尼古丁介导的VTA-DA神经元谷氨酸能突触可塑性的研究

尼古丁介导的VTADA神经元谷氨酸能突触可塑性的研究第一部分、整体注射尼古丁介导的腹侧被盖区多巴胺神经元谷氨酸能突触可塑性的研究中脑腹侧被盖区的多巴胺神经元在生理奖赏,以及机体对包括尼古丁在内的成瘾性药物的依赖和成瘾过程中均有极其重要作用。整体给予尼古丁,能通过激活烟碱型乙酰胆碱受体,诱导位于中脑腹侧被盖区的多巴胺神经元产生谷氨酸能突触可塑性,但其机制尚未阐明。我们在本研究中发现,单次整体给予尼古丁(0.5mg/kg,腹腔注射),24小时后切脑片记录,腹侧被盖区多巴胺神经元α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异噁唑丙酸盐(α-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole-propionate,AMPA)受体和N-甲基-D-门冬氨酸(N-methyl-D-asparticacid,NMDA)受体介导的突触后电流的比值上调。尼古丁介导的AMPA/NMDA比值上调在整体给药后1小时出现并能持续至少72小时(慢性给药时能持续8天),这一作用在整体给予选择性α7亚型烟碱型乙酰胆碱受体(α7-nAChRs)拮抗剂甲基牛扁亭碱或含β2亚型烟碱型乙酰胆碱受体(β2-nAChRs)拮抗剂美卡拉明预处理时,均不能阻断,但联合应用上述两种药物,可阻断尼古丁的作用。在α7-nAChRs或β2-nAChRs基因敲除的小鼠模型上,整体给予尼古丁仍能上调AMPA/NMDA比值。预先整体注射NMDA受体拮抗剂MK801或α1肾上腺素受体拮抗剂哌唑嗪,能阻断尼古丁介导的AMPA/NMDA比值上调,但多巴胺受体拮抗剂SCH23390联合氟哌啶醇或神经钙蛋白抑制剂环孢霉素A则不能阻断。整体注射尼古丁后,腹侧被盖区多巴胺神经元的谷氨酸能突触传递增强,而γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyricacid,GABA)能突触传递未发生改变。综上所述,这些发现证明吸烟浓度的尼古丁通过α7-nAChRs或β2-nAChRs增加腹侧被盖区的谷氨酸能突触传递,并产生谷氨酸能突触可塑性,这一机制在早期神经系统适应中发挥重大作用,并可引起尼古丁奖赏和依赖。第二部分、体外尼古丁处理介导的腹侧被盖区脑片多巴胺神经元谷氨酸能突触可塑性的研究整体尼古丁暴露能使脑部产生一系列适应性改变,这些改变被认为是产生尼古丁奖赏和强化的重要基础。既往研究证明低浓度的尼古丁能够促进中脑腹侧被盖区(ventraltegmentalarea,VTA)多巴胺神经元谷氨酸能突触长时程增强(long-termpotentiation,LTP)的产生,但单纯吸烟浓度的尼古丁是否能增强突触传递尚无报道。整体注射尼古丁能够引起腹侧被盖区多巴胺神经元谷氨酸能突触可塑性,但这种改变在该区域是由何种亚单位调节的尚不清楚。为阐明上述问题,我们采用膜片钳技术研究尼古丁在离体腹侧被盖区脑片上对多巴胺神经元谷氨酸能突触可塑性的影响。通过检测尼古丁处理1小时的VTA脑片AMPA受体和NMDA受体介导的电流的比值,我们发现,与对照组相比,500nM尼古丁预处理1小时的脑片上AMPA/NMDA比值上调,而预处理10分钟的脑片则无改变。预先给予α7-nAChRs拮抗剂甲基牛扁亭碱10nM孵育,能够阻断尼古丁的作用,而预先α4β2-nAChRs拮抗剂二氢-β-刺桐啶碱1μM孵育则不能,证明在我们的实验条件下,尼古丁主要通过α7-nAChRs发挥调节作用。这一结果在α7KO小鼠上得到了进一步证实。此外,尼古丁介导的配对脉冲刺激诱发的兴奋性突触后电位比值降低仅见于野生型小鼠,而不存在于α7