不同途径铅暴露对大鼠海马锥体神经元兴奋性及钠通道的影响

论文摘要

铅是一种广为人知的环境神经毒素。长时间的低铅暴露能够造成认知功能的损伤,但造成这种损伤的机制尚未阐明。本实验运用常规的全细胞膜片钳技术研究了不同途径的铅暴露对大鼠海马脑片CA1区锥体神经元可兴奋性和兴奋性相关的电压门控离子通道的影响以及产生这些影响的可能机制。急性铅暴露实验的结果显示低铅（0.5/5μM）暴露不能显著改变锥体神经元的单个动作电位发放的电压阈值及波形的各项参数;但是,5μM急性铅暴露显著增加了大鼠海马脑片CA1区锥体神经元动作电位的发放频率,减弱了峰电位频率适应（spike frequency adaptation）;5μM铅所造成的这种兴奋性影响可以被T型电压门控钙离子通道（VDCC）的阻断剂mebifradil所阻断,但不能被L型VDCC阻断剂verapamil或者N型VDCC阻断剂ω-conotoxin所阻断;胞外无钙的条件下,5μM铅不能产生这种兴奋性的影响;另外,IP3R拮抗剂2—APB和RyanodineR拮抗剂dantrolene可以分别取消5μM铅的这种兴奋性影响,而钙离子内摄的阻断剂thapsigargin则对这种兴奋性影响只有部分减弱的作用。这些结果显示了低浓度急性铅暴露对锥体神经元产生的兴奋性神经毒性以及T型VDCC在其中所作的贡献,同时,低铅的这种兴奋性神经毒性有可能与其参与了胞内钙库释放的调节从而影响了动作电位发生时期的钙内流相关。发育期慢性铅暴露实验的结果显示从受孕日至生产后15日对母鼠进行慢性的铅暴露会对子鼠大脑海马脑片CA1区锥体神经元的电压门控钠通道电流的特性产生固有的影响。这些影响包括铅升高了钠电流的激活电压阈值、升高了诱发最大电流的电压、使钠电流的稳态激活曲线正向移动、增大尾电流;铅延迟钠电流的快速激活失活;以及铅使得钠电流的稳态失活曲线向右移动、加速钠电流活性依赖的失活,但对于钠电流从失活状态复活的时程和比例没有显著性的影响。另外,采用一种有效的抗氧化剂和自由基清除剂α-tocopherol（VE）与铅共暴露的结果显示,上述发育期铅暴露所造成的钠电流特性的变化基本被逆转至与对照一致,因此产生这种影响的毒理过程有可能和铅在脂质过氧化反应中的参与有关,因为脂质过氧化反应会改变细胞膜蛋白的结构和生物物理功能。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 铅的神经毒性及其细胞与分子机制的研究进展
• 1.1.1 铅对中枢神经系统的作用
• 1.1.2 铅对突触传递和可塑性的抑制性损伤
• 1.1.3 铅对神经元电活动相关的离子通道的作用
• 1.1.4 铅对神经元可兴奋性的影响
• 1.1.5 低铅的兴奋性神经毒性
• 1.1.6 铅与脂质过氧化
• 1.2 电压依赖型钙通道的分类及特性
• 1.3 动作电位发放与编码和神经元可兴奋性的关系
• 1.4 电压门控钠离子通道及其特性
• 1.4.1 钠通道的结构和功能
• 1.4.1.1 α亚基的结构和功能
• 1.4.1.2 β亚基的结构和功能
• 1.4.2 钠通道的亚型
• 1.4.3 钠通道的门控特性
• 1.4.3.1 钠通道的电压依赖性激活
• 1.4.3.2 钠通道的失活
• 1.4.3.3 激活与失活的耦联
• 1.4.4 作用于钠通道的药物
• 1.4.5 钠通道的胞内调控
• 1.5 脑片膜片钳实验技术
• 1.5.1 海马脑片的制备
• 1.5.2 海马脑片的膜片钳记录
• 1.5.2.1 将刺激电极放置在含突触前纤维脑片区域附近
• 1.5.2.2 全细胞记录
• 1.5.2.3 判断突触前纤维
• 1.5.2.4 突触反应的判断及其波幅稳定性的评价
• 1.5.2.5 突触反应的记录
• 1.5.2.6 突触反应的分析
• 第二章 急性低铅暴露对大鼠海马CA1区锥体神经元动作电位发放产生兴奋性影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料和方法
• 2.2.1 海马脑片的制备
• 2.2.2 电生理记录
• 2.2.3 给药
• 2.2.4 数据分析
• 2.3 实验结果
• 2.3.1 海马脑片CA1区锥体神经元的基本电生理特性
• 2.3.2 铅对锥体神经元EPSP-Spike relationship的影响
• 2.3.3 铅对锥体神经元动作电位自发放的影响
• 2.3.4 低浓度的铅暴露对单个动作电位的影响
• 2.3.5 铅对动作电位发放率的影响
• 2.3.6 铅对spike broadening的影响
• 2.3.7 铅对峰电位频率适应的影响
• 2.3.8 分别阻断HVA和LVA时低浓度铅对海马锥体神经元可兴奋性的影响
• 2.3.9 低浓度铅对海马锥体神经元可兴奋性的影响依赖于胞内外钙活动
• 2.3.9.1 低浓度铅对海马锥体神经元可兴奋性的影响是胞外钙依赖的
• 2.3.9.2 阻断胞内钙库释放时低铅对海马锥体神经元可兴奋性的影响
• 2.3.9.3 阻断胞桨钙离子内摄时低铅对海马锥体神经元可兴奋性的影响
• 2.4 讨论
• 2.4.1 低铅暴露提高了锥体神经元的可兴奋性
• 2.4.2 T型钙通道在低铅的兴奋性毒性中起到了重要作用
• 2.4.3 低浓度铅对锥体神经元兴奋性的影响涉及到了一些胞内外钙机制
• 2.4.4 神经毒理学意义
• 第三章 发育期铅暴露使大鼠海马锥体神经元上的电压门控钠通道特性产生固有的变化
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料和方法
• 3.2.1 实验动物处理
• 3.2.2 海马脑片的制备
• 3.2.3 试剂与溶液
• 3.2.4 海马铅测定
• 3.2.5 电生理记录和数据分析
• 3.3 研究结果
• 3.3.1 发育期铅暴露对钠通道激活特性的影响
• 3.3.2 发育期铅暴露对钠电流时程的影响
• 3.3.3 发育期铅暴露对钠电流失活特性的影响
• 3.3.4 发育期铅暴露对钠电流去激活过程的影响
• 3.3.5 发育期铅暴露对钠电流复活过程的影响
• 3.3.5 海马铅浓度
• 3.4 讨论
• 参考文献
• 附录: 个人简历