咖啡因对大鼠背根神经节h-电流及铅暴露大鼠海马神经元兴奋性和突触传递特性的影响

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1、中国科学技术大学硕士学位论文咖啡因对大鼠背根神经节H-电流及铅暴露大鼠海马神经元兴奋性和突触传递特性的影响姓名：何水金申请学位级别：硕士专业：生物物理学指导教师：阮迪云2003.5.1摘要本文应用电生理技术从三个方面研究了咖啡因的作用：(1)咖啡因对急性分离的大鼠背根神经节细胞H一电流的影响；(2)咖啡因在慢性铅暴露的大鼠海马CA3区诱导的同步振荡及其特性的研究；(3)咖啡因对慢性铅暴露大鼠海马CAl和DG区的LTP的影响。技术和方法：离体脑片的fEPSPs的记录和单细胞的电生理技术实验结果：11咖啡因对急性分离的大鼠背根神经节细胞H一电流的影响咖啡因是一种中枢兴奋药，它存在于日常饮用

2、的咖啡、茶和可乐等饮料中。人们发现咖啡因与非甾体抗炎镇痛药合用能增强它们的镇痛作用，至今，咖啡因作为镇痛佐剂的机制还不是很清楚。H．电流是一类非选择性的内向电流，主要包括Na+，K+离子。它对细胞静息膜电位的维持，细胞的兴奋性及发放频率的调控起重要作用。近来研究表明，H一电流可能在痛觉信息传递中发挥着重要作用。背根神经节细胞(dorsalrootgangJ!ionrlel／rOl-／S，DRG)是一类假单极初级感觉神经元，将外周信息传入至脊髓背角，完成初级感觉信息的传递。根据细胞直径的大小分为大，中，小三类，这三类细胞在痛觉传递中发挥不同的作用。本文通过研究咖啡因对大、中、小三类不同直

3、径的DRG细胞超极化诱导的H一电流的影响，以进～步阐明咖啡因作为镇痛佐剂的作用机制．结果表明：5．0mM咖啡因降低了DRG大、中and,细胞的H．电流幅度分别为80％±4％，40％±3％和11．0％±2．3％；咖啡因使H一通道的电压敏感性下降，H一通道的激活电压升高。咖啡因对DRG细胞H一电流的抑制作用，可能是用作镇痛佐剂的作用机制之一。2)咖啡因诱导的慢性铅暴露大鼠的海马CA3区神经元同步振荡及其特性的研究；铅是一种重要的神经毒物，慢性铅暴露可以引起学习记忆与认知功能的损伤。人们已经以大鼠海马为模型对铅的毒性进行广泛的研究，发现慢性铅暴露降低了大鼠海马三个区域的LTP的幅度并且改变了

4、海马细胞NMDA受体亚型的mRNA的表达水平。我们在慢性铅暴露大鼠海马CA3区脑片中急性灌流0．1mM咖啡因，发现有97．8％(n_45)的海马CA3区脑片可以诱导出一种同步高频(大约230Hz)振荡：但在对照组大鼠海马CA3区，仅有8．3％(n=24)的脑片出现了咖啡因诱导的这种同步高频振荡(230Hz)。这种咖啡因诱导的同步高频振荡能被AMPA受体拮抗剂CNQX完全阻断，被NMDA受体的拮抗剂AP5部分阻断。但是，在振荡爆发的初始阶段，50p,MAP5和3mM【M92+】分别与咖啡因一起灌流都能阻断振荡的爆发。这种振荡对GABA。受体拮抗剂，细胞膜的电压依赖性的钙通道，L-type

5、钙通道和T-type钙通道的拮抗剂都不敏感。然而，零钙胞外液(5mMEGTA)能完全阻断这种振荡。结果提示，咖啡因诱导的同步振荡可能是由胞外钙通过质膜上NMDA和AMPA受体流入胞内引起的钙振荡。质膜的NMDA受体对诱导振荡的爆发起重要的作用，而AMPA受体对振荡的维持起一个不可缺少的作用。3)，咖啡因对慢性铅暴露大鼠海马CAl和I)G区的L1'P的作用在慢性铅暴露大鼠海马脑片CAl和DG区记录兴奋性突触后场电位(fEPSPs)，通过ASCF急性灌流0．1mIVl咖啡因。实验结果表明：在慢性铅暴露大鼠中，咖啡因实验组和对照组在海马的CAl区LTP幅度分别为147±8．6％(n=7)和1

6、50±9．55％(n=8)；在海马的DG区分别是138±7．36％(n=7)和130±6．58％(n_7)，它们之间都没有显著性差异(P>O．05)，表明0．1mM咖啡因对慢性铅暴露大鼠海马CAl和DG区的LTP没有影响。但是，1．0mM咖啡因增大了慢性铅暴露组大鼠海马CAl区fEPSPs到250±12．5％(n=9)，仅增大了对照组大鼠海马的EPSP165±9．65％(n=7)。因此，咖啡因明显可逆地增大了慢性铅暴露大鼠海马的fEPSPs，提高了慢性铅暴露大鼠的兴奋性。关键词：咖啡因，大鼠海马脑片，铅，同步振荡，H一电流，fEPSPs，LTPAbstractTheeffectsofc

7、affeineonDRGandhippocampusofratswerestudiedbyelectrophysiologicaltechniques：(1)theeffectofcaffeineonhyperpolarization—activatedcurrentinacutelyisolatedratdorsalrootganglionneurons；(2)propertiesofcaffeine．inducedoscillationsi