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.2010年5月；13(5):592-600.
doi:10.1038/nn.2517。 Epub 2010年3月28日。

内源性大麻素张力降低是特异性抑制性突触的稳态机制

金智谋 1, 布拉德利·E·阿尔杰
附属公司

内源性大麻素张力降低是特异性抑制性突触的稳态机制

Jimok Kim先生等。 自然神经科学. 2010年5月.

摘要

当神经元活动发生慢性改变时，网络增益通过突触强度的全局稳态缩放保持，但微电路的稳定性可以通过不同于全局变化的独特适应来控制。目前尚不清楚突触调谐的特异性是如何实现的。我们发现，尽管慢性不活动后大量抑制性突触被动态缩小，但内源性大麻素张力的降低特别加强了表达大麻素受体的GABA能突触子集。在大鼠海马薄片培养中，3-5天的神经元放电阻断促进了anandamide的摄取和降解。大麻素受体基础刺激的减少增加了GABA的释放概率，促进了突触抑制和按需去抑制的快速抑制。这种调节机制由强直性内源性大麻素水平的活动依赖性变化介导，允许海马神经网络中抑制性突触的选择性局部调谐。

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数字

图1
图1
慢性TTX治疗引起的抑制性突触的稳态下调。(一)对照组和TTX处理（3-5天）的大鼠海马切片培养中CA1锥体神经元mIPSC的全细胞记录。用含有142.4 mM Cl的移液管溶液在−65 mV下对电池进行电压捕获−. (b条)mIPSC的累积分布（每个细胞500个事件）表明慢性TTX降低了mIPSC振幅。缩小单个mIPSC后获得的缩放控制数据的分布（虚线）（见方法）与TTX处理的mIPSC分布（粗灰线）基本上完全重叠(P（P）>0.9，Kolmogorov-Smirnov检验TTX公司和缩放控制)，表明mIPSC的全球扩展。(c（c）)uIPSC由细胞外最小刺激诱发。刺激强度逐渐增加，直到uIPSCs以全有或无的方式引发并持续发生，如样本轨迹所示。在记录之前，将切片培养物与500 nMω-芋螺毒素GVIA预孵育15–30分钟，以分离使用P/Q型Ca的突触2+GABA释放通道。(d日)与中的实验相同c（c），但切片培养物与300 nMω-琼脂毒素IVA预培养15–30分钟(e（电子）)uIPSC振幅的组数据显示，慢性TTX使抗锥毒素和无毒素突触的平均振幅降低。*，P（P）< 0.02. 误差条表示此图和所有其他图中的s.e.m。
图2
图2
失活诱导抑制性中间神经元子集中突触特性的上调。(一)用142.4 mM Cl在-65 mV下记录sIPCS−在移液管溶液中。在每个细胞中，首先记录sIPCS和mIPSC的混合物，然后在添加0.5μM TTX后，仅获得mIPSC。通过从同一单元格中的sIPCS+mIPSC总数中减去mIPSC的频率，得出sIPSC频率。切片培养物在500 nMω-芋螺毒素GVIA中预培养15–30分钟(b条)与中的实验相同一，但培养物与300 nMω-琼脂毒素IVA预培养15–30分钟(c（c）)sIPSC频率的分组数据。*，P（P）< 0.02. **,P（P）< 0.0005. (d日)以20Hz的突触前轴突细胞外刺激检测eIPCS的短期可塑性。在本实验和所有后续实验中，吸管[Cl−]降低至1.4 mM，使eIPSC振幅保持较小，并保持足够的电压钳控制。切片培养物与ω-芋螺毒素GVIA预孵育15–30分钟。第二和第三eIPCS的振幅归一化为第一eIPCS。在P/Q型Ca的eIPCS短期抑制中，对照细胞和TTX处理细胞之间没有发现差异2+信道终端(P（P）> 0.2). (e（电子）)N型钙终端eIPCS的短期抑制2+在与ω-琼脂毒素IVA预孵育15–30分钟后测量通道。TTX处理的细胞表现出更明显的抑制，表明P第页. *,P（P）< 0.001.
