基底外側(cè)杏仁核的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)及其在藥物成癮中的作用和機(jī)制.pdf

1、突觸可塑性是神經(jīng)科學(xué)近年來進(jìn)展最快、取得成果最多的研究領(lǐng)域，其主要表現(xiàn)形式長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(long-term potentiation,LTP)和長(zhǎng)時(shí)程減弱(long-termdepression，LTD)已被公認(rèn)為是學(xué)習(xí)記憶活動(dòng)在細(xì)胞分子水平的生物學(xué)基礎(chǔ)。其中海馬的LTP研究最多，誘導(dǎo)方式多樣，細(xì)胞內(nèi)機(jī)制復(fù)雜。行為學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用NMDA受體拮抗藥阻斷海馬區(qū)域的NMDA受體后，大鼠的學(xué)習(xí)行為能力明顯下降，同時(shí)海馬的LTP不能被成功地誘導(dǎo)產(chǎn)生

2、，表明海馬的LTP與學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān)。杏仁核作為邊緣系統(tǒng)的重要組成部分，主要參與情緒情感有關(guān)的學(xué)習(xí)記憶過程。對(duì)杏仁核突觸可塑性如LTP及其機(jī)制的研究將有助于探討杏仁核的功能。
　　 杏仁核與成癮藥物的共同獎(jiǎng)賞通路腹側(cè)被蓋區(qū)-伏隔核有著密切的解剖結(jié)構(gòu)聯(lián)系，行為學(xué)實(shí)驗(yàn)表明杏仁核參與藥物成癮的過程。藥物成癮的核心特征是強(qiáng)迫性用藥：即成癮者失去了對(duì)藥物攝取和尋覓的控制。在藥物成癮和戒斷期間，與藥物心理依賴相關(guān)的記憶牢固且持久，特別是在嗎

3、啡類藥物成癮者中，對(duì)藥物引起的特殊記憶很難隨時(shí)間的延長(zhǎng)而減弱，而且這種信息的提取同環(huán)境密切相關(guān)。藥物成癮被普遍認(rèn)為是一種病理性的強(qiáng)化型記憶，其中長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(LTP)作為學(xué)習(xí)記憶過程一種主要的細(xì)胞內(nèi)機(jī)制，其在成癮中的作用倍受關(guān)注。濫用藥物影響藥物成癮相關(guān)腦區(qū)如腹側(cè)被蓋區(qū)、伏隔核和海馬的LTP，提示這些變化是用藥行為產(chǎn)生的結(jié)果，而且通過記憶的形式得到加強(qiáng)。杏仁核參與藥物成癮的發(fā)生發(fā)展過程，然而杏仁核LTP在藥物成癮中的作用目前尚不清楚。

4、r>　　 我們的實(shí)驗(yàn)通過在大鼠離體腦片上記錄基底外側(cè)杏仁核(basolateralamygdala，BLA)的場(chǎng)電位，比較不同參數(shù)的強(qiáng)直刺激在誘導(dǎo)BLA LTP中的作用，并采用受體阻斷劑和細(xì)胞通路抑制劑探討B(tài)LA LTP的細(xì)胞過程。應(yīng)用條件性位置偏愛建立嗎啡成癮組、成癮消退組和復(fù)吸組動(dòng)物模型，觀察比較不同組之間BLALTP的差異，探討杏仁核LTP在藥物成癮中的作用及其機(jī)制。
　　 大鼠斷頭后制備腦片，在解剖顯微鏡下把雙極鎢刺激

5、電極置于外囊(externalcapsule,EC)，記錄微電極的尖端置于杏仁核的基底外側(cè)區(qū)。記錄電極在腦片表面下約250μm，刺激電極與記錄部位之間的距離大約為2 mm。刺激信號(hào)由RM6240程控刺激器產(chǎn)生，實(shí)驗(yàn)常規(guī)刺激的波寬0.1 ms、頻率0.1 Hz，場(chǎng)電位通過SWF-2W微電極放大器放大后，應(yīng)用RM6240系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)的記錄、分析和處理。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用不同的參數(shù)誘導(dǎo)BLA的LTP，研究不同的刺激方式與LTP誘導(dǎo)之間的關(guān)系。通過在灌

