Postsynaptic BDNF signalling regulates long-term potentiation at thalamo-amygdala afferents

doi:10.1113/jphysiol.2011.220434

.2012年1月1日；590(1):193-208.

doi:10.1113/jphysiol.2011年11月20434日。 Epub 2011年11月14日。

突触后BDNF信号调节丘脑-杏仁核传入纤维的长期增强

S Meis公司¹, T端, V莱斯曼

附属公司

PMID： 22083603
预防性维修识别码： PMC3300056
内政部： 10.1113/jphysiol.2011年11月20434日

突触后BDNF信号调节丘脑-杏仁核传入纤维的长期增强

S Meis公司等。生理学杂志. 2012.

.2012年1月1日；590(1):193-208.

doi:10.1113/jphysiol.2011.220434。 Epub 2011年11月14日。

作者

S梅斯¹, T端, V莱斯曼

附属

¹德国马格德堡D-39120奥托·冯·盖里奇大学，法国生理研究所。susanne.meis@med.ovgu.de

PMID： 22083603
预防性维修识别码： PMC3300056
内政部： 10.1113/jphysiol.2011年11月20434日

摘要

已知神经营养因子脑源性神经营养因子（BDNF）调节哺乳动物大脑海马和新皮层的突触可塑性和记忆形成。相反，BDNF在杏仁核内调节突触可塑性和恐惧学习中的作用才刚刚开始演变。利用小鼠急性脑片背外侧杏仁核（LA）投射神经元的膜片钳记录，我们现在研究了BDNF介导的杏仁核兴奋性突触后电流（EPSCs）长时程增强（LTP）的细胞机制。通过将突触后去极化与突触前刺激配对，在皮层和丘脑突触输入中诱发LTP。在杂合BDNF敲除（BDNF（+/-））小鼠中，皮质-杏仁核通路中的LTP没有改变。相反，BDNF（+/-）小鼠丘脑输入中配对诱导的LTP被消除（BDNF）：初始EPSC值的104.0±5.7%；重量：132.5±7.3%）。同样，以TrkB-IgG作为内源性BDNF的清道夫分子抑制BDNF/TrkB信号传导，可在此途径中阻断野生型小鼠的LTP（TrkB--IgG：初始EPSC值的102.7±6.9%；对照：132.5±8.7%）。在移液管溶液中加入酪氨酸激酶抑制剂K252a也阻止了丘脑通路中LTP的诱导，表明BDNF在调节LTP中的突触后作用位点。BDNF（+/-）小鼠中BDNF水平的降低并不影响LA投射神经元的固有膜特性。同样，BDNF（+/-）小鼠突触前谷氨酸释放和突触后膜特性也未受影响。这些数据表明BDNF在丘脑恐惧调节通路中选择性介导LTP的突触后作用位点。

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数字

**图1。BDNF杏仁核皮质输入端的完整LTP^+/−老鼠**
通过将皮质传入刺激（1 Hz，100 s）与突触后去极化配对至–10 mV来诱导LTP。A类WT和BDNF记录的所有神经元对皮层传入刺激的平均诱发EPSCs时间进程和输入电阻^+/−小鼠。在这两种基因型中，都可以可靠地诱导LTP。左侧插图显示了位于外囊上方的刺激电极和位于LA背部的记录电极的冠状脑切片。右侧插图显示了LTP诱导前5分钟以及WT和BDNF记录最后5分钟内的平均EPSCs^+/−小鼠。B类，总结两种基因型在每个神经元中表达的LTP。水平条表示平均值。C和天，调节刺激强度以产生幅度为50–100 pA的突触反应，以控制两种基因型的相同诱导条件。无刺激强度(C)基线EPSCs的nor振幅(天)基因型之间存在差异。重量：n个=9只动物的9个神经元，BDNF^+/−:n个=9只动物的9个神经元，ns，不显著。

