Orexin-A對大鼠前額皮層神經(jīng)元谷氨酸受體功能的影響及其機制的研究.pdf

1、Orexin(hypocretin)是1998年發(fā)現(xiàn)的一類小分子神經(jīng)肽，主要由外側(cè)下丘腦區(qū)特定神經(jīng)元產(chǎn)生，同時穹隆周圍核、下丘腦背內(nèi)側(cè)核和下丘腦后區(qū)也存在一定數(shù)量的orexin神經(jīng)元胞體。Orexin系統(tǒng)包括來源于同一前體分子的兩個單體orexin-A(ORX-A)和orexin-B(ORX-B)，以及兩種特異的G蛋白耦聯(lián)受體OX1R和OX2R。Orexin神經(jīng)元的分布較為局限，但其纖維投射以及受體分布卻非常廣泛，遍及多個腦區(qū)。Orex

2、in系統(tǒng)與機體一系列生理功能的調(diào)控相關(guān)，目前認為其最重要的功能是對睡眠．覺醒的調(diào)節(jié)。新近研究發(fā)現(xiàn)orexin系統(tǒng)還廣泛參與學習記憶、藥物成癮、心境情緒障礙等活動的調(diào)節(jié)。前額葉皮層(prefrontal cortex，PFC)在上述這些高級神經(jīng)活動的執(zhí)行中發(fā)揮重要作用。PFC接受orexin能纖維的支配并表達orexin受體；我室前期研究表明orexin-A能以劑量依賴的方式直接興奮PFC錐體神經(jīng)元。谷氨酸是PFC中最重要神經(jīng)遞質(zhì)之一，其

3、介導的興奮性突觸傳遞與PFC的功能密切相關(guān)。腦內(nèi)其他遞質(zhì)系統(tǒng)能夠通過調(diào)節(jié)PFC中谷氨酸通路的活性進而調(diào)節(jié)PFC的功能。然而，orexin系統(tǒng)能否通過直接調(diào)節(jié)谷氨酸能遞質(zhì)系統(tǒng)的活性進而調(diào)節(jié)PFC的功能，以及涉及其中的信號通路迄今鮮見文獻報道。 本研究首先通過免疫組織化學染色技術(shù)明確了orexin受體在大鼠PFC中的分布情況；隨后，以急性分離的wistar大鼠PFC錐體神經(jīng)元為研究對象，結(jié)合膜片鉗全細胞記錄技術(shù)探究orexin-A對

4、PFC錐體細胞谷氨酸能遞質(zhì)系統(tǒng)的作用以及相關(guān)的信號機制。藉此進一步揭示orexin在相關(guān)腦高級功能中的作用機制。結(jié)果如下： 1．大鼠PFC區(qū)OX1R的表達 免疫組化研究顯示大鼠PFC區(qū)存在OX1R受體表達，OX1R主要分布于PFC深層(Ⅴ、Ⅵ層)的錐體樣細胞；OX1R分布區(qū)域的神經(jīng)元類型主要為谷氨酸能神經(jīng)元。 2．Orexin-A對PFC錐體神經(jīng)元谷氨酸誘發(fā)電流的調(diào)節(jié) 谷氨酸和orexin-A均能以劑量依

5、賴的方式使PFC錐體神經(jīng)元產(chǎn)生內(nèi)向電流。在PFC錐體神經(jīng)元，首先將最大有效濃度(10<'-3>M)谷氨酸誘發(fā)電流的幅值作為對照組(100％)，之后以10<'-6>M orexin-A對神經(jīng)元進行孵育，隨后再次給予10<'-3>M谷氨酸，誘發(fā)電流的幅值為146.59％±15.19％(n=8,p<0.01與正常lO<'-3>M谷氨酸誘發(fā)的跨膜電流相比)，電流幅度明顯增大。本實驗結(jié)果提示：orexin-A可顯著增大谷氨酸誘發(fā)的跨膜電流。

6、 3. NMDA受體介導了orexin-A對谷氨酸誘發(fā)電流的上調(diào)效應 ACSF中加入NMDA受體特異性阻斷劑AP-5(50μM)后，orexin-A(10<'-6>M)對PFC錐體神經(jīng)元谷氨酸(10<'-3>M)誘發(fā)電流的上調(diào)效應可被阻斷(102.08％±5.95％，n=6；p>0.05與正常10<'-3>M谷氨酸誘發(fā)的跨膜電流相比)。此外，orexin-A(10<'-6>M)能夠明顯上調(diào)高選擇性激動劑NMDA(10<'-6>

7、M)誘發(fā)的跨膜電流(143.92％±18.72％，n=6；p<0.01與正常10<'-4>M NMDA誘發(fā)的跨膜電流相比)。上述結(jié)果表明PFC錐體神經(jīng)元orexin-A與谷氨酸之間的協(xié)同效應主要是由NMDA受體介導的。 4.PKC參與了orexin-A對NMDA受體功能的調(diào)節(jié)效應，而PKA則不參與該效應 經(jīng)PKC抑制劑BIS Ⅱ(10<'-6>M)預處理的PFC錐體神經(jīng)元，orexin-A(10<'-6>M)不再使NMD

8、A(10<'-4>M)受體介導的電流增大(97.21％-+9.88％，n=6；p>0.05與正常10<'-4>M NMDA誘發(fā)的跨膜電流相比)。相反，電極內(nèi)液中加入PKA抑制肽PKI(10<'-6>M)，仍可觀察到orexin-A能夠上調(diào)NMDA(10<'-4>M)誘發(fā)的跨膜電流(137.29％±9.16％，n=6；p<0.01與正常10<'-4>M NMDA誘發(fā)的跨膜電流相比)。這些結(jié)果表明，orexin-A對NMDA受體功能的調(diào)節(jié)效