭,引起突触前大量分布的钠离子通道开放状态的改变,从而影响动作电位的幅度,调节胞内钙离子浓度,影响兴奋性突触后场电位的大小和突触可塑性的易化或抑制。并且不能排除突触后离子通道的调节作用,具体原因有待进一步实验证明。