Aβ的表达对果蝇中枢胆碱能神经元突触可塑性的影响及机制研究

Aβ的沉积以及胆碱能系统功能受损与阿尔兹海默病密切相关。中枢胆碱能神经元多为长投射神经元，常规脑片记录会切断胆碱能神经环路, 因此关于AD病理性标记物Aβ对中枢胆碱能突触影响的研究未见报道。而果蝇全脑记录可以相对完整地保存中枢的兴奋性胆碱能神经投射。初期电生理及行为学实验表明，Aβ的表达抑制了果蝇中枢胆碱能突触的释放和短时嗅联合记忆。为进一步证实"Aβ对胆碱能突触可塑性的影响是其发挥神经毒性的重要机制"这一假说，我们建立了电刺激嗅神经元的短时程突触可塑性电生理模型，拟在转基因果蝇（全脑表达Aβ40，Aβ42 以及Aβ42Arc）上，采用定量形态学分析以及电生理方法，研究Aβ对中枢胆碱能突触形态和功能可塑性的影响，发掘突触可塑性改变与果蝇嗅联合记忆的关系。同时我们还将探索中枢胆碱能长时程突触可塑性的存在及调控机制。本研究将为阐明Aβ对中枢胆碱能系统的毒性作用，探讨AD的发病机制提供理论依据。

Aβ的沉积以及胆碱能系统功能受损与阿尔兹海默病密切相关。与此同时，研究发现一氧化氮在老年痴呆患者发病过程也发挥着重要作用，机制未明。中枢胆碱能神经元多为长投射神经元，常规脑片记录会切断胆碱能神经环路, 因此关于AD病理性标记物Aβ以及内源性小分子一氧化氮对中枢胆碱能突触影响的研究因受到实验方法研究的限制而未见报道。本研究主要采用电生理、免疫荧光以及行为学技术，分别探讨Aβ以及一氧化氮对中枢胆碱能突触传递的影响。研究发现外源性Aβ基因（Aβ42， Aβ42Arc and Aβ40）的表达导致果蝇短时嗅联合记忆障碍，寿命缩短，其中以Arctic变异（Aβ42Arc）致病性最高。电生理研究亦证实，与 野生型（canton-s），Aβ40相比, Aβ42以及Aβ42 Arc的表达导致果蝇PNs自发兴奋性突触后电流(sEPSCs) 频率降低，幅度减少。同时，Aβ42以及Aβ42 Arc的表达导致微小兴奋性突触后电流(mEPSCs) 频率降低。这些现象提示：Aβ的表达主要通过突触前机制导致果蝇中枢胆碱能自发性突触活动减少，且以Aβ42Arc致病性最高，这可能是导致行为学改变的重要原因。与此同时，研究还发现一氧化氮作为内源性的神经调质，通过NO-cGMP通路的突触前机制对果蝇中枢胆碱能神经元突触活动进行负性调节。本研究为阐明Aβ以及一氧化氮在中枢胆碱能系统中的作用，发掘胆碱能突触可塑性与学习记忆的关系，探讨AD的发病机制提供理论依据。