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背景:了解诱导学习和记忆障碍的分子机制仍然是一个挑战。最近的研究表明,应用(S)-3,5-二羟基苯甘氨酸((S)-3,5-Dihydroxyphenylglycine,DHPG)可激活体外培养的海马神经元中第1组代谢型谷氨酸受体(metabotropic glutamate receptors,m Glu Rs)m Glu R1和m Glu R5,引起N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-Methyl-D-Aspartame receptors,NMDARs)的内吞,随后激活蛋白激酶D1(protein kinase D1,PKD1)。PKD1的活化可能在m Glu Rs1激活引起的学习记忆障碍中起重要的调节作用。为此,本研究观察了m Glu Rs1激活后引起的行为学改变以及PKD1在此过程中发挥的作用,以期待为学习记忆障碍的分子机制提供新的思路。目的:研究蛋白激酶D1在第1组代谢型谷氨酸受体(m Glu Rs1)激动后引起的学习记忆障碍中的作用及机制。方法:成年雄性Sprague Dawley大鼠300只(250-280g)进行行为学测试,194只用Morris水迷宫(Morris Water Maze,MWM)试验,106只用于新物体识别(novel object discrimination test,NOD)试验。应用大鼠脑立体定向仪在双侧海马CA1区(前囟向后3.14mm,左右各旁开2.0mm,垂直深度3.0mm)置入注射导管。将1组m Glu Rs拮抗剂6-甲基-2-(苯乙炔基)吡啶(6-Methyl-2-(phenylethynyl)pyridine,MPEP)、动力依赖性内吞抑制剂Dynasore或PKD1抑制剂CID755673注入双侧海马CA1区(每侧2μL,5 min),并应用si RNA敲减(Knock down)抑制PKD1表达,在MWM和NOD试验中观察行为学改变。体外培养海马神经元,应用免疫沉淀(Immunoprecipitation)和免疫印迹(Western blot)的方法检测海马神经元受DHPG干预后PKD1的表达。应用慢病毒介导转染PKD1 sh RNA抑制神经元的PKD1表达,检测PKD1基因敲减对表面剩余NMDAR内吞和磷酸化的影响。结果:在MWM试验中,大鼠双侧海马CA1区注入DHPG(50μM,2μL)后出现了记忆障碍,并呈现出浓度依赖性。DHPG在体内的作用将持续2d左右。在MWM训练阶段给药前各组逃避潜伏期无显著差异(P>0.05)。给药后,与较ACSF(人工脑脊液,artificial cerebrospinal fluid)组相比,DHPG组到达平台的潜伏期明显延长(P<0.05)。在MWM空间探索实验中,DHPG组穿越原平台的次数较ACSF对照组也明显减少(P<0.05)。应用MPEP和CID755673预处理,可以减轻DHPG引起的记忆损害。在NOD试验中,与对照组相比,DHPG组大鼠对新物体的偏好指数下降(P<0.05),物体识别记忆能力受损,给予发动蛋白内吞抑制剂dynasore以及应用PKD1 si RNA基因敲减后,与对照组相比,大鼠仍表现为对新物体的偏好行为,说明MPEP和抑制PKD1能阻断由DHPG引起的记忆损害。体外实验的Western-blot结果提示,海马神经元受DHPG干预后磷酸化PKD1(p-PKD1)表达明显增加,应用发动蛋白内吞Dynamin抑制肽可阻断p-PKD1表达的增加,说明NMDAR内吞可激活PKD1。应用PKD1 sh RNA基因敲减,不影响海马神经元NMDAR的内吞,但可阻止NMDAR内吞引起的表面NMDAR丝氨酸磷酸化的增加。结论:第1组代谢性谷氨酸受体激动剂DHPG可以引起大鼠的记忆障碍,PDK1在此过程中发挥了重要作用,其作用机制可能与PKD1下调剩余(非内吞)表面NMDAR的活性有关,这可能为学习记忆形成机制提供新的思路。