脊髓运动控制中胆碱能受体亚型的作用分析

Complex cholinergic system in the primary motor control center of spianl cord includes motoneurons(MNs), intrinsic cholinergic interneurons, afferent cholinergic fibers, etc. They participate motor control in spinal cord by indirectly or directly regulating MNs' functions via nicotinic acetylcholine receptors(nAChRs) in Renshaw cells and AChRs in MNs. However, subtype selectivity of cholinergic receptors mediating MNs' synaptic transmission, pre- or postsynaptic mechanisms as well as characters of neuronal network underlying cholinergic system's functions in spinal motor control, etc, are still unknown. So, the conventional intracellular or whole cell patch clamp recording techniques from MNs of spinal cord slices isolated from neonatal rats (7~14 days old) and microelectrode array(MEA) recording from spinal cord slices will be performed to observe and analyze AChRs' functions in excitatory synaptic transmission of MNs, meanwhile, subtypes of relative receptors will be identified, in addition, expression of AChRs in spinal cord will be detected by immunohistochemical or Real-time PCR methods. This study will not only promote our further understanding of mechanisms underlying motor control in spinal cord, but also supply a rationale of clinical treatment for spinal cord injury.

脊髓运动控制初级中枢存在复杂的胆碱能系统，包括运动神经元（MN）、脊髓内在胆碱能中间神经元、外来胆碱能纤维等，它们通过Renshaw细胞的N型乙酰胆碱受体（nAChR）、MN的AChR等间接或直接调控MN功能，进而参与脊髓的运动控制。但介导MN突触传递的胆碱能受体是否具有亚型选择性？胆碱能系统参与脊髓运动控制的MN突触前、后机制及神经元网络特性如何？等等，尚未得到深入研究。为此，本研究将采用新生大鼠（7~14 d）脊髓切片腹角MN细胞内或全细胞膜片钳记录、微电极阵列记录技术，观察胆碱能受体在MN兴奋性突触传递中的作用，并对相关受体亚型进行分析鉴定，同时结合免疫组化或Real-time-PCR的方法检测脊髓胆碱能受体的表达情况。这不仅有助于深化对脊髓运动控制机制的进一步认识，而且也可为临床脊髓损伤的治疗提供理论基础。

根据研究计划完成一定量的扩展实验工作，先后发表4篇标注本基金资助的文章，含1篇SCI，2篇中文核心期刊。在《离体大鼠脊髓同侧中央管周围区电刺激在运动神经元诱发的兴奋性突触反应》中，我们研究了新生大鼠脊髓切片同侧中央管周围区（iPCC）向运动神经元（MN）兴奋性突触传递的细胞电生理特性，通过应用新生大鼠（8-14d）脊髓切片MN细胞内记录技术，观察iPCC局部电刺激在MN所诱发的突触反应。结果提示：iPCC的激活可通过兴奋性突触传递调制MN的活动，其介导递质除谷氨酸外，可能还有其他递质（如乙酰胆碱等）的参与。在《Orexin-A differentially modulates AMPA-preferring responses of ganglion cells and amacrine cells in rat retina》中，应用免疫组织化学方法、全细胞膜片钳结合快速溶液切换装置（RSC-200）和钙成像技术，首次系统地报道orexin-A对大鼠视网膜神经节细胞（GC）和无长突细胞（AC）上AMPA受体介导的电流的不同调制作用及其机制。结果显示orexin-A与GC细胞膜上的OX1R结合后，激活Gi/o/PI-PLC/IP3/Ca2+/PKC信号通路，进而压抑GC的AMPA电流。与之不同的是，orexin-A结合AC细胞膜上的OX2R后，激活Gi/o/PC-PLC/Ca2+-independent PKC通路，从而增大AC的AMPA电流。这项研究不仅揭示了orexin作为神经调质在视网膜中的重要作用，也为我们进一步了解orexin在中枢神经系统中的作用提供了重要启示。在《Inhibitory effects of propofol on excitatory synaptic transmission in supraoptic nucleus neurons in vitro》中，采用细胞内记录技术，观察异丙酚（0.1~3.0 mmol/L）对下丘脑冠状切片视上核（supraoptic nucleus, SON）神经元突触后电位的作用。结果提示：异丙酚抑制SON神经元兴奋性突触传递的作用可能同时涉及突触前和突触后机制。在突触后可能通过激活GABAA受体而抑制SON神经元的兴奋性突触传递，但高浓度的异丙酚也可能涉及对兴奋性谷氨酸受体的直接抑制。