海马至不定带投射在TBI后运动学习障碍中的作用与A2AR调控研究

Traumatic brain injury(TBI) is often accompanied with impairment of motor learning ability, which recover efficiency has a significant impact on daily life. Inadequate understanding of the accurate mechanism about this disease prevents patients from total rehabilitation.We find that the hippocampus-Zona Incerta projection plays a pivotal role in motor learning (ML) and block of this projection can result in ML disability. According to the findings that hippocampus is a vulnerable brain region during TBI and long-term enhancement (LTP) can effectively regulate ML, we speculate that LTP inhibition of hippocampus neurons that project to Zona Incerta is involved in ML disability; A2AR shows some effects in the progress of the disability and synergistic interaction between A2AR and mGlu5R changes A2AR to function via PLC-IP3 pathway which leads to the inhibition of LTP, these evidences indicate that the A2AR and mGlu5 heteromer formation will inhibit LTP of hippocampus neurons that project to Zona Incerta via PLC-IP3 pathway after TBI and finally result in ML disability. This study aims at revealing the mechanism of TBI induced ML disability via validating previous hypothesis in circuits, cells and molecular level by using several methods. This project will help us know more about this disease and provide strategy of treatment by targeting the A2AR-mGlu5R heteromer.

脑创伤（TBI）后常伴有运动学习（ML）障碍，其恢复程度对生活质量有重要影响，但因机制不清制约了治疗效果。我们新发现海马至不定带的投射参与ML的调节，结合封闭该通路导致ML障碍、海马是TBI后易损区和长时增强（LTP）是调节ML的关键，推测TBI后投射至不定带的海马神经元发生LTP抑制而参与ML障碍形成；另据我们研究及文献提示腺苷A2AR参与促进TBI后ML障碍形成，鉴于与mGlu5R异聚导致其信号转变为PLC及PLC-IP3通路抑制LTP，故推测TBI后A2AR与mGlu5R异聚并通过IP3途径抑制投射不定带的海马神经元LTP产生而促进ML障碍形成。本研究拟利用光遗传学、跨突触追踪和局敲等技术手段从环路、细胞和分子等三个层次对上述假设进行研究，阐明TBI后ML障碍形成的机制，促进该障碍的治疗并加深对ML机制的认识，并为以干扰A2AR与mGlu5R异聚体形成为特异治疗靶标提供实验依据。

脑创伤（TBI）后常伴有运动学习（ML）障碍，其恢复程度对生活质量有重要影响，但因机制不清制约了治疗效果。为此，开展 TBI后 ML 障碍的发生机理尤其是核心环路、 细胞分子机制，将对发展特异性和靶向性的治疗手段和促进 ML 损伤康复具有重要意义。我们新发现海马至不定带的投射参与ML的调节，结合封闭该通路导致ML障碍，推测TBI后投射至不定带的海马神经元发生LTP抑制而参与ML障碍形成。为此，本研究拟利用光遗传学、跨突触追踪和局敲等技术手段从环路、细胞和分子等三个层次对上述假设进行研究，阐明TBI后ML障碍形成的机制，促进该障碍的治疗并加深对ML机制的认识。本研究在前期发现的基础上，利用携带荧光标记的跨突触逆投射病毒注射不同的海马亚区（齿状回/CA1），从顺反两方面确定该投射的存在及分布区域。进一步，采用光遗传学方法分别封闭这两个投射，明确这两个投射分别参与ML的学习和在提取过程；随后，利用TBI模型，结合光遗传学技术分别封闭和激活两个投射，结合运动学习检测，明确这个两个投射受损参与TBI后导致产生ML障碍。最后利用Flp/Frt及Cre/LoxP双系统在A2ARloxp/loxp实现特异性敲除投射上（CA1或DG至不定带）的A2AR，结合行为学观察小鼠ML行为变化，明确投射上的A2AR参与ML行为的调节。另外，在海马投射研究中新发现腹侧海马到背侧海马的投射，并结合光遗传学等技术明确其参与了焦虑导致学习记忆障碍。上述研究不仅为探索颅脑创伤后 ML 有效防治提供实验依据和特异性的治疗靶标奠定基础，也为其他以 ML 障碍为特征的神经疾病（帕金森、 老年痴呆等）的分子机制研究和康复治疗提供新的方向。