6、流液中分別加入NMDA受體阻斷劑、PKC和酪氨酸蛋白激酶抑制劑，觀察所誘導(dǎo)的LTP的變化，探討B(tài)LA LTP可能的分子機(jī)制。
　　 實(shí)驗(yàn)中觀察到在腦片保持良好活性及記錄系統(tǒng)噪音幅度小于0.01 mV的前提下，應(yīng)用國(guó)產(chǎn)的微電極放大器及記錄系統(tǒng)即可記錄到穩(wěn)定可靠的杏仁核場(chǎng)電位，幅度約為海馬CA1場(chǎng)電位的十分之一；在灌流液中加入AMPA受體拮抗劑CNQX10μM和NMDA受體阻斷劑APV100μM后，場(chǎng)電位幾乎完全被阻斷，表明杏仁核的

7、突觸后電位主要由興奮性的谷氨酸受體介導(dǎo)。應(yīng)用間隔10 min的兩串高頻刺激(100 Hz,每串1s)刺激外囊，在基底外側(cè)杏仁核(BLA)可誘導(dǎo)明顯的LTP，兩串高頻刺激后30min增強(qiáng)的場(chǎng)電位的斜率仍然維持在基礎(chǔ)值的146.1±6.9％(n=9，p＜0.01)。100Hz的高頻刺激是誘導(dǎo)LTP的常用模式，另一種模式θ頻率波刺激模擬學(xué)習(xí)過程錐體細(xì)胞典型的放電模式，應(yīng)用θ頻率波刺激更接近生理刺激。每串θ頻率波刺激為20個(gè)(頻率5Hz)短時(shí)間

8、高頻串脈沖(5個(gè)脈沖，頻率為100Hz)。同樣應(yīng)用兩串的θ頻率波刺激誘導(dǎo)BLA LTP，并觀察不同的串間隔誘導(dǎo)的BLA LTP的差異。間隔10s的兩串θ頻率波未能在BLA誘導(dǎo)出LTP；增大串刺激間隔為10min或30min，均可觀察到記錄的場(chǎng)電位明顯增大，增強(qiáng)的場(chǎng)電位持續(xù)時(shí)間超過30min，串間隔為10min的參數(shù)誘導(dǎo)的LTP最明顯；但串間隔10min和30min的θ頻率波刺激所誘導(dǎo)LTP統(tǒng)計(jì)學(xué)上沒有顯著性差異，結(jié)果提示神經(jīng)細(xì)胞兩個(gè)事件

9、的間隔變化可影響突觸傳遞的效率及突觸可塑性，從而影響學(xué)習(xí)記憶的過程，而且可能存在一段最適宜的間隔，間隔太短或太長(zhǎng)都將降低學(xué)習(xí)記憶的效率。EC-BLA的LTP表現(xiàn)為通路特異性，且可被NMDA受體阻斷劑APV所阻斷。在灌流液中加入蛋白激酶C(PKC)抑制劑chelerythrinechloride，對(duì)BLA的基礎(chǔ)場(chǎng)電位和配對(duì)脈沖比率(paired-pulse ratio，PPR)不產(chǎn)生影響；但在chelerythrine chloride存

10、在的情況下，兩串間隔10min的θ頻率波刺激未能誘導(dǎo)出LTP；于兩串高頻刺激10 min之后加入chelerythrine chloride則不能阻斷BLA的LTP，結(jié)果表明PKC參與BLA LTP的誘導(dǎo)和早期維持。灌流的人工腦脊液中加入酪氨酸蛋白激酶抑制劑genistein也可抑制BLA LTP的誘導(dǎo)，酪氨酸蛋白激酶參與BLA LTP的過程。
　　 應(yīng)用條件性位置偏愛(CPP)建立嗎啡成癮組動(dòng)物模型，模型建立后的第二天至第四天

