电针对帕金森病小鼠纹状体直接通路和间接通路纹状体神经元形态和电生理特性的特异性调控

Electroacupuncture (EA) treatment has been proved to attenuate Parkinson’s disease (PD)-related symptoms in human and animal subjects, although the mechanism of which has not been fully elucidated. Functional imbalance between direct and indirect pathway in basal ganglia is the main cause that induces PD symptoms. In this project, the scientific question is whether EA improves PD symtoms through specific modulation of EA on the two pathways. Our pre-experiments showed that EA treatment could restore the morphological and functional of the dorsolateral striatal neurons in PD models, but the exact target is not clear. Using 6-OHDA induced unilateral PD models on D1R-EGFP and D2R-EGFP transgenic mice, in which the direct and indirect pathways can been distinguished, on the basis of improving movement symptoms by EA treatment, we will focus on investigating the morphology and function of direct and indirect pathway’s striatal neurons, i.e. dendrite morphology and intrinsic electrophysiological properties.Our results will contribute to illuminate the specific pathway target of EA, so as to disclose the mechanism of EA therapy for PD symptoms.

电针（EA）能有效改帕金森病（PD）病人及动物模型的运动症状，但机制不明。基底节中直接通路和间接通路的功能失衡是导致PD运动障碍产生的主要原因，EA是否特异性调节了两条通路的活动异常而改善PD模型运动症状是本申请的科学问题。预实验已表明EA可恢复PD模型背外侧纹状体神经元的形态及功能可塑性，却无法明确其具体的调控靶点。采用可代表直接通路和间接通路的D1R-EGFP和D2R-EGFP转基因小鼠，分别建立PD小鼠模型并给予EA治疗，在证实运动症状改善的基础上，集中于针对两类不同神经元的结构和功能的考察，通过树突形态和电生理特性，明确EA对特定通路的调控靶点以揭示EA治疗PD的作用机制。

基底节中直接通路（D1-MSN）和间接通路（D2-MSN）的功能失衡是导致帕金森病（PD）运动障碍产生的重要原因。电针改善PD运动症状的同时对纹状体MSN具有调节作用，但是对D1-MSN和/或D2-MSN是否具有特异性调节尚不清楚。因此我们采用D1R-tdTomato和D2R-EGFP的转基因小鼠分别识别纹状体中D1-MSN和D2-MSN，并用6-OHDA制备PD模型，在此基础上给予4周的电针治疗，分别利用行为学、D1-MSN和D2-MSN基本电生理特性及形态学三个方面，考察电针对纹状体中D1-MSN和D2-MSN的特异性调控作用。研究结果显示（1）长期电针能明显改善PD小鼠模型的运动症状，表现为增加了PD小鼠模型在旷场中的运动距离以及转棒上的停留时间；（2）利用转基因动物结合膜片钳技术分别检测D1-MSN及D2-MSN的电生理特点，发现D2-MSN在生理情况下比D1-MSN更容易兴奋，同时PD小鼠模型D2-MSN的兴奋性又进一步增加，而电针可有效降低PD模型中D2-MSN的兴奋性；此外，PD小鼠模型D1-MSN的配对脉冲易化（PPR）显著下降，而电针可增加PD小鼠D1-MSN的PPR，提示电针对PD小鼠D1-MSN突触前谷氨酸递质释放量有特异性抑制作用；（3）利用膜片钳在电极内液中加入Biocytin并结合免疫荧光观察D1-MSN和D2-MSN形态学特点，发现电针上调了PD小鼠模型纹状体中D2-MSN降低的树突复杂度和树突棘密度，但对D1-MSN却无调节作用。因此，电针对PD小鼠模型纹状体的D1-MSN和D2-MSN确实存在不同的调节作用，该结果有助于寻找电针改善PD运动症状的调控靶点，揭示电针治疗PD的细胞学机制。