《小鼠谷氨酸能神經元mGluR5受體調節皮層興奮性的機制研究》是依託廈門大學，由孫灝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：小鼠谷氨酸能神經元mGluR5受體調節皮層興奮性的機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫灝
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
從丘腦投射到皮層谷氨酸能神經元的抑制性環路的發育需要功能正常的代謝型谷氨酸受體mGluR5。我們因此推測皮層谷氨酸能神經元mGluR5受體的正常表達對於調節皮層興奮性是必須的。電生理學結果發現皮層興奮性神經元mGluR5基因敲除鼠（NEX-cre-mGluR5 knockout mice）的皮層IV（layer IV）谷氨酸能神經元自發興奮性突觸後電流（sEPSCs）的頻率相比對照鼠顯著增加。海人藻酸誘導癲癇實驗也顯示條件性基因敲除鼠誘導閾值明顯降低。此外，條件性基因敲除鼠在曠場實驗中也呈現多動（hyperactivity）的行為學變化，這使得該小鼠有可能成為一個新穎的ADHD模型。我們擬綜合分子生物學手段、電生理技術、雙光子鈣成像技術和一系列行為學方法的測試，進一步探究基因敲除鼠從丘腦到皮層神經通路興奮/抑制（E/I）平衡的改變，從而揭示mGluR5調節皮層興奮性的內在機制。
結題摘要
代謝型谷氨酸受體mGluR5（group I metabotropic glutamate receptor 5）通過第二信使發揮生物學效應。它廣泛分布於大腦各區域，參與神經興奮性網路調節、神經發生以及與學習記憶相關的突觸可塑性的形成。近來，mGluR5已經被證實與多種神經系統的疾病發生相關，比如脆性X染色體綜合症，自閉症和癲癇等疾病。為了檢測mGluR5在前腦區域興奮性神經元中所扮演的角色，我們使用mGLuR5 flox/flox mice 和CamkII alpha-Cre mice雜交，獲得了在前腦區域興奮性神經元敲除mGluR5的條件性敲除小鼠。在此基礎上，我們全面開展了電生理和行為學研究，其中電生理學結果發現，海馬CA1區谷氨酸能神經元自發興奮性突觸後電流（sEPSCs）和微小興奮性突觸後電流（mEPSCs）的頻率相比對照鼠都有顯著增加，而振幅變化不大，這顯示了突觸前的機制參與其中，PPR（Pair Pulse Ratio）的結果同樣證實了這一點。動作電位的實驗結果顯示皮層錐體神經元有更高的興奮性，證實了前腦部位興奮/抑制（E/I）平衡的改變。行為學結果顯示，條件性基因敲除鼠在曠場實驗（Open Field）中也呈現多動（hyperactivity）的行為學變化，但並無焦慮伴隨。Morris水迷宮實驗基因敲除鼠需要更長的時間去發現水下平台，暗示海馬依賴的空間學習和記憶的受損。為進一步證實這種行為學的變化，我們在海馬區域 Schaffer collateral pathway進行LTP的記錄，以評估mGluR5條件性敲除對突觸可塑性產生的影響。實驗證實基因敲除鼠NMDA-dependent的LTP受損，和我們的行為學結果相一致。綜上所述，本實驗使用mGluR5基因條件性敲除小鼠，揭示了mGluR5調節前腦尤其是海馬區域E/I平衡的內在機制，mGluR5的敲除改變了錐體神經元的興奮性和海馬的突觸可塑性，從而造成學習和記憶的行為學變化。
