雷帕霉素对不同发育期大脑L5皮层锥体神经元电生理特性的影响

【摘要】研究背景mTOR(哺乳动物雷帕霉素靶蛋白)作为细胞内信号转导通路分子,介导一系列的瀑布式反应,调节很多重要的生理过程。同时mTOR异常可导致许多病理过程,如神经障碍性疾病、肥胖、糖尿病和肿瘤等。在中枢神经系统(CNS)中,mTOR在轴突形成、神经元迁移、皮质板层形成等神经发育、发生过程中发挥重要的调节作用。]nTOR异常主要导致癫痫、认知障碍、缺血中风、精神分裂症等。雷帕霉素(Rapamycin,RMC),是mTOR信号通路的阻滞剂之一。临床上,RMC主要被作为一种免疫抑制剂,用于肿瘤、器官移植排斥反应等的治疗。最新研究表明,RMC可以抑制癫痫的发生、改善认知、改善缺血中风、保护神经元等。最新研究业已证实RMC能影响神经元的电生理特性,但RMC使用时间相当长(12-72h至数天),给药方式大都是脑室灌注、腹腔注射或者口服给药。一般认为较长时间RMC处理阻断了包括神经生理学和形态学等的所有的变化。mTOR信号对突触传递的作用不仅仅是通过改变突触的数量,而且通过修饰单个突触的功能和信息编码。但RMC对不同发育阶段的神经元的电生理特性的影响是否一致、短时处理是否起作用等问题仍不明确。大脑第五皮层(L5)锥体细胞在信息处理过程中发挥重要的作用,因此,本研究拟运用膜片钳技术探讨：(1)RMC对L5皮层锥体细胞电生理特性的瞬时效应；(2)RMC对不同发育阶段大脑L5皮层锥体细胞电生理特性的影响是否呈均一性。本研究结果,将益于深入了解RMC的神经功能调节的作用机制。方法应用膜片钳技术,分别对出生后4天(postnatalday4,P4)和P10SD大鼠,及P90成年C57小鼠的L5皮层锥体细胞的电生理特性进行研究,主要包括电流电压(I/V)曲线、静息膜电流水平、自发性电活动如兴奋性突触后电位(EPSP)和自发/触发动作电位(AP)发放情况等。并结合RMC(0.5μg/ml)以观察这些电生理特性的变化情况。结果我们发现RMC对不同发育阶段L5皮层锥体细胞的电生理特性均有影响,但不尽相同。首先能改变I/V曲线,主要是提高P4、P10时神经细胞对电流刺激的反应性(包括速度和幅度),对P90影响不大。其次,RMC均能显著提高3个发育阶段锥体细胞的静息膜电流水平即向去极化方向变化,并可促发一些缓慢的内向电流。还能改变锥体细胞自发性电活动,如能显著提高基线变异度和显著提高基线变化的峰值,促进EPSP的发放,促进自发性AP发放,但在不同脑发育期存在一定的差异。最后,我们发现RMC处理虽然未能显著影响BS细胞的触发电流水平,但能显著性下降触发AP的频率,并使BS模式转变为RS模式。结论RMC对mTOR信号通路的阻断可以产生瞬时的效应,直接影响发育期L5皮层锥体细胞的电生理特性；且对不同发育阶段的L5皮层锥体细胞的电生理特性均有影响,呈不均一性。研究结果可为mTOR信号通路作为儿童一些神经精神疾病防治的新靶点提供一些实验依据,也发展了RMC防治儿童一些神经精神疾病的机制理论。
【作者】盛国霞；
【导师】江克文；
【作者基本信息】浙江大学，儿科学，2014，硕士
【关键词】mTOR；雷帕霉素(RMC)；不同发育期；L5皮层；锥体细胞；膜片钳；

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