BDNF對大腦皮質神經元鈣信號調控作用研究.pdf

1、腦源性神經營養(yǎng)因子（BDNF）對神經元的生長、發(fā)育、分化、存活起著十分重要的作用。近年來，大量研究證實：腦源性神經營養(yǎng)因子不僅具有長時程營養(yǎng)性調節(jié)功能，還能夠急性調控神經元的突觸傳遞活動，并在突觸可塑性、LTP及學習記憶機制方面中扮演著極其關鍵的角色。然而，由于①不同的系統(tǒng)對BDNF反應不同，甚至某些研究結論間存在相互矛盾的結果；②BDNF調控突觸傳遞活動的機理不清楚；③BDNF對網(wǎng)絡整體活動的調控作用未明，這些都有待進一步的實驗去揭示

2、。本研究采用膜片鉗全細胞記錄技術、熒光測鈣技術，以原代培養(yǎng)的皮質神經元為研究對象，對BDNF調控神經元突觸傳遞活動、胞內鈣信號進行了系統(tǒng)的研究，這將為揭示BDNF在大腦發(fā)育過程中的作用，闡明大腦學習記憶機制和探討B(tài)DNF在中樞神經系統(tǒng)疾病發(fā)病機制中的作用提供有力的理論依據(jù)。主要實驗結果和結論如下：（1）研究中發(fā)現(xiàn)BDNF能夠迅速增強原代培養(yǎng)的大鼠皮質神經元的突觸活動，并且能夠迅速誘導胞內鈣的增高。證實BDNF作用于皮質神經元數(shù)分鐘后，神

3、經元自發(fā)動作電位的發(fā)放頻率明顯增強，自發(fā)興奮性突觸后電流（EPSCs）的頻率和幅度都明顯增加。短暫的應用BDNF30秒后可迅速誘導神經元胞內鈣的增高。（2）進一步研究了BDNF誘導培養(yǎng)皮質神經元瞬時胞內鈣增高的機制，發(fā)現(xiàn)無鈣細胞外液中，局部吹加BDNF仍能誘導鈣的增高，但增高的幅度值已明顯降低，表明這種BDNF誘導的鈣信號部分依賴于細胞外鈣。同時加入U-73122處理細胞以后（U-73122是膜通透性的PLC-γ抑制劑），BDNF則不能

4、誘導神經元胞內鈣的增高。這個結果表明BDNF誘導的瞬時鈣信號依賴于外鈣內流和胞內鈣庫的鈣釋放（PLC-γ/IP3途徑）兩條途徑。細胞外液加入鈣通道阻斷劑CdCl2后，局部吹加BDNF仍能誘導鈣的增高，但增高的幅度值已明顯降低。加入鈉通道阻斷劑1μMTTX對BDNF誘導的鈣信號沒有影響，同樣浴液中加入CNQX/APV（CNQX為AMPA受體阻斷劑APV為NMDA受體阻斷劑），對BDNF誘導的鈣信號也沒有影響，這些結果表明介導BDNF引起神

5、經元外鈣內流的主要途徑是細胞膜上的鈣通道。此外，采用膜片鉗全細胞電流鉗記錄結合熒光鈣測定的同步光電聯(lián)合檢測技術初步發(fā)現(xiàn)BDNF能夠誘導神經元細胞膜的快速閾下去極化，幾乎同步的引起胞內鈣的增高?？傊瑢嶒灁?shù)據(jù)揭示BDNF誘導神經元胞內鈣的增高需要胞內鈣庫內鈣的釋放和外鈣的內流，而外鈣內流很可能是通過電壓敏感鈣通道途徑。（3）本研究觀測了BDNF對皮質神經元網(wǎng)絡同步自發(fā)鈣振蕩的影響。在實驗中記錄了培養(yǎng)皮質神經元網(wǎng)絡的同步自發(fā)鈣振蕩，這種鈣振

6、蕩是突觸活動驅動的，可以被TTX，谷氨酸受體拮抗劑CNQX/APV所阻斷。而GABAA受體阻斷劑picrotoxin對其沒有影響，表明這種自發(fā)鈣振蕩完全依賴于谷氨酸能突觸活動。實驗同樣證實這種同步自發(fā)鈣振蕩依賴于外鈣的內流，而不需要胞內鈣庫鈣的釋放，鈣的內流主要通過L型鈣通道。用BDNF處理皮質網(wǎng)絡30分鐘沖洗掉后，實驗發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡同步自發(fā)的鈣振蕩活動明顯增強，這種增強可以持續(xù)2～3個小時。進一步研究表明這種BDNF誘導的自發(fā)鈣振蕩頻率的長