图3
图3
CB1R的Tonic激活因活动剥夺而减少。(一)CB1R拮抗剂SR141716（2μM）或AM251（2μM）增强了抗琼脂毒素eIPCS的平均振幅。黑色痕迹，SR141716之前的平均eIPCS；灰色迹线，SR141716中的平均eIPSC。在右图中，eIPSC振幅标准化为SR141716之前的基线值。插图，SR141716的效果(S公司)与AM251没有显著差异(A类)在控制组或TTX组中(P（P）> 0.5). (b条)当零-Ca时，SR141716（2μM）无法增加控制片中的eIPCS2+用移液管溶液记录。(c（c）)从中的数据一CV的比率−2CB1R拮抗剂对基线CV的影响−2[简历−2（安塔戈）/CV−2根据CB1R拮抗剂中eIPSC振幅与基线值之比[eIPSC（antago）/eIPSC（base）]绘制。灰色区域和对角线上的数据点年=x个暗示由SR147161或AM251引起的突触前传播增强。(d日)与TTX处理的细胞相比，对照细胞中CB1R拮抗剂引起的eIPSC增加更大，伴随着PPR3增加更大−1，与P成比例第页中的数据一进行了分析。*，P（P）< 0.05. **,P（P）< 0.01. (e（电子）)CB1R拮抗剂诱导的eIPSC增加在拮抗剂之前与PPR3标绘。当PPR3高（低基础P第页)，eIPSC增幅较大。直线是与相关系数（R）平方的线性拟合2)0.71。
图4
图4
慢性不活动不会改变CB1R对CB1R激动剂WIN55212-2的反应性。(一)在不同浓度的WIN55212-2（5、20和200 nM）下，来自三个对照细胞和三个TTX处理细胞的抗琼脂毒素eIPCS的代表性痕迹。黑色，WIN55212-2之前基线eIPCS的平均值；灰色，WIN55212-2存在时稳态eIPCS的平均值。所有标尺，100 pA和20 ms(b条)在WIN55212-2存在的情况下，eIPSC振幅被归一化为WIN55212-3之前的基线。在任何浓度下，对照细胞和TTX处理细胞的反应均无显著差异(P（P）> 0.4).
图5
图5
基底[Ca2+]在里面和钙2+-依赖性2-AG释放不受慢性TTX的影响。将切片培养物与300 nMω-琼脂毒素IVA预孵育15–30分钟(一)躯体[钙2+]在里面用200μM Fura-2在移液管溶液中以1 Hz的频率对突触后细胞进行成像。在时间0时，金字塔细胞去极化至0 mV，持续500 ms。插图中，在虚线内汇总了体细胞荧光。(b条)基底[Ca2+]在里面去极化前基线期的平均值。平均峰值[Ca2+]在里面从峰值开始测量5s。在对照组和TTX处理的细胞之间，这两个参数都没有显著差异(P（P）> 0.2). (c（c）)与Ca同时记录500 ms去极化后eIPSC振幅的变化2+成像。黑迹，去极化前eIPCS的平均值；灰迹，去极化后第二和第三eIPCS的平均值。下图显示了500 ms去极化DSI的组数据。灰色区域表示从6秒到144秒的eIPSC抑制积分（DSI积分）(d日)DSI具有5 s去极化至0 mV。DSI积分是从0–240 s范围内的灰色区域获得的。灰迹，去极化后前三个eIPCS的平均值。(e（电子）)DSI积分的分组数据显示，在500 ms或5 s去极化的对照组和TTX治疗组之间没有差异(P（P）> 0.2).
图6
图6
