锌离子影响学习与记忆的机制探讨－锌与突触稳态可塑性

锌是体内影响学习与记忆的重要微量元素，可通过影响脑内谷氨酸受体亚型NMDA受体等分子进而参与突触稳态可塑性的调制。研究采用行为学实验，观察不同浓度锌溶液对大鼠学习与记忆行为的影响；采用脑片膜片钳全细胞记录技术，在背景锌离子存在的情况下，观察锌如何调制突触前/后不同亚型NMDA受体；使用低锌/常锌/高锌溶液孵育脑片，干预不同时间后，观察锌对突触稳态可塑性的调制作用；结合NMDA受体及其亚型阻断剂、钙通透AMPA受体阻断剂和信号分子抑制剂等，探讨锌调节突触稳态可塑性的机制；使用电镜和Western Blot技术，观测突触稳态可塑性后突触超微结构的变化，突触膜上NMDA受体和AMPA受体亚型的改变，分析PKA、PKC、CaMKⅡ、TrkB和eEF2等细胞内信号分子的磷酸化变化。本研究将揭示锌离子通过对突触稳态可塑性的调节影响学习记忆的机制，为探讨锌在学习记忆中的作用开辟新的研究途径。

锌离子是机体内影响学习与记忆功能的重要微量元素，缺锌和过量锌摄入均可导致机体学习与记忆能力的降低，其机制可能是锌离子通过调节脑内离子型谷氨酸受体亚型NMDA受体等分子的功能进而影响机体的学习与记忆能力。本课题在国家自然科学基金的资助下，采用行为学实验（Morris水迷宫），观察不同浓度锌干预对SD大鼠和昆明小鼠学习与记忆行为的影响，研究结果表明过量锌干预可以明显降低大鼠和小鼠的学习记忆能力；锌离子与NMDA受体亚型拮抗剂共同干预的实验结果表明，NR2B-NMDA受体参与了锌干预影响空间参考记忆能力的机制；此外，锌干预没有影响昆明小鼠工作记忆能力，而NR2B-NMDA受体参与了昆明小鼠工作记忆的形成。采用脑片膜片钳全细胞记录技术，结合特定工具药的药理学方法，观察锌对神经元突触传递以及突触可塑性的影响，在大鼠皮层上采用低频1Hz刺激伴随突触后去极化可成功诱导产生长时程压抑（LTD），此LTD的诱导不能被低浓度的锌离子所阻断，而可以被NR2B-NMDA受体拮抗剂阻断；此外，使用甘氨酸可成功诱导产生长时程增强（LTP），此LTP可以被低浓度的锌干预完全阻断。以上实验结果表明，过量锌干预可以降低学习与记忆能力，NMDA受体在锌干预学习与记忆能力方面起着重要的作用。以上研究成果发表SCI收录论文2篇，这些研究成果揭示了锌离子通过对突触可塑性的调节影响学习与记忆的机制，为探讨锌在学习与记忆中的作用提供了新思路。