运用基因敲除小鼠对海马突触可塑性机制的研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文运用基因敲除小鼠对海马突触可塑性机制的研究姓名：陈聚涛申请学位级别：博士专业：神经生物学指导教师：阮迪云20050401矿730753致谢本论文是在阮迪云教授的悉心指导之下完成的，自94年以来，阮迪云教授不仅在学术上给予耐心指导，更以他严谨的治学态度、实事求是的工作作风和渊博的学识及敏锐的观察力使我深受感染，进一步加深我对科学研究的兴趣，而且在生活和工作中也是多加关心和照顾。感谢汪铭老师和肖诚博士在学术上的指导以及所提供的资料。感谢谷岩、姚颖、葛少宇、戴晓青、余加其、罗乐、朱大淼等同学所提供的帮助以及实验室其它同学给予的支持：特别感谢院

2、办徐桂林老师多年来在工作上给予的支持和帮助。感谢新加坡中央医院的x；aozhicheng博士提供了一个良好的工作环境、先进的实验器材和丰富的实验材料，以及在实验过程中给予的极大的自由度和国际交流机会。在肖博士实验室不仅增加了知识，开阔了视野，更从肖博士身上学习到了对科学的严谨，积极进取和刻苦的态度。特别感谢我的爱人何贵平女士在这三年中给予的无私的支持和理解，特别是在遇到困难的时候给予的关心和鼓励，能顺利完成这篇论文和她的默默支持是分不开的；同时感谢家人给予的支持和鼓励T11ankstoa11themembersi九NeurobjoIogyLabofSingapor

3、eGeneralHospitalwhOgivemethe．rgenerousheIp，IhaveIeamedaJotf沁mtheminceiIculture，morphologyandmoIecuIarbiologicalmethods．TheyareDr．NieDuyu，XuGang，CujXiaoying；A／Pro，LlaoHong，LuDahLla；Mr．TimothyChia，MissWendyChiaandSerenLim．f)lb、Il少中国科学技术大学博士论文摘要摘要长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD)作为突触传递效率改变的两种形式，常常被认

4、为是学习和记忆的分子和生化机制模型。突触可塑性的产生．维持和表达是一个比较复杂的过程．其中牵涉到突触前和突触后的很多生化和分子机制。目前在动物海马研究突触可塑性的机制中通常采用以下三种方法：通过药物阻断，模拟激活或者通过不同的方式消除某一特定分子等方法进行探讨。近年来运用遗传工程学方法将某一个特定基因敲除或者扩增是近来比较常用的研究突触可塑性机制的一个工具。本文通过对c．Jun．NterminafKinase2(刷K2)、ProtcinTyrosine曲ophatasealpha(PTP旺)和NB．3三种不同类别的基因敲除鼠的研究，确认这些分子在小鼠海马突触可塑·

5、

6、生中的作用。l、JNK2在海马突触可塑性中的作用。作为MAPK激酶家族的一个分子，除在细胞的分化、增殖和凋亡过程中具有重要作用外，最近的研究认为JNK在学习记忆中具有重要的作用，不过这方面的研究都是通过药理学激活或者是抑制JNK的方法，而且没有明确区分JNK的三个基因∽女J．砌幻和咖幻)，州K2缺陷鼠为这方面的研究提供了一个极佳的工具。我们的研究结果表明，形态学上并没有发现基因敲除鼠海马发育过程中有神经元的异常，不论是神经元数目还是神经元的形态；而且一些谷氨酸受体的表达分布也与正常对照组相同。生化研究发现砌船基因敲除后，与正常对照组相比较，JNKl蛋白表达含量明

7、显升高。电生理研究发现基因敲除1月龄小鼠海马CAl、cA3区的LTP幅度降低．而对cAl区的LTD则没有影响。通过对基本突触传递效率、双脉冲增强、强直后增强的研究发现，对cAl区的影响可能与降低了的突触前神经递质释放有关，而这种降低是由于在JNK2缺陷鼠中比较小的dockedvesicIepooI所致，而reservedvesiclepooI与正常动物没有差异。对成年动物的研究发现，三月龄的ⅢK2缺陷鼠动物在高频刺激诱导的早期LTP与WT动物相比没有变化，但thetaburst刺激诱导的Late．LTP则明显降低，在4个小时后基本降至基线，显示在E-LTp到L．L

8、TP的转换过程中，ⅢK2具有～定的作用。州K2杂合子动物与正常动物没有区别，在一个月和三个月龄时LTP都没有明显变化。以上结果说明ⅢK2在海马突触可塑性中具有重要的作用。中国科学技术大学博士论文摘要2、PTPq在突触可塑性中的机制研究。蛋白酪氨酸磷酸化酶alpha(Prote．n3，rosinePhosphatase蓟是一种在脑内表达丰富的受体，而且它可以调节src，Fyn，以及钾通道的活性，显示其在突触可塑性方面可能具有一定的作用。与wiJdType动物相比较，PTPⅡ缺陷小鼠在海马CAl区的LTP显著增强，不能够诱导产生LTD。衡量海马信息处理容量和效率的去增

9、强(dep