去除感觉神经细胞体对突触长时程易化效应的影响cropped.docx

去除感觉神经细胞体对突触长时程易化效应的影响cropped.docx

《去除感觉神经细胞体对突触长时程易化效应的影响cropped.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《去除感觉神经细胞体对突触长时程易化效应的影响cropped.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

去除感觉神经细胞体对突触长时程易化效应的影响cropped

去除感觉神经细胞体对突触长时程易化效应的影响_cropped

（）解剖科学进展ProgressofAnatomicalSciences2006,122:

150,153

去除感觉神经细胞体对突触长时程易化效应的影响

12134柳柯,王露,李笑天,冯影,SamuelSchacher

（1.中国医科大学附属第一医院耳鼻喉科,辽宁沈阳100001;2.中国医科大学附属第四医院内分泌科,

辽宁沈阳110032;3.辽阳市中心医院耳鼻喉科,辽宁辽阳111000;4.CenterforNeurobiology

）&Behavior,ColumbiaUniversity,NewYork,10032USA

【摘要】目的去除感觉神经细胞的体部,研究离体培养突触长时程易化效应的变化。

方法体外培

（）（）（）养多组由无脊椎海生动物海兔Aplysia的感觉神经元SN和运动神经元L7,MN互相接触而形成的突触

（）（）模型,培养到第4d时,将部分感觉神经细胞体去除SN/L7,-CB,其余仍保留细胞体部SN/L7,+CB,应

用52HT处理上述突触模型,之后将处理后的模型继续培养,在此后24h和48h,分别检测去除和保留感觉神

（）经细胞体突触模型的长时程易化LTF效应。

结果在应用52HT后24h,去除胞体组突触的LTF明显高于保留胞体组;而在应用52HT后48h,去除细胞体组突触的LTF呈明显下降,与保留细胞体组无明显差异;应

用52HT后24h和48h保留感觉神经细胞体组突触的LTF水平无明显变化。

结论去除感觉神经细胞体在

（）（）较短的时程内24h可以提高突触LTF表达水平,而这种高水平的LTF无法长时间维持48h,保留感觉神

（）经细胞体突触的LTF在一定时程内48h可以在一定水平上稳定表达。

【关键词】突触;海兔;长时程易化;52羟色胺;细胞培养

（）【中图分类号】R33811【文献标识码】A【文章编号】100622947200602-0150-04

RemovalofSensoryCellBodyEnhancestheLong2TermFacilitation

atIsolatedSynapsesofAplysia

12LIUKe,SamuelSachacher

（1.TheENTDepartment,TheFirstCollegeofChinaMedicalUniversity,LiaoningShenyang11001China;

）2.CenterforNeurobiology&Behavior,ColumbiaUniversity,NewYork10032USA

（）【Abstract】ObjectiveTostudytheeffectofvemovalofsensonycellbodyonlong2termfacilitationLTFin2ducedby52HTapplicaionatisolatedsynapsesofaplysia.MethodsCulturemodelofisolatedsynapseswasestab2

（）lishedbyusingsensoryneuronandmotorneuronL7ofaplysia,whentheisolatedsynapticmodelwasculturedupto4days,somesensorycellbodieswerecutforexperiment,andrestofthecellbodieswithoutcuttingforcontrol.ThenaEPSPofisolatedsynapseswasdetermined,and52HTwasappliedtothecultures,thecultureswerekeptinsamemethodimmediatelyafter52HTapplication.TheLTFatisolatedsynapsewasevokedseparately24hand48hafter52HTtreatment.ResultComparedwithcontrolgroupwitoutcuttingofcellbody,LTFatisolatedsynapsesofcuttinggroupincreasedsignificantly24hafter52HTapplication,butdecreasedsignificantlyandrapidly48hafter52HTtreat2ment.ConclusionRemovingsensorycellbodyfacilitatestheLTFatisolatedsynapsessignificantly24hafter52HTapplication,anddecreasedrapidly48h.

