Conditional knock-out of Kir4.1 leads to glial membrane depolarization, inhibition of potassium and glutamate uptake, and enhanced short-term synaptic potentiation

doi:10.1523/JNEUROSCI.0723-07.2007

比较研究

.2007年10月17日；27(42):11354-65.

doi:10.1523/JNEUROSCI.0723-07.2007。

条件性敲除Kir4.1导致胶质细胞膜去极化，抑制钾和谷氨酸的摄取，增强短期突触增强

比尔贾纳·朱基奇¹, 克里斯汀·卡斯珀, 本杰明·D·菲尔波特, 李慎琴, 肯·D·麦卡锡

附属公司

PMID： 17942730
预防性维修识别码： PMC6673037型
内政部： 10.1523欧元2007年7月23日至7月7日

比较研究

条件性敲除Kir4.1导致胶质细胞膜去极化，抑制钾和谷氨酸的摄取，增强短期突触增强

比尔贾纳·朱基奇等。神经科学. 2007.

.2007年10月17日；27(42):11354-65.

doi:10.1523/JNEUROSCI.0723-07.2007。

作者

比尔贾纳·朱基奇¹, 克里斯汀·卡斯珀, 本杰明·D·菲尔波特, 李慎琴, 肯·D·麦卡锡

附属

¹美国北卡罗来纳州教堂山北卡罗莱纳大学药理学系，邮编：27599。

PMID： 17942730
预防性维修识别码： PMC6673037型
内政部： 10.1523/JNEUROSCI.0723-07.2007

摘要

在神经元活动期间，细胞外钾浓度（[K+]out）升高，如果不加以纠正，会导致神经元去极化、过度兴奋和癫痫发作。从细胞外空间清除K+，称为K+空间缓冲，被认为是星形胶质细胞的一项重要功能。许多研究结果表明，星形胶质细胞对[K+]的维持是通过向内激活的Kir4.1通道摄取K+来介导的。为了研究该通道在星形胶质细胞生理学和神经元兴奋性中的作用，我们通过人类胶质纤维酸性蛋白启动子gfa2产生了一个针对星形胶质细胞的Kir4.1的条件敲除（cKO）。Kir4.1 cKO小鼠过早死亡，表现出严重的共济失调和应激性癫痫发作。电生理记录显示Kir4.1 cKO海马脑片中被动星形胶质细胞和复杂胶质细胞严重去极化。复杂的细胞去极化似乎是Kir4.1去除的直接结果，而被动星形胶质细胞去极化似乎是由间接的发育过程引起的。此外，我们观察到复杂胶质细胞的大量丢失，提示Kir4.1在星形胶质细胞发育中起作用。Kir4.1 cKO被动星形胶质细胞对K+和谷氨酸的摄取均表现出明显的损害。令人惊讶的是，CA1锥体神经元的膜和动作电位特性以及CA1放射层的基础突触传递似乎未受影响，而Kir4.1 cKO中的自发神经元活性降低。然而，高频刺激显示Kir4.1 cKO海马的强直后电位和短时电位显著升高。我们的发现暗示了胶质细胞Kir4.1通道亚单位在调节突触强度中的作用。

PubMed免责声明

数字

**图1。**
K的生成_红外4.1 cKO小鼠。A类，重组K的靶向结构_红外4.1^{飞行/飞行}鼠标线。neo/tk选择盒通过交叉K移除_红外4.1^{飞行/飞行}和FLPeR小鼠。LA，左臂同源性；RA，右臂同源。B，构建转基因hGFAP–Cre株。*百万P1*，来自小鼠精蛋白1基因的Poly（A）信号。C，Kir4.1来自P20窝友WT，K的Western blot_红外4.1^{飞行/飞行}，K_红外4.1^+/−、和K_红外4.1 cKO脑和肾组织。吸附β-肌动蛋白作为负荷控制。

**图2。**
K（K）_红外4.1 cKO表型。K（K）_红外4.1 cKO小鼠出现共济失调和后腿麻痹(A类)、应激性癫痫(B)，生长迟缓(C)，以及过早的致命性(D类).

**图3。**
K的损失_红外4.1来自中枢神经系统灰质和白质。A类、荧光GFP和K_红外4.1 WT/S100β-eGFP和K的免疫染色_红外4.1 cKO/S100β-eGFP海马。DG，齿状回；CA1、CA1锥体细胞层。比例尺，50μm。B,C，K的荧光免疫染色_红外4.1，星形胶质细胞标志物GLAST(B)和少突胶质细胞标志物CNP(C)以WT和K为单位_红外4.1 cKO小脑。GL，颗粒细胞层；ML，分子层；WM，白质。比例尺，500μm。D类，K的荧光免疫染色_红外4.1和星形胶质细胞标志物GLAST在WT和K中的表达_红外4.1 cKO脊髓。比例尺，100μm。

**图4。**
钾的形态变化和白质空泡化_红外4.1 cKO CNS。A类WT和K的石蜡包埋矢状截面_红外4.1 cKO小脑经单色和曙红染色。比例尺，1 mm。B左、横胸椎脊髓切片用单色和曙红染色。比例尺，200μm。右胸段脊髓纵切面用苏木精和伊红染色。比例尺，50μm。C海马的矢状面用苏木精和伊红染色。比例尺，500μm。

**图5。**
海马被动和复合胶质细胞的膜特性。A类WT和K的代表性全细胞电流_红外4.1放射状CA1层cKO复合胶质细胞。中间轨迹描绘了Ba²⁺WT复合细胞中的全细胞电流阻断。B,*R（右）*_米和五_米复杂胶质细胞。平均值±SEM*对< 0.05.CWT和K的代表性全细胞电流_红外4.1放射状CA1层cKO被动胶质细胞。中间轨迹描绘Ba²⁺无源WT电池中的全细胞电流阻塞。D类,*R（右）*_米和五_米被动胶质细胞。平均值±SEM*对< 0.05.

**图6。**
星形胶质细胞对钾和谷氨酸的吸收。A类、WT和K的全电池电流轨迹_红外4.1对照条件下Schaffer侧支刺激期间cKO被动星形胶质细胞（黑色痕迹），Ba后²⁺块（深灰色痕迹），Ba之后²⁺/TBOA块（浅灰色痕迹）。K的峰值振幅⁺吸收（Ba²⁺-灵敏）电流(B)和GluT（TBOA敏感）电流的峰值振幅(C)在WT和cKO细胞中。平均值±SEM*对< 0.05.

**图7。**
野生型和K的自发活性、膜和动作电位特性_红外4.1 cKO锥体神经元。A类WT和K的代表性全细胞电流_红外4.1 cKO CA1锥体神经元。B、刺激强度对WT和K动作电位频率的影响_红外4.1 cKO神经元。平均值±扫描电镜。C代表sEPSC录音。D类WT和K中的sEPSC频率和峰值振幅_红外4.1 cKO CA1锥体神经元。平均值±SEM*对< 0.05.

**图8。**
野生型和K型的突触传递和可塑性_红外4.1 cKO海马。A类代表WT和K_红外4.1 cKO fEPSP。B，输入/输出曲线：刺激强度对fEPSP斜率的影响。C，成对脉冲促进（WT的代表性轨迹如插图所示）。D类WT和K中的长期增强_红外4.1 cKO海马。

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