阿片μ受体介导急性应激后记忆提取损伤的研究

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当机体经历强烈的急性应激或长期慢性应激时,学习记忆能力会受到显著影响,表现为学习记忆功能下降,甚至可能诱发多种精神疾病,如焦虑症、抑郁症和创伤后应激综合征等,其中应激对大脑中枢系统(如记忆中枢-海马)的损伤最为引人关注。已有研究表明,在应激时糖皮质激素升高,通过调节在海马CA1区兴奋性突触的可塑性,抑制长时程增强LTP的发生或促进长时程抑制LTD的产生而损伤记忆的提取。但是,排除糖皮质激素对海马的效应,并不能完全挽救应激造成的记忆提取损伤,说明还有其它神经机制参与。在急性应激状态下,会引起大脑中多种神经递质和神经调质与糖皮质激素共同作用,包括单胺类、内源性阿片肽(EOPs),内源性大麻素,神经肽Y,催产素,和性激素等,对情绪与认知进行调节。其中,激活中枢神经系统的三类主要阿片类受体(包括μ,δ,和κ受体),对认知、情绪、心血管和胃肠病学反应及对压力的适应性具有积极的调节作用。然而,内源性阿片肽系统是否在由应激导致的记忆提取损伤中发挥着重要作用,目前并不知道。因此本论文建立了 C57小鼠急性应激(高台,50min)后记忆提取损伤的实验模型,进一步利用脑立体定位手术、神经行为学、神经药理学、分子生物学和RNA原位杂交技术等手段对阿片μ受体介导的急性应激后记忆提取损伤进行系统性研究。结果发现:1.建立了一个两天周期的急性应激记忆提取损伤小鼠模型。水迷宫训练期12次(第一天,记忆获得),水迷宫60s的测试期(第二天,记忆提取)前给予急性应激。结果表明急性应激可以导致小鼠记忆提取损伤,且至少维持2h。2.应激前的30min腹腔注射非选择性阿片受体拮抗剂naloxone,可以逆转应激后记忆提取的损伤,表明阿片受体在记忆提取损伤中发挥着重要的作用。随后,在海马CA1区微量注射阿片μ受体拮抗剂CATP可以显著减轻应激后记忆提取损伤,而微量注射阿片μ受体激动剂DAMGO后小鼠表现出与应激组相似的记忆提取受损现象。相反,海马CA1区微量注射阿片κ受体和阿片δ受体的拮抗剂后均没有影响。进一步,在海马CA1区微量注射脑啡肽抗血清后,也导致记忆提取损伤的恢复。上述结果充分说明海马区阿片μ受体与脑啡肽结合后被激活最终导致急性应激后小鼠记忆提取损伤。3.对全身性的和GABA能神经元、谷氨酸神经元以及星型胶质细胞上阿片μ受体基因敲除小鼠(共四种)分别进行了基因型鉴定和RNA原位杂交实验,结果表明全身性、GABA能神经元、谷氨酸神经元和星型胶质细胞上的阿片μ受体均分别被完全敲除。4.利用四种阿片μ受体基因敲除小鼠检测急性应激后小鼠记忆提取能力的改变,发现只有全身敲除阿片μ受体(μR-/-)和GABA能神经元上敲除阿片μ受体(μR(GABA-/-)小鼠能够逆转应激后的空间记忆提取能力损伤,说明GABA能神经元上阿片μ受体参与急性应激后记忆提取损伤。5.通过实验进一步验证,在急性应激后海马CA1区微量注射GABAA受体激动剂muscimol,发现该处理可以通过激活GABAA受体消除应激造成的记忆提取损伤。在急性应激后muscimol+L-655,708(突触外GABAA受体拮抗剂)联合给药,发现小鼠没有出现显著的记忆提取损伤,表明急性应激后海马CA1区GABA的释放减少,突触后膜GABAA受体介导的抑制性突触电流减弱,使局部兴奋-抑制失衡,最终将导致记忆提取损伤。综上所述,急性应激通过调控海马CA1区GABA能神经元上的阿片μ受体(与脑啡肽结合)功能,进而使得海马CA1区GABA的释放减少,导致海马CA1区局部兴奋-抑制失衡,最终造成记忆提取损伤。该研究为全面认识内源性阿片肽系统的生理功能以及有效干预学习记忆功能受损提供了新的理论依据和研究探索方向。
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