活性剥夺增强了基础内源性大麻素的吸收和降解。将所有切片培养物与300 nMω-琼脂毒素IVA预培养15–30分钟(一)在TTX处理的神经元中，AM404介导的eIPSC抑制明显大于对照细胞(P（P）< 0.005). 右：应用20μM AM404（内源性大麻素转运体抑制剂）之前（黑色）和期间（灰色）平均的eIPCS代表性痕迹。(b条)在AM404（20μM）存在下，对照细胞和TTX处理细胞中DSI（0 mV，5 s）的大小相似。去极化前的黑色痕迹；灰迹，去极化后前三个eIPCS的平均值。(c（c）)在AM404缺乏（−AM）或存在（+AM）的情况下，对照组和TTX处理的细胞的DSI积分与5s去极化没有差异，而AM404增加了各组的DSI。左侧的虚线条是从图5e中重新绘制的，以进行比较。(d日)与对照组相比，经TTX处理的细胞中URB597介导的eIPSC抑制显著增强(P（P）< 0.02). 右：平均eIPCS的代表记录道，显示1μM URB597的效果（灰色记录道）。(e（电子）)从中的数据一和d日CV的比率−2AM404或URB597至基线CV−2[简历−2（药物）/CV−2根据eIPCS（药物）/eIPSC（基础）的比率绘制。灰色区域和对角线上的点表示AM404或URB597对eIPSC的突触前抑制。(（f）)在TTX处理的细胞中，AM404或URB597使eIPSC振幅大幅度降低，同时PPR3也大幅度降低−1，与P成比例第页. *,P（P）<0.005。(克)AM404（20μM）和URB597（1μM）的混合物在2μM SR141716的存在下没有抑制eIPCS，表明AM404和URB59一和d日通过CB1R采取行动。插图：无（黑色）或有（灰色）鸡尾酒时平均eIPCS的代表性痕迹。(小时)与对照细胞相比，浴液中施用的anandamide（720 nM）降低了TTX处理细胞中eIPCS的程度较小(P（P）< 0.05). 右：之前和期间的平均记录道(澳大利亚能源局)安奈达胺应用。钙2+从移液管溶液中排除，以防止FAAH被内源性anandamide占据。
图7
图7
CA1去分化降低补体CB1R活性，增加基础GABA能P第页模仿慢性TTX治疗。在记录之前，用ω-琼脂毒素IVA（300 nM）培养所有切片培养物15–30分钟。(一)去除CA3或副毛囊的培养物的显微照片。去除CA3可消除CA1神经元的传入兴奋，而去除脑室下膜则起到控制作用。虚线表示删除的区域。(b条)短时间eIPSC抑制（20 Hz）在失神经切片中比在对照切片中更为明显。在切割后5-7天进行了记录。*，P（P）< 0.05. (c（c）)SR141716（2μM）引起的eIPSC在对照细胞中的增加大于在去分化细胞中的增加(P（P）< 0.005). 黑色痕迹，基线；灰色痕迹，SR141716。振幅标度，50 pA用于对照，100 pA用于去差。时间刻度，30毫秒(d日)当基础P第页较低，如SR141716之前较高的PPR3所示，SR141716介导的eIPSC的增加较大。该线为线性回归拟合（R2= 0.84). (e（电子）)SR141716在对照细胞中引起的eIPSC振幅比在去传入细胞中增强更大，伴随着PPR3的增加更大−1中的数据b条和c（c）进行了分析。*，P（P）< 0.05. (（f）)从中的数据c、，CV比率−2SR141716至基线CV−2[简历−2（SR）/CV−2（基数）]是根据eIPCS的比率绘制的。灰色区域和对角线上的点提示突触前传播增强。
图8
图8
慢性TTX增强P第页兴奋性突触独立于强直性内源性大麻素作用。(一)SR141716（2μM）应用之前和期间eEPSC的平均痕迹。SR141716对CA1锥体神经元记录的eEPSCs振幅无影响。(b条)根据SR141716之前的基线对各组数据进行标准化处理，结果表明，SR141717在两个治疗组中均未引起eEPSC的显著变化。(c（c）)用20Hz刺激评估eEPSC的短期可塑性。TTX处理的细胞表现出更快的抑制。第二和第三个eEPSC被归一化为第一个eEPSC*振幅，P（P）<0.005。(d日)eEPSC3/eEPSC1的比值在之前没有显著差异(预-SR)或在以下人员在场的情况下(SR公司)两个治疗组均为2μM SR141716，表明谷氨酸能P升高第页（以eEPSC3/eEPSC1表示）独立于CB1R。每个点表示单个单元格。
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