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NMDA受体在感觉刺激诱发小鼠小脑皮层分子层场电位反应中的作用[目的]N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDARs)是一种离子通道型谷氨酸受体,参与调控突触前神经递质的释放和突触后反应。在哺乳动物小脑皮层上发现NMDA受体存在于颗粒细胞(GC)膜、平行纤维(PF)终端、分子层中间神经元(MLI)、爬行纤维到浦肯野氏细胞(PC)的突触上,但在成年动物的浦肯野氏细胞膜上没有功能性的NMDA受体。我们之前研究发现,吹风刺激同侧触须垫,通过苔状纤维诱发小脑分子层产生强烈的抑制反应,之后是一系列短暂微小的兴奋反应。然而,在在体条件下NMDA受体是否参与感觉诱发小脑分子层的反应还不清楚。因此,我们利用电生理记录技术和药理学的方法,研究NMDA受体对乌拉坦麻醉小鼠小脑皮层分子层在吹风刺激诱发的场电位反应中的作用。[方法]实验选取37只6-8周成年ICR小鼠。腹腔注射乌拉坦(1.3 g/kg体重)麻醉后,为了防止气管堵塞行气管插管术。将小鼠固定在脑立体定位装置上,在小脑部位制作一个灌流槽,钻一直径1-1.5 mm的孔,暴露小脑表面Crus Ⅱ区。用针仔细去除硬脑膜后在小脑表面用蠕动泵连续灌流(0.4 ml/min)含氧人工脑脊液(ACSF),用体温维持仪使体温维持在37.0±0.2℃。应用Axopatch-200B放大器(Molecular Devices,Foster City,CA)记录小脑分子层的局部场电位。通过D/A转换器1440和Clampex 10.3软件获取场电位。记录电极内充入人工脑脊液(ACSF),使其阻抗为3-5 MΩ。从Sigma-Aldrich购买NMDARs激动剂(NMDA)和NMDARs拮抗剂(D-APV)。溶解于ACSF中的药物以0.4 ml/min的速度应用于小脑表面。电生理学的数据采用Clampfit 10.3软件分析。所有数值用均数±标准误表示。在对照和实验条件下记录的平均值之间的差异应用SPSS 21.0软件进行配对T检验或单因素方差分析(ANOVA)。不同实验群组之间的P<0.05认为具有统计学意义。[结果](1)小脑表面灌流NMDA(10-200 μM)剂量-依赖性地抑制小脑分子层中由面部刺激诱发的抑制反应(P1)的幅度。NMDA导致P1抑制的半数有效抑制浓度(IC50)为46.5 μM。高浓度(100-200 μM)NMDA可完全抑制感觉诱发的P1。(2)给予NMDA可影响小鼠小脑分子层中感觉刺激诱发P1的动力学性质,表现为P1的衰减时间,半宽和曲线下面积(AUC)的减少。(3)给予NMDA显著增加小脑分子层面部刺激诱发的兴奋性反应(N1)的衰减时间,半宽和曲线下面积(AUC)。但对N1的幅度、半幅度(half-amplitude)和N1的上升时间无显著影响。(4)给予NMDA受体阻断剂D-APV(250 μM)能消除小鼠分子层中面部刺激诱发的GABA能抑制成分(P1)。(5)阻断NMDA受体不能明显的改变N1的幅度、半幅度(half-amplitude),但可以显著增加N1的半宽、曲线下面积(AUC)。[结论](1)阻断NMDA受体能消除在小脑分子层中由面部刺激诱发的GABA能的抑制成分,但增强感觉刺激诱发的平行纤维(PF)兴奋性传入。(2)在小鼠小脑皮层分子层,功能性NMDA受体在感觉刺激诱发场电位反应中发挥关键作用。NMDA受体在小鼠小脑皮层颗粒细胞层感觉信息传递中的作用[目的]感觉信息通过苔状纤维-颗粒细胞-平行纤维途径传递到小脑浦肯野细胞,并参与运动相关传出,如感官知觉、运动协调、运动学习和自主运动的精细调节。颗粒细胞表现出低频的自发性峰电位放电,但对不同的感觉刺激传入非常敏感。先前研究发现:在离体条件下,小脑表面给予NMDA可增强感觉刺激诱发小脑皮层分子层平行纤维的兴奋性传入,表明在颗粒细胞层活化NMDA受体可以促进感觉信息传递。然而,在在体条件下NMDA受体在小脑颗粒细胞层感觉信息传递的作用还不明确。我们采用电生理学和药理学的手段,研究苔状纤维-颗粒细胞NMDA受体在乌拉坦麻醉小鼠小脑颗粒细胞层面部刺激诱发场电位反应中的作用,以了解NMDA受体在在体小鼠小脑颗粒细胞层感觉信息传递中的作用。[方法]实验选取37只6-8周龄成年ICR小鼠,并对其进行腹腔注射乌拉坦麻醉(1.3mg/kg),行气管插管避免呼吸道阻塞。并将小鼠固定在立体定位装置上。灌流槽制作完成后,钻一直径1-1.5mm的孔,暴露小脑表面Crus Ⅱ区。用针仔细去除硬脑膜后在小脑表面用蠕动泵连续灌流(0.4 ml/min)含氧人工脑脊液(ACSF)。用体温维持仪使体温维持在37.0±0.2℃。应用Axopatch-200B放大器记录小脑颗粒细胞层的局部场电位。通过D/A转换器1440和Clampex 10.3软件获取场电位。记录电极内充入人工脑脊液(ACSF),使其阻抗为3-5 MΩ。从 Sigma-Aldrich 购买 NMDARs 激动剂(NMDA)和 NMDARs 拮抗剂(D-APV)。溶解于ACSF中的药物以0.4 ml/min的速度应用于小脑表面。电生理学的数据采用Clampfit 10.3软件分析。所有数值用均数±标准误表示。在对照和实验条件下记录的平均值之间的差异应用SPSS 21.0软件进行配对T检验或单因素方差分析(ANOVA)。不同实验群组之间的P<0.05认为具有统计学意义。[结果](1)在小鼠小脑皮层(Crus Ⅱ区)颗粒细胞层中,面部刺激诱发—对兴奋性反应,即刺激起始反应(Ron)和刺激结束反应(Roff)。(2)给予外源性的NMDA可导致面部刺激诱发Ron的半宽和曲线下面积(AUC)显著降低,而不改变Ron的幅度和幅度中间值。(3)在小脑皮层颗粒细胞层,NMDA可显著降低面部刺激诱发的Roff的振幅,半宽、曲线下面积(AUC)以及Roff/Ron的比值。(4)在小鼠小脑颗粒细胞层,应用NMDA受体阻断剂D-APV(250μM)显著降低面部刺激诱发Ron的半宽和曲线下面积(AUC)值,但不显著改变Ron振幅和振幅中间值。(5)在小脑皮层颗粒细胞层,阻断NMDA受体可显著降低面部刺激诱发Roff的振幅,半宽度(half-width)、曲线下面积(AUC)以及Roff/Ron的比值。[结论]功能性NMDA受体参与面部刺激诱发小脑皮层颗粒细胞层的场电位反应,药理学激活或阻断NMDA受体都能影响小脑皮层颗粒细胞层感觉信息传递的高保真特性。