大鼠丘脑背内侧核参与束缚-浸水应激反应的神经元类型及其活动规律

As we all known, the mediodorsal nucleus of thalamus (MD) is the integration center of the visceral and physical activities while the mammalian prefrontal cortex (PFC) is the most-superior cortex. Our previous researches demonstrated that there was remarkable Fos expression in the PFC and MD of rats induced by restraint water-immersion stress (RWIS), and gastric motility was inhibited after bilateral PFC lesions during RWIS. Furthermore, when we injected horse radish (HRP) into PFC and gave rats a RWIS, 48 h later neurons labeled by HRP were found in the MD. So, we hypothesized that the MD-PFC circuits may be involved in the response to RWIS. If so, 1) What is the phenotype nature of activated neurons in the MD during RWIS? 2) What is the regularities of activated neurons in the MD during RWIS ? To determine the above questions, immunohistochemical, western-blot, tract-tracing, and electrophysiological methods would be used in the present research. The achievements in the research would determine the role of the MD and the results would provide an important foundation to probe into the central mechanism of gastric dysfunction induced by RWIS.

丘脑背内侧核（MD）是重要的内脏和躯体活动的整合中枢，前额叶皮层（PFC）是哺乳动物最高级别的联合皮层。我们前期的工作发现：束缚-浸水应激（RWIS）大鼠MD、PFC内Fos阳性表达显著增强；损毁PFC后RWIS大鼠胃运动受到显著抑制；向PFC内注射HRP并给予RWIS，48h后在MD内发现HRP标记神经元。由此我们提出：MD-PFC神经环路可能参与RWIS调控。本项目以Wistar雄性大鼠为材料，用免疫组化、Western-blot、束路追踪、电生理学等技术从神经元类型、突触可塑性、纤维投射及神经元放电等方面进行研究，重点解决以下问题：1）MD内参与RWIS反应的神经元类型，即××能神经元或××敏感神经元；2）RWIS时MD内神经元的活动规律。研究结果将阐明MD在RWIS中的作用，为进一步揭示应激致胃机能紊乱的中枢神经机制提供实验依据。

结合丘脑背内侧核的生理机能及其在束缚-浸水应激（RWIS）过程中Fos的高表达情况，在原来研究工作的基础上提出了新的设想，即大鼠RWIS致胃溃疡的高级神经调控机制主要是“丘脑背内侧核（MD）-前额叶皮层（PFC）-丘脑背内侧核”环路活动异常所致。本课题采用神经束路追踪研究了PFC与MD的相互纤维投射，蛋白质组学分析了RWIS 4h和对照组间MD差异蛋白的表达，高尔基染色观察了RWIS不同时间段MD内的树突棘变化，同时，结合免疫组化、WB和q-PCR等技术以突触膨体素（SYN）、突触后致密物95（PSD95）为标记物分析了RWIS不同时间段MD内的突触可塑性，此外，利用Plexon多通道数据处理系统实时、全程记录分析了清醒RWIS大鼠MD神经元放电情况，多角度解决了本次申请提出的问题。. 1. PFC与MD之间有双向纤维联系，但对照组和应激 4h组间HRP标记神经元没有差异。. 2. 蛋白组学分析共鉴定2853个蛋白质，其中65个显著差异表达蛋白（31个上调，34个下调），GO分析显示上调的蛋白主要与细胞分裂有关，下调的蛋白主要与神经元形态发生和神经递质调控有关。IPA分析失调蛋白主要参与神经疾病的信号通路。. 3. RWIS导致树突棘数量减少.MD神经元一级树突上树突棘密度随着RWIS时间的增加呈现逐渐降低随后又逐渐升高的变化趋势，其中1h组较0h组显著降低（P<0.01），2h组较1h组略微升高但与0h组相比仍然显著降低（P<0.05）。. 4. RWIS导致MD中PSD95表达改变.免疫组化、WB显示在MD核团内SYN表达四组间均没有显著性差异；1h组PSD95表达较0h组显著降低（P<0.05），后随着浸水时间增加，表达量逐渐上升。. 5. RWIS对MD内神经元表现出了抑制效应，且抑制效应随应激时间延长逐渐增强.随着应激时间的增加，MD内大部分神经元放电率显著下降，平均放电间隔显著延长，（P<0.01）。同时，随着应激时间的增加MD爆发式放电也逐渐减少。. 总之，RWIS可以导致MD发生结构可塑性（树突棘）和功能可塑性（突触标记物、神经元放电）变化。该研究结果将进一步完善应激的神经生物学理论，为进一步揭示应激性胃溃疡的中枢神经机制提供新理念。