【Keyward】synapse;aplysia;long2termfacilitation;52HT;cellculture

（）联系可以表现出范围广泛的短时程和长时程可塑无脊椎海生动物海兔Aplysia体内的感觉神

（）（）,这些变化一般都伴随着动物生物学行为上的改性经元SN和运动神经元MN,L7可以在适当的体[1]变,长时程易化和可塑性改变持续时间的长短主外培养条件下形成稳定的突触联系,由海兔体内分

要取决于外界对于突触联系所施加刺激的类型和条离出来SN和L7在适当的培养环境下建立的突触[2]件,这其中包括新突触联系方式的建立,在适当

【收稿日期】2006-03-11的刺激条件下,单个感觉神经细胞所建立的突触可

而这种变化需要有新去除,则应将52HT滴注在胞体去除以后的残端位以经历长期效能方面的变化

蛋白质合成活动的参与作为其物质上的保障才可以置及其周围部位。

当突触被培养到第4天时记录

[3]实现。

EPSP,然后切除某些SN的胞体作为实验组,未去除

突触终末部位的新陈代谢活动似乎和SN弧顶SN胞体的突触作为对照组,实验中,52HT每次孵育

[4,5]（时间为5min,两次孵育间隔为15min,用L15Sig2部位结构改变的调节机制有关系,另外,感觉神

）经细胞体內转录水平的变化,包括特异形式CREBma培养基与等量的人工海水按1?

1比例配制细胞蛋白活动水平的变化,对于突触的长时程易化培养基,在最后一次52HT孵育完成之后,用先前配（）Long2TermFacilitation,LTF是至关重要的,LTF的制的培养基来漂洗培养皿,每次使用5ml,共漂洗

三次,然后将培养皿放回孵育箱中继续培养,在切除持续时间可以达到24h甚至更多。

在感觉神经所

（）形成的突触中,兴奋性神经递质5羟色胺52HT可SN胞体后24h和48h分别测定L7的EPSP,所得

数据用Scheffe多因素比较方法进行统计学分析。

以诱导出LTF,感觉神经细胞体内的转录活动和向

突触终末运送过程可能是维系特定条件下突触效能

2结果LTF表达水平的关键原因之一,为了验证这个观点,

在应用52HT处理离体培养的突触模型之前,我们在实验中将SN的胞体切除,来研究此种条件

记录拟作为各实验和对照组突触的EPSP无显著性下突触LTF表达水平和时间上的特点。

（）差异,对照组SN/L7,CB为27.4〒4.4mV,对照组

（）（SN/L7,-CB为22.5〒4.3mV,52HT组SN/L7,1材料和方法）（）CB为26.4〒3.7mV,52HT组SN/L7,-CB为1.1细胞培养（）（22.8〒3.8mVdf=3.44,F=0.934,P>0.4图（）感觉神经细胞从成年动物80,100gm的胸）1、2、3。

将上述各组实验结果分别设定为基准水（）膜神经节中分离出来,从幼年动物1,3gm的腹平,取为100%,然后进行处置后的实验数据比较部神经节中分离出运动神经元L7,将两种神经元的

神经末梢在培养皿中互相接触,共同培养5,6（）图4,在未去除SN胞体的情况下,比较52HT处[6]d,这种共培养方式包括由一个感觉神经细胞与理前后的差异,n=12altres,双因素ANOVA方法

（）一个运动神经元的连接方式SN/L7,和两个感觉（分析表明52HT处理因素具有显著性差异df=

（神经细胞与同一个运动神经细胞的连接方式2SN/）6.85,F=19.211,P<0101。

）L7。

当细胞被培养到第4d时,首先检测兴奋性突在应用52HT处理24h后,去除SN胞体组的

（）触后电位EPSP,然后切除感觉神经细胞的体部（）EPSP显著增高,52HT组SN/L7,-CB为205.1〒（）SN/L7,-CB,之后在体外培养应用52HT来诱发（12.2%;对照组SN/L7,-CB;未应用52HT,去除其LTF过程,分别测试两个组EPSP。