**图2。BDNF杏仁核丘脑输入端LTP受损^+/−老鼠**
通过配对丘脑输入的传入刺激（100 Hz，1s）和突触后去极化至–10 mV来诱导LTP。A类WT和BDNF记录的所有神经元对丘脑传入纤维刺激的平均诱发EPSCs时间进程和输入阻力^+/−小鼠。与WT小鼠相比，BDNF中不能诱导LTP^+/−动物。左边的插图显示了冠状脑切片，刺激电极位于中央杏仁核的背面，记录电极位于左心房的背面。右边的插图显示了LTP诱导前5分钟以及WT和BDNF记录的最后5分钟的平均EPSC^+/−小鼠。B类，总结两种基因型在每个神经元中表达的LTP。水平条表示平均值。C和天，调节刺激强度以产生幅度为50–100 pA的突触反应，以控制不同LTP组的相同诱导条件。无刺激强度(C)基线EPSC的nor振幅(天)基因型之间存在差异。重量：n个=8只动物的12个神经元，BDNF^+/−:n个＝来自8只动物的12个神经元**P（P）*= 0.012.

**图3。BDNF中丘脑输入的基底突触效能未发生改变^+/−老鼠**
A类，轨迹描绘了两种基因型刺激强度增加的典型EPSC振幅。B类，输入-输出关系，测量EPSC振幅作为传入纤维刺激强度的函数，两个实验组之间没有变化。重量：n个=7只动物的20个神经元，BDNF^+/−:n个=来自5只动物的13个神经元。

**图4。丘脑-杏仁核突触LTP的诱导依赖于NMDA受体**
A类，在NMDA受体拮抗剂AP5（50μ米; 在整个录制过程中呈现；开环）阻止了LTP的诱导(n个=5只动物的7个神经元）。在没有任何配对协议的情况下，EPSC振幅在整个记录过程中保持不变(n个=6只动物的7个神经元；填充圆）。插图显示了LTP诱导前5分钟和AP5条件下记录的最后5分钟内的平均EPSC，或无配对条件下的相应时间点。B类，添加AP5（50μ米);n个=6只动物的8个神经元。

**图5。BDNF的固有膜特性无变化^+/−老鼠**
A类和C，WT的典型响应(A类)或BDNF^+/−(C)在电流灯条件下获得振幅为100 pA的去极化电流脉冲。B类和天，在静息膜电位的不同振幅（如图所示）的维持去极化电流注入（持续时间为1秒的步骤）期间的瞬时尖峰频率图。分析源于相同的神经元，如A类和C.E类两个实验组的输入电阻、膜电位、平均棘波频率、棘波适应、棘波半宽度或动作电位阈值没有差异。对100 pA电流注入进行电压响应，以量化这些不同参数。重量：n个=12只动物的30个神经元，BDNF^+/−:n个=来自16只动物的42个神经元。

**图6。BDNF中小型谷氨酸能EPSC（mEPSC）的类似性质^+/−和WT小鼠**
A类和B类，WT的LA投射神经元中记录的mEPSCs的代表性示例(A类)和BDNF^+/⁻(B类)老鼠。C和天，累计振幅(C)和事件间隔(天)从WT获得的直方图与BDNF公司^+/⁻对每个细胞分析300个事件的神经元。E类和F类，平均mEPSC振幅(E类)和频率(F类)WT和BDNF共用^+/⁻神经元。注意未改变的振幅(C和E类)和频率(天和F类)BDNF中mEPSC的数量^+/⁻老鼠。重量：n个=9只动物的14个神经元，BDNF^+/⁻:n个=来自12只动物的15个神经元。

**图7。丘脑-杏仁核突触突触前特性不变**
A类，典型WT神经元（顶部）或BDNF在不同刺激间隔（ISI）下诱发成对突触刺激的典型电流轨迹^+/−神经元（底部）。B类，不同ISI下的平均成对脉冲比（PPR）图（如图所示）。注意BDNF中未更改的PPR^+/⁻老鼠。重量：n个=8只动物的10个神经元，BDNF^+/⁻:n个=来自7只动物的8个神经元。C，WT（顶部）和BDNF的LA神经元在40 Hz重复突触刺激1s期间诱发的EPSC示例^+/−（底部）老鼠。天突触疲劳被量化为第3、5、10、20、30和40次刺激诱发的EPSC振幅与第一次刺激诱发EPSC振幅的平均比值。WT中未检测到突触疲劳的变化与BDNF公司^+/⁻老鼠。重量：n个=8只动物的8个神经元，BDNF^+/⁻:n个=来自6只动物的7个神经元。

