cPLA2α/花生四烯酸信号通路在小脑长时程可塑性中的作用

脂质信号参与了多种生物学功能，其在突触功能中所起的作用日益得到重视。虽然有研究表明磷脂酶A2参与了海马神经元突触可塑性，但是具体的调节机制还很不清楚，其在小脑突触可塑性的研究未见报道。我们前期研究发现cPLA2α基因敲除小鼠的小脑浦肯野细胞长时程抑制现象缺失。本课题的工作假设是：cPLA2α/花生四烯酸信号通路可能参与调节小脑突触可塑性；cPLA2α被敲除后可影响浦肯野细胞的长时程可塑性。我们利用神经电生理，药理学，动物模型等多种方法,研究cPLA2α/花生四烯酸信号通路对平行纤维到浦肯野细胞的神经突触可塑性的调节作用，并且进一步了解其分子机制。已知磷脂通路在各种神经疾病和脑创伤、脑缺血引起的继发性记忆衰退中起重要作用，而本课题的研究成果将为进一步了解小脑的突触可塑性以及cPLA2α/花生四烯酸信号通路在小脑主导的行为机制中的作用打下较好的基础。

小脑PF-PC突触的LTD和LTP在运动学习中起到了重要作用。我们的研究发现PF-LTD和LTP的诱导需要同时发生的突触前和突触后事件。PF-LTD由强烈PF刺激所诱发或是CF/PF联合刺激所诱发。刺激诱发释放的谷氨酸作用于突触后mGluRs和AMPARs，导致较高的钙阈值。受到这些起始信号诱导，PKC和αCaMKII被激活。在该过程中，cPLA2 /cox2级联反应是PF-LTD的上游事件，即PKC激活的关键信号。CB1R和NO/可溶性鸟苷酸环化酶/PKG/磷酸化途径也参与此过程。所需要的NO由位于中间神经元的NMDAR所调节。PF-PC突触的1Hz刺激则诱导了突触后LTP的表达，该过程需要突触后钙瞬流，磷酸化，NO的参与。我们的研究证实了1hz的PF-LTP需要突触后的cpla2/AA信号通路激活，以及突触前的内啡肽受体参与。在小脑脑片中通过全细胞膜片钳记录，可以观察到1hz的PF-LTP在cpla2αKO组小鼠中被抑制。该缺陷可以由1hz PF刺激联合局部灌注AA所恢复。另外，2-AG的水解或是抑制CB1R可以抑制1Hz诱导的LTP，所以 2-AG和逆行激活的CB1R同样参与此LTP过程。用NO电极在培养的颗粒细胞和PF末梢检测了释放的NO的量，结果表明PF末梢处CB1R的激活可以激活NO合成酶，并促进了NO的产生。1hz的PF刺激的诱导可限制NO的产生，但是100hz的PF刺激则产生大量的NO。因此，1hz的PF-LTP属于经典的突触后表达可塑性，需要同时的突触前和突触后活性。而且，NO量的多少决定了PF-PC突触的强弱程度。. 我们的研究结果在一定程度上补充了小脑突触可塑性的机制内容，阐释了突触可塑性过程中各个分子之间的交互作用，上述部分实验结果已总结发表于Journal of Membrane Biology,Traffic,Plos One,Cerebellum,Journal of Neuroscience等杂志。