）（）胞体为107.8〒4.1%P<0.05,图1、2、3。

521.2电生理技术应用电生理技术记录在运动神经（HTCB为154.3〒6.0%,对照组SN/L7,CB;未应

元L7的EP2）（）用52HT,保留胞体为102〒3.9%P<0.05。

[6,7]（SP,通过刺激感觉神经元SN,将微电极电阻

（））10,15M刺入运动神经元L7的细胞体中引出

EPSP。

电极工作液:

2.0MK醋酸盐,0.5MK,

10MKcl2HEPES,pH7.4。

设定工作电位为-85mV,

将微电极靠近SN细胞体来激发,对SN胞体施加短

促的刺激,每个刺激持续0.3,0.5ms,诱发出去极[7]化的脉冲动作电位,已经去除了细胞体的SN,我

们采取通过刺激SN胞体残端部位的方法来诱发L7

的EPSP,在应用52HT的条件下,以40s为时间间

隔,通过刺激已经去除胞体的SN残端来诱发EPSP,

（μ经过连续5次52HT的孵育作用25l,浓度50μμ）M,第5次52HT的孵育浓度为1M,确保将52Fig11EstablishmentofisolatedSNsynapseswithtwoSNscontactingHT应用在SN的胞体周围,如果SN的胞体已经被toL7

在应用52HT处理48h后,去除感觉神经细胞

（）体组的EPSP显著下降,52HT组SN/L7,-CB为

（124.9〒11.1%,对照组SN/L7,-CB;未应用52

）（）HT,去除胞体为106.5〒6.2%P>0.25。

52HT（）（组SN/L7,CB为148.4〒6.6%,对照组SN/L7,

）（CB;未应用52HT,保留胞体为105.2〒4.5%P<

）（）0.05图1、2、3。

3讨论

我们将52HT应用到去除和保留SN胞体突触中,发现在24和48h两个时间点,52HT都可以诱发

（出突触的LTF。

在24h,去除了NS胞体突触SN/

）（L7,-CB,结果要明显高于保留胞体组SN/L7,+

）CB;而在48h,与保留细胞体组相比,去除胞体组Fig2.AfterrecordingtheinitialEPSP,theaxonofSN1wascutand的LTF却明显下降了。

另一方面,在48h,保留感cellbodywasremoved（）觉神经细胞体组SN/L7,+CBLTF虽然也有一定程度的下降,但是却依然保持在比较高的水平上。

实验结果表明,突触前SN的胞体内部含有维系突触效能和可塑性所需要的遗传物质,SN在在细胞体

（）外或是在突触后终末L7某些区域的基因表达产物负责维持联系的效能和可塑性,如果突触效能欲在较长时间内保持在一定水平之上,则要求有特异

[7]的物质来支持,Sachacher等人认为,在或是接近SN终末区域的蛋白质合成可能提供了这种物质上的保障。

本实验去除胞体突触的SN/L7,-CB所表达出来的LTF明显高于SN/L7,+CB,研究表明,在SN体内的转录活动可以持续表达24h,突触结构的[8,9]可塑性始终与LTF过程相伴随。

此类现象的一Fig31TheEPSPsevokedbyaapplicationof52HTintheisolated（）种解释是,去除SN胞体的突触SN/L7,-CB中,synapsesofFig4其末端的翻译活动似乎具有某种独立性,而相应的转录活动却不具有这种独立性。

即去除了SN胞体部也意味着去除了某些屏障作用,这些屏障在正常情况下抑制了突触效能的变化,因此在实验结果中,SN胞体内转录水平的变化可能与那些抑制因素的消失有关,参与表达突触LTF的那些潜在的转录调

