慢性痛中脊髓背角神经元的STDP编码特征的研究

One of impressive updating progress of the synaptic research is the spike timing-dependent plasticity(STDP). But few has reported about the encoding feature of the nociceptive specific neurons in the spinal cord dorsal horn, correlated with the STDP. Our previous works showed: the synapse connecting primary nociceptive afferent fiber and the dorsal horn neuron had the feature of STDP. Meanwhile,and LTP and LTD can be transformed into each other,but its mechanism and function is still unclear. Pre-synaptic ionotropic receptors is little known to enhance the impact of spike timing-dependent synaptic potentiation (tLTP).With the pre-synaptic NMDA receptor (preNMDAR) knock out mice, we found that the preNMDARs greatly enhance the LTP in spinal dorsal horn. In this project utilizing a combination of electrophysiological recording and morphological staining, we aim to investigate the STDP in neurons of the spinal dorsal horn. We aim to reveal, in spinal dorsal horn, the function of the pre- and post-synaptic STDP, respectively, on the synaptic plasticity. It helps to uncover the impact of the timing-dependent of the pre- and post-synaptic electrical activities, on the change of the efficiency of synaptic transmission and get new directions for exploring the encoding and the modulation of the nociceptive signals in the spinal dorsal horn.

动作电位时序依赖的突触可塑性(STDP)现象是突触理论的重大革新，但是脊髓背角特异性伤害感受神经元是否具有STDP编码特征尚未见报道。我们前期的工作表明，脊髓背角神经元与初级传入纤维之间的突触存在STDP现象，并可发生LTP和LTD的相互转化，其作用机制及功能还尚不清楚。突触前离子型受体是否对时序依赖的可塑性变化产生影响还鲜为人知。我们应用转基因动物，发现脊髓背角突触前NMDA受体在LTP的诱导和表达机制中具有明确的作用。本课题拟综合运用电生理学、形态学等技术，系统研究脊髓背角神经元突触传递的 STDP 现象，揭示突触前、后动作电位的精确时序关系在脊髓背角突触可塑性的调节作用，从而为阐明初级传入突触传递效率和性质的变化规律奠定基础，为研究脊髓背角内痛觉神经信息的加工与处理开辟新的方向。

在脊髓背角浅层发现动作电位时序依赖的突触可塑性(STDP)现象是疼痛研究的重要基础。我们的工作表明，脊髓背角神经元与初级传入纤维之间的突触存在STDP现象，并可发生LTP和LTD的相互转化，并且深入探讨了脊髓背角浅层初级感觉传入的第一级突触的突触前结构的不同放电模式，并对其进行兴奋类型的分类，对大鼠背根神经节（DRG）神经元进行分类，可以根据其放电类型分为三个大类和四个亚类，同时，进一步分析超极化激活的非选择性阳离子流（Ih）的变化，分析不同类型的DRG大细胞类型，从而明确Ih在DRG大细胞兴奋性类型分类中的作用。同时，突触前离子型受体是否对时序依赖的可塑性变化产生影响还鲜为人知，我们应用转基因动物，特异性敲除突触前伤害性感受神经元及突触前结构的NR1受体，从而研究突触前NMDA的受体在脊髓背角浅层突触可塑性中的作用，我们进一步发现发现脊髓背角突触前NMDA受体在LTP的诱导和表达机制中具有明确的作用。同时，我们进一步研究了脊髓背角浅层的突触后成分，有证据表明脊髓星形细胞产生的趋化因子在促进中枢敏化和慢性疼痛中扮演重要作用。CCL2可显著增强脊髓浅层神经元中NMDA诱发电流。通过研究CCL2在脊髓背角浅层的作用，我们发现CCL2增加NMDA诱导电流在脊髓中的CCR2+ /vGluT2+神经元。在脊髓背根刺激条件下， CCL2也可增强突触诱发NMDA电流。此外，CCL2增加总和突触NMDA电流生长抑素表达兴奋性神经元。最后，鞘内RS504393逆转C纤维刺激诱发的脊髓长期增强。我们的研究结果表明突触可塑性的CCL2直接调制的表达CCR2的兴奋性神经元脊髓薄层中的中央敏化的病理性疼痛的基础。