内源性大麻素系统介导的皮层-纹状体长时程抑制在运动疲劳中枢调控中的作用研究

Exercise-induced fatigue is common in competitive sports. It restricts the improvement of athletic performance, and long-term exercise-induced fatigue could seriously endanger the physical and mental health of athletes. Endocannabinoid-mediated long-term depression (eCB-LTD) is the main form of corticostriatal synaptic plasticity, is considered to be the cellular mechanism of movement and sports skill learning, thereby it can regulate movement. However, the role of corticostriatal eCB-LTD in the central regulation of exercise-induced fatigue is unclear. This program will use electrophysiological, molecular biological and behavioral techniques to study the change of corticostriatal eCB-LTD after exercise-induced fatigue in mice and the mechanisms underlying it. Besides, this program will investigate whether drug intervention of eCB-LTD could delay the appearance of exercise-induced fatigue. This program will reveal the role of corticostriatal eCB-LTD in the central regulation of exercise-induced fatigue for the first time, and shed new light on the development of new drugs for delaying exercise-induced fatigue.

运动疲劳（exercise-induced fatigue）在竞技运动中普遍存在，不仅制约运动员专业水平的提高，而且长期运动疲劳会对运动员的身心健康造成严重危害。内源性大麻素系统介导的长时程抑制（endocannabinoid-mediated long-term depression，eCB-LTD）是皮层-纹状体通路突触可塑性的主要形式，被认为是随意运动和运动技巧性学习的细胞机制，能够调控运动。但是关于eCB-LTD在运动疲劳中枢调控中的作用尚不清楚。本项目拟结合离体电生理学技术、分子生物学技术和整体行为学技术，系统地研究小鼠运动疲劳后其皮层-纹状体通路eCB-LTD的变化和机制，以及利用药物调控eCB-LTD的表达能否延缓小鼠的运动疲劳。本项目有望首次揭示皮层-纹状体通路eCB-LTD在运动疲劳中枢调控中的作用，对延缓运动疲劳的新药研发具有重要的指导意义。

长期运动疲劳不仅限制运功成绩的提高，而且严重损害运动员的身心健康。皮层-纹状体通路eCB-LTD在随意运动和运动技巧性学习中发挥重要作用。然而有关皮层-纹状体通路eCB-LTD在运动疲劳中枢调控中的作用尚未探明。本项目结合离体脑片电生理技术、分子生物学技术和整体行为学技术，系统地研究了运动疲劳对小鼠皮层-纹状体通路eCB-LTD的影响及其机制。. 研究结果显示：1）运动疲劳小鼠皮层-纹状体通路的eCB-LTD受损；2）运动疲劳小鼠MSNs的基本电生理特性正常；3）运动疲劳小鼠MSNs sEPSC的幅度正常，但sEPSC的频率升高；4）运动疲劳小鼠MSNs的PPR和NMDA/AMPA电流比值均降低；5）运动疲劳小鼠纹状体脑区Glu的浓度升高，DA的浓度降低；6）运动疲劳小鼠纹状体脑区GluR1和GluR2的表达正常，但mGluR1、D1受体和D2受体的表达均下调，而CB1受体的表达上调；7）CB1受体激动剂能够改善运动疲劳小鼠皮层-纹状体通路的eCB-LTD，并延长小鼠的跑台运动时间。. 本项目首次证实运动疲劳后小鼠皮层-纹状体通路的eCB-LTD受损，提示异常的皮层-纹状体通路eCB-LTD可能是运动疲劳发生或维持的机制之一。运动疲劳后eCB-LTD受损的机制可能与Glu能系统和DA能系统的双重异常有关。使用CB1受体激动剂能够改善eCB-LTD并延缓小鼠运动疲劳的发生，提示CB1受体可作为运动疲劳干预的药物新靶点之一。