**图8。丘脑输入端AMPA和NMDA受体的不变特性**
A类，样本迹线显示在–70 mV和+30 mV下在同一神经元中记录的EPSC。AMPA和NMDA成分是根据*I–V型*关系。B类平均数据表明，不同基因型丘脑传入区的AMPA/NMDA比率没有差异。重量：n个=来自8只动物的12个神经元，BDNF^+/⁻:n个=8只动物的11个神经元。C和天，在-70 mV到+30 mV的不同保持电位下刺激丘脑传入纤维诱发的代表性电流轨迹(C)和BDNF^+/⁻(天)动物。三角形（英寸A类)和点画线（英寸C和天)分别表示评估纯AMPA和NMDA受体电流成分的时间点。E类，标准化平均电流-电压(*I–V（I–V）*)AMPA受体介导成分的关系。以–70 mV峰值振幅的时间点为时间点，测量AMPA受体介导的EPSCs在所有保持电位下的峰值振幅。将数值标准化为在+30 mV的保持电位下记录的平均AMPA受体EPSC。F类，归一化平均值*I–V型*NMDA组件的关系。NMDA受体介导的电流被确定为AMPA组分后60 ms的电流振幅。将数值归一化为NMDA受体介导的EPSC平均值，记录的保持电位为+30 mV。归一化平均值无差异*I–V型*WT和BDNF之间AMPA和NMDA受体介导电流的关系^+/⁻老鼠。重量：n个=7只动物的9个神经元，BDNF^+/⁻:n个=6只动物的8个神经元。

**图9。丘脑-杏仁核突触LTP的诱导依赖于急性TrkB信号**
LTP记录的刺激设置和条件如图2所示。A类与交错对照记录相比，野生型切片与BDNF清除剂TrkB-IgG预孵育阻止了LTP的诱导。插图显示了LTP诱导前5分钟和对照组或TrkB-IgG状态记录的最后5分钟内EPSC的平均值。B类，根据实验配置总结每个神经元中表达的LTP。水平条表示平均值。C和天，无刺激强度(C)基线EPSC的nor振幅(天)对照组和TrkB-IgG条件不同。控制：n个=5只动物的6个神经元，TrkB-IgG：n个=来自4只动物的5个神经元**P（P）*= 0.03.

**图10。丘脑-杏仁核突触LTP的诱导依赖于突触后TrkB信号传导**
A类，包括Trk受体拮抗剂K252a（200 n米)与仅向移液管溶液中添加溶剂（DMSO）的对照记录相比，移液管液体中的溶剂可阻止LTP的诱导。插图显示了LTP诱导前5分钟和DMSO或K252a条件下记录的最后5分钟内EPSC的平均值。B类，根据实验配置总结每个神经元中表达的LTP。水平条表示平均值。C和天，无刺激强度(C)基线EPSC的nor振幅(天)DMSO和K252a条件不同。二甲基亚砜：n个=5只动物的7个神经元，K252a：n个=4只动物的7个神经元**P（P）*= 0.011.

**图11。丘脑-杏仁核突触LTP的诱导依赖于GluR1的插入**
A类，包含Pep1-TGL（100μ米)与交错控制记录相比，移液管溶液防止了LTP的诱导。插图显示了LTP诱导前5分钟和对照组或Pep1-TGL条件下记录的最后5分钟内EPSC的平均值。B类，根据实验配置总结每个神经元中表达的LTP。水平条表示平均值。C和天，无刺激强度(C)基线EPSC的nor振幅(天)对照组和Pep1-TGL条件不同。控制：n个=来自8只动物的9个神经元，Pep1 TGL：n个=来自5只动物的6个神经元**P（P）*= 0.0256.

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