慢性间断性缺氧诱导大鼠舌下神经表达增强的长时程易化的机制研究

呼吸的学习、记忆功能即为呼吸可塑性(respiratory plasticity)。膈神经或舌下神经长时程易化(LTF)大鼠模型是研究呼吸可塑性最常用的动物模型。呼吸再可塑性(metaplasticity)表达更为高大的增强的LTF(eLTF)。舌下神经eLTF与阻塞性睡眠呼吸暂停综合症(OSAS)的治疗密切相关,但目前不清楚其发生机制。我们结合前期预实验结果，提出了eLTF表达的舌下神经元5-HT/NE(突触前)→5-HT2AR/α1-AdR(胞膜)→PKC/CaMKII (突触后)机制。本项目拟应用本室建立的慢性间断性缺氧(CIH)大鼠模型，以上述通路为研究核心，以PKC、CaMKII为靶点，结合免疫组化、免疫电镜、电生理、分子生物学等技术，从形态-功能多方面探讨舌下神经eLTF的形成机制，揭示CIH诱导的舌下神经元突触可塑性变化，为OSAS等睡眠呼吸紊乱疾病提供实验依据和治疗对策。

pre-Bötzinger complex (pre-BötC) 位于延髓腹外侧区, 被认为是呼吸节律产生中枢,与背侧的舌下神经核形成突触网络联系，共同参与呼吸可塑性调控。本项目以大鼠pre-BötC和舌下神经核为研究靶点，构建CIH（chronic intermittent hypoxia）动物模型，模拟OSAS病理变化；通过AIH（acute intermittent hypoxia）干预，诱导长时程易化(long-term facilitation，LTF)表达，结合两种模型的对照研究，揭示LTF产生的5-HT/NE（突触前）→5-HT2AR/α1-AdR（胞膜）→PKC/CaMKII（突触后）机制，为OSAS、SIDS等睡眠呼吸紊乱疾病提供实验依据和治疗对策。我们发现：①.5-HT和NE在大鼠舌下神经核内的神经调控作用不同。5-HT和NE均为经典神经递质，分布在突触前神经终末，在舌下神经核内均有表达，但其突触性质不同：5-HT形成的突触以非对称型为主，提示其兴奋性突触传递效应；NE则以对称型突触为主，提示其抑制性突触传递效应。舌下神经元表达 5-HT2A受体、α1-AdR、PKC和CaMKII；②.明确了pre-BötC内生长抑素（SST）与神经激肽1受体（NK1R）免疫反应神经元之间的突触联系。SST和NK1R免疫反应产物可标记pre-BötC。SST作为神经肽分布在神经终末，与NK1R免疫反应树突和胞体形成突触联系，其中近70%的突触为对称型，提示其抑制性主导的突触传递效应；③.Ca2+/钙调素依赖性蛋白激酶II（CaMKII）在pre-BötC内高表达，与突触后致密体密切接触，且93%的为非对称型突触，提示CaMKII的突触后特异性分布可感知局部Ca2+变化，磷酸化突触后膜蛋白，为中枢呼吸调控和呼吸可塑性研究提供了形态学依据；④.形态学证实了心血管紧张中枢C1神经元对呼吸中枢pre-BötC神经元的兴奋性调控作用。dAIH干预上调了C1神经元DβH的表达，增加了pre-BötC神经元NK1R免疫反应神经元树突的数量，并且C1神经元与pre-BötC神经元的接触明显增加，提示dAIH干预加强了心血管-呼吸中枢局部网络联系，增加了二者的协同作用。