慢性乙醇摄入对小鼠小脑皮层神经元感觉信息突触传递及可塑性的影响

Cerebellum is a major target organ of ethanol injury. Overdose consumption of ethanol impacts transmitter release, synaptic transmission and information integration of cerebellar neurons, even results in motor regulation disorder and motor learning impairment. We previously found that acute ethanol consumption inhibited GABAergic synaptic transmission at molecular layer interneurons (MLIs)-Purkinje cells (PC) synapses, and affected the spontaneous complex spikes activity, via activation of cannabinoids receptor 1 (CB1), suggesting that activation of CB1 receptor was closely related to the chronic ethanol conception induced dysfunction of sensory information synaptic transmission and integration. On the basis of previous studies, applicant will use electrophysiology, immunohistochemistry and neuropharmacology methods to study the effects and pharmacological mechanisms of chronic (3 months) ethanol consumption on the sensory stimulation evoked synaptic transmission of cerebellar granule cell, PC and MLI in vivo in mice. We also investigate the receptor and signal cascade mechanisms of chronic ethanol conception affect the sensory stimulation-evoked long-term synaptic plasticity in cerebellar cortical neurons. We aim to understand the roles of CB1 receptor during the chronic ethanol conception induced cerebellar dysfunction. The research results will contribute to clarify the cellular and synaptic mechanisms of chronic ethanol consumption induced cerebellar motor regulation disorder and motor learning function impairment.

小脑是乙醇损伤的主要靶器官之一，乙醇过量摄入可影响小脑皮层神经元的递质释放、突触传递及信息整合功能，甚至导致运动调节障碍和运动学习功能减退。前期研究发现急性乙醇摄入通过活化大麻素受体（CB1）抑制感觉刺激诱发分子层中间神经元（MLI）-浦肯野细胞（PC）间GABA能突触传递，并影响自发性复杂峰电位活动，提示CB1受体活化可能与慢性乙醇摄入导致的小脑皮层神经元突触传递及信息整合功能异常关系密切。因此，申请人在前期研究的基础上，应用电生理、组织化学和神经药理学手段，研究长期（3个月）乙醇摄入对感觉刺激诱发小鼠小脑皮层颗粒细胞、PC和MLI突触传递的影响及药理学机制，探讨长期酒精摄入对感觉刺激诱发小脑皮层神经元长时程突触可塑性影响的受体与信号通路机制，明确CB1受体在慢性乙醇摄入导致的小脑功能障碍中的作用，研究成果有助于阐明长期过量饮酒导致小脑运动调节功能障碍和运动学习功能减退的细胞与突触机制。

小脑是重要的运动控制中枢，小脑功能障碍能够出现共济失调，乙醇过量摄入可影响小脑皮层神经元的递质释放、突触传递及信息整合功能，甚至导致运动调节障碍和运动学习功能减退。本研究应用在体电生理记录和神经药理学手段，研究了长期乙醇摄入对感觉刺激诱发小鼠小脑皮层颗粒细胞、PC和MLI突触传递、突触可塑性及运动协调功能的影响及药理学机制，探讨了长期乙醇摄入对小脑皮层神经元活动、突触传递和运动行为的影响机制及对感觉刺激诱发小脑皮层神经元长时程突触可塑性影响的受体与信号通路机制。具体研究结果如下：1）长期摄入乙醇会损害小鼠体内MLI-PC LTD的产生，阻断CB1受体后，面部刺激不能在对照小鼠中诱导出MLI-PC LTD，却在乙醇摄入组小鼠中诱导出了MLI-PC LTP。2）长期摄入乙醇会通过激活小脑皮质Crus II中的NO信号通路，损害感觉刺激引起的MLI-PC LTD。3）长期酒精摄入可通过NMDA受体GluN2A亚基而不是mGlu1受体增强面部刺激诱发的MF-GC突触反应。4）20Hz面部感觉刺激可诱导小鼠小脑皮层MF-GC突触传递产生LTP，长期乙醇摄入导致面部感觉刺激无法在小鼠小脑皮层MF-GC突触诱导出LTP。5）长期乙醇摄入通过活化GABAA受体抑制青春期小鼠小脑浦肯野细胞自发性SS放电频率且增大其变异系数，阻断NMDA受体活性可以阻断长期酒精摄入对小脑PC SS放电活性的抑制。6）青春期小鼠长期摄入乙醇导致小脑中间神经元活动增强，从而提高了对PC的抑制，致使PC的SS的放电异常，进而损伤运动学习和运动协调 。7）慢性乙醇摄入显著增加了感觉刺激诱发的P1的振幅和SS的暂停时间，但是没有改变PF齐射和PF-PC突触传递，提示慢性乙醇摄入增强了MLI-PC突触传递。8）慢性乙醇摄入组小鼠通过增加NO水平，从而增强了面部刺激诱发的MLI-PC突触传递。本项目的研究结果将有助于阐明长期过量饮酒导致小脑运动调节功能障碍和运动学习功能减退的细胞与突触机制。