[10]节因子与CREB蛋白的表达和磷酸化均有关联。

在52HT的诱导下,通过去除SN胞体部进而引起的

突触后运动神经元L7代谢水平的变化,可能与LTF

表达水平的显著增强有关。

另外一种解释,去除SN胞体部可能影响了突触终末代谢活动的周期性,这种代谢活动的改变、52

HT在感觉神经反应部位的积聚、以及突触后运动神Fig4.SummaryofthechangesinEPSPamplitudeonrmalizedtothePRE

经元L7的作用,可能共同作用并促成了LTF表达valueof100.Theheightofeachbarisaverage〒S.M.E.Change

inEPSPamplituedrelativetotisinitialEPSPlevel.水平的提高,尽管目前看起来尚不能圆满解释LTF

（）neurosci,2002,2210:

4132-4141.在表达水平上的显著变化,但是,可以肯定,单纯去[3]SherffCM,CarewTJ.Coincidentinductionoflong2termfacilita2除感觉神经细的胞体并不足以引起LTF的表达增tioninAplysia:

cooperativitybetweencellbodiesandremotesyn2强,而且,单纯去除SN体部也不能引起翻译产物在（）apses[J].Science,1999,2855435:

1911-1914.突触终末免疫应答反应的显著变化。

GuanZ,GiustettoM,KandelER,etal.Integrationoflong2term2[4]memory2relatedsynapticplasticityinvolvesbi2directionalregulation另种可能的解释是,把去除SN胞体和应用52

ofgeneexpressionandchromatinstructure[J].Cell,2002,111HT这两种外界干预因素结合起来,前者可产生十分

[8]（）4:

483-493.短促的兴奋性刺激,诱导出10,20个动作电位,SchacherS,MontaroloPG.Target2dependentstructuralchangesin[5]电位在刺激之后立即产生,当刺激信号与52HT配sensoryneuronsofAplysiaaccompanylong-termheterosynaptic合使用时,LTF的表达得到了明显提高;反之,如果（）inhibition[J].Neuron,1991,65:

679-690.将两种刺激因素分别单独应用,则突触的LTF的表SchacherS,WuF,WangD,etal.Expressionandbranch2specif2[6][11]icexportofmRNAareregulatedbysynapseformationandinterac2达就会受到抑制。

使用52HT,保留胞体的SN所

tionwithspecificpostsynaptictargets[J].JNeurosci,1999,19形成的突触中,其LTF的表达水平相对较低,但是（）15:

6338-6347.它的表达时间却比较长,大多可以持续表达48h以[7]SchacherS,WuF.Synapseformationintheabsenceofcell上;其另一方面,去除胞体的突触的长时程易化效（）bodiesrequiresproteinsynthesis[J].JNeurosci,2002,225:

应,表达水平在52HT处理后24h呈现出高水平,但1831-1839.

[8]MontaroloPG,KandelER,SchacherS,etal.Acriticalperiod是这个高水平表达在48h却明显下降了,而且下降

formacromolecularsynthesisinlong2termheterodynapticfacilita2看起来并非由神经本身的衰退性改变引起。

SN细（）tioninAplysia[J].Science,1986,2344781:

1249-1254.[12,3]胞的体部对于突触LTF的维持和可塑性。

52[9]BaileyCH,ChenM,SchacherS,etal.InhibitorsofproteinandHT在SN终末或附近区域诱发产生的跨膜电位影RNAsynthesisblockstructuralandfunctionalchangesaccompan2响了局部蛋白质合成,那么,在感觉神经形成的突触yinglong2termsynapticfacilitationandinhibitioninAplysiasenso2

（）ryneurons[J].Neuron,1992,94:

749-758.（）联系中SN/L7,都有哪些基因及其表达产物参与

[10]BartschD,CasadioA,KandelER,etal.CREB1encodesanu2了突触可塑性和长时程易化的形成和维持的过程clearactivator,apressor,andacytoplasmicmodulatorthatforma呢?

这是尚需探讨的问题。

regulatoryunitcriticalforlong2termfacilitati