11、(成癮消退之前)制備腦片，應(yīng)用兩串(間隔10s)的高頻刺激誘導(dǎo)BLALTP，比較嗎啡成癮組與對(duì)照組LTP的差異。對(duì)照組高頻刺激后，場(chǎng)電位出現(xiàn)一過性增大，高頻刺激30 min后，場(chǎng)電位基本恢復(fù)正常，為基礎(chǔ)場(chǎng)電位的114.0±6.3％(n=9，P＞0.05)。成癮組高頻刺激后，場(chǎng)電位明顯增大，并且這種增強(qiáng)作用持續(xù)30min以上，高頻刺激后30 min，增強(qiáng)的場(chǎng)電位的斜率仍然維持在基礎(chǔ)場(chǎng)電位的154.8±5.3％(n=14，P＜0.01)。為

12、觀察PKA是否參與成癮組基底外側(cè)杏仁核LTP的過程，實(shí)驗(yàn)中在灌流液中加入PKA抑制劑PKI-(6-22)-amide Tocris(1μmol/L，n=6)，其對(duì)基礎(chǔ)的場(chǎng)電位沒有影響，PKI-(6-22)-amide Tocris作用15 min后場(chǎng)電位仍為基礎(chǔ)值的99.4士3.8％(n=6，P＞0.05)。然而在PKA抑制劑存在的情況下，兩串HFS刺激外囊，基底外側(cè)杏仁核誘導(dǎo)的LTP明顯減弱。高頻刺激后30 min，場(chǎng)電位的斜率為12

13、2.2±4.6％(n=6，P＜0.01 vs成癮組)。
　　 應(yīng)用CPP建立嗎啡消退組動(dòng)物模型，與高頻刺激前基礎(chǔ)值相比，消退組兩串HFS仍可誘導(dǎo)出LTP,高頻刺激30 min后為基礎(chǔ)場(chǎng)電位的128.0±9.3％(n=8，P＜0.01)，但與成癮組相比，消退組杏仁核的LTP減弱(P＜0.01)。應(yīng)用半劑量嗎啡點(diǎn)燃和強(qiáng)迫冰冷水游泳5 min應(yīng)激點(diǎn)燃兩種方式建立CPP嗎啡重現(xiàn)組動(dòng)物模型。實(shí)驗(yàn)中觀察到重現(xiàn)組兩串HFS又可以在BLA誘導(dǎo)出

14、明顯的LTP，高頻刺激后30min，場(chǎng)電位分別為基礎(chǔ)場(chǎng)電位的142.7士8.0％(半劑量嗎啡重現(xiàn)組，n=7，P＜0.01)和143.3±6.0％(強(qiáng)迫冰冷水游泳應(yīng)激重現(xiàn)組5 min，n=5，P＜0.01)，但兩種點(diǎn)燃方式間沒有差異(P＞0.05)。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示串間隔為10min的θ頻率波或100 Hz的刺激是誘導(dǎo)BLA LTP的較佳參數(shù)。BLALTP為通路特異性和NMDA受體依賴性，細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶C和酪氨酸蛋白激酶參與了

15、BLA LTP的誘導(dǎo)和維持。在嗎啡成癮和發(fā)展的過程中，杏仁核LTP的變化不同，成癮組增強(qiáng)，消退組減弱但與對(duì)照組相比仍可誘導(dǎo)出LTP，復(fù)吸組又增強(qiáng)，提示成癮藥物所致的BLA LTP并不是持久的、簡(jiǎn)單的單向變化，而是呈雙向的變化趨勢(shì)，基底外側(cè)杏仁核在藥物成癮過程中既有神經(jīng)元的適應(yīng)性變化又有突觸可塑性變化。杏仁核參與學(xué)習(xí)記憶的過程，對(duì)杏仁核LTP的特點(diǎn)、性質(zhì)、表現(xiàn)形式和細(xì)胞學(xué)機(jī)制的研究，有助于了解杏仁核的功能及其在學(xué)習(xí)記憶中的作用。研究杏仁核