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.2015年5月13日；35(19):7600-15.
doi:10.1523/JNEUROSCI.4543-14.2015。

激活代谢性谷氨酸受体7是诱导海马SC-CA1突触长时程增强所必需的

丽贝卡·克拉尔 1, 亚当·沃克 1, Dipanwita Ghose公司 2, 布拉德·格鲁特 三, Darren W Engers公司 1, 科里·R·霍普金斯 4, 克雷格·W·林斯利 4, 紫秀巷 1, P杰弗里·康涅狄格 5, 科琳·M·尼斯温德 5
附属公司

激活代谢性谷氨酸受体7是诱导海马SC-CA1突触长时程增强所必需的

丽贝卡·克拉尔等。 神经科学. .

摘要

在八种代谢型谷氨酸（mGlu）受体亚型中，只有mGlu7在成年动物海马的Schaffer侧支（SC）-CA1突触突触前表达。结合第三组mGlu受体激动剂对该突触传递的抑制作用，mGlu7被认为是负责调节SC末端谷氨酸释放的主要自身受体。然而，缺乏mGlu7选择性药理学工具阻碍了对这一假设的直接测试。我们使用一种新型的选择性mGlu7-负变构调节剂（NAM）ADX71743和一种新描述的III组mGlu受体激动剂LSP4-2022来阐明mGlu7在成年C57BL/6J雄性小鼠海马区CA1中调节传递的作用。有趣的是，尽管mGlu7激动剂抑制SC-CA1 EPSP，但我们没有发现通过刺激SC-CA1传入激活mGlu7。然而，LSP4-2022也降低了CA1锥体细胞中诱发的单突触IPSC，与其对SC-CA1 EPSP的影响相反，ADX71743逆转了高频刺激SC传入的能力以降低IPSC振幅。此外，阻断mGlu7可以阻止SC-CA1突触上LTP的诱导，并激活mGlu7-增强亚最大LTP。总之，这些数据表明，mGlu7是CA1区抑制性突触的异型受体，通过刺激谷氨酸能传入激活mGlu7-的主要作用是去抑制，而不是减少兴奋性传递。此外，这种mGlu7介导的去抑制作用是在SC-CA1突触诱导LTP所必需的，这表明mGlu6可以作为治疗认知障碍的新的治疗靶点。

关键词：长期有形资产；谷氨酸；海马；mGlu；mGlu7；mGlur7。

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数字

图1。
图1。
微克葡萄糖7不作为SC-CA1突触的自身受体。用双极电极刺激源自CA3的轴突纤维后，在SC-CA1突触处记录fEPSP。采用ADX71743或LSP4-2022进行浴涂。A类，涂抹30μ米LSP4-2022导致fEPSP斜率下降。3μ预处理米ADX71743共涂3μ米ADX71743和30μ米LSP4-2022单独阻止了LSP4-20202的作用。数据归一化为平均基线fEPSP斜率。黑线表示药物添加。B类，LSP4-2022单独使用期间以及LSP4-20202和ADX71743共同使用期间标准化fEPSP斜率的量化。数值代表平均值±SEM***第页=0.004（双尾学生t吨测试）。n个=4片；df=6。C类，在20μ米用双极电极刺激来自CA3的轴突纤维后的荷包牡丹碱。采用ADX71743或DMSO载具。从一个具有代表性的单独实验中采集痕迹样本。在10 Hz下施加5次刺激，产生5个fEPSP。黑色痕迹表示DMSO车辆状况期间刺激的fEPSP。红色痕迹表示添加3μ米ADX71743。校准：1 mV，4 ms。D类，应用3μ米ADX71743没有显著改变列车中任何fEPSP的坡度。数值代表平均值±SEM。第页=0.318（双向方差分析）。n个=5片；df=1,30。E类，从一个具有代表性的个人实验中采集痕迹样本。采用刺激范式，其中应用了初始刺激。550毫秒后，以100赫兹发出10次刺激，550毫秒之后再进行第二次单次刺激。黑色痕迹表示DMSO车辆状况下产生的fEPSP。红色迹线表示添加3μ米ADX71743。校准：1 mV，4 ms。F类，应用3μ米ADX71743没有显著改变两个fEPSP之间的计算比率。数值代表平均值±SEM。第页=0.093（双尾学生t吨测试）。n个=5片；df=4。
图2。
图2。
mGlu的应用7激动剂LSP4-2022降低多突触eIPSC振幅。用双极电极刺激CA3的轴突纤维后，在海马CA1锥体神经元中记录eIPCS。A类，涂抹30μ米LSP4-2022导致多突触eIPSC振幅随时间降低。数据归一化为平均基线eIPSC振幅。实心黑线表示用药。B类，从一个具有代表性的个人实验中采集痕迹样本。间隔200毫秒施加成对的脉冲。1（黑色痕迹），应用（2，红色痕迹）30μ米LSP4-2022。校准：50 pA，10 ms。C类，LSP4-2022记录道的缩放（红色记录道来自B类)基线记录道显示eIPSC动力学没有变化。校准：10 ms。D类，基线检查和添加LSP4-2022期间归一化多突触eIPSC振幅的量化。数值代表平均值±SEM***第页<0.0001（双尾学生t吨测试）。n个=7个单元；df=12。E类在正常aCSF灌注15分钟后，添加LSP4-2022对大多数细胞（7个细胞中的5个）的影响消失。由一条线连接的点表示基线、LSP4-2022添加和冲刷期间单个实验的eIPSC振幅值。F类，涂抹30μ米LSP4-2022导致PPR显著增加。PPR计算为第二个IPSC的振幅除以第一个IPSC振幅。用线连接的点表示单个实验的值**第页=0.0074（双尾配对t吨测试）。n个=7个单元；df=6。G公司,H（H），涂抹30μ米LSP4-2022对上升时间无影响(G公司)或衰减时间(H（H）)多突触eIPCS（上升时间：第页=0.98，双尾学生t吨测试，n个=7个细胞，df=12个；衰减时间：第页=0.251，双尾学生t吨测试，n个=7，df=12）。
图3。
图3。
30μ的应用米LSP4-2022降低单突触eIPCS。A类，20μ米CNQX和50μ米 d日-在施加30μ米LSP4-2022（黑色实线）用于分离单突触eIPCS。B类，个人代表性实验的样本痕迹。以200 ms的间隔施加配对脉冲。1（黑色痕迹），应用（2，红色痕迹）30μ米LSP4-2022。校准：50 pA，10 ms。C类，LSP4-2022记录道的缩放（红色记录道来自B类)基线记录道显示eIPSC动力学没有变化。校准：10 ms。D类，基线检查和添加LSP4-2022期间标准化单突触体eIPSC振幅的量化。数值代表平均值±SEM***第页=0.001（双尾学生t吨测试）。n个=7个单元；df=12。E类在正常aCSF灌注15分钟后，添加LSP4-2022对大多数细胞（7个细胞中的5个）的影响消失。由一条线连接的点表示基线、LSP4-2022添加和冲刷期间单个实验的eIPSC振幅值。F类，应用30μ米LSP4-2022导致PPR显著增加。由直线连接的点表示单个实验的值***第页=0.0004（双尾配对t吨测试）。n个=7个单元；df=6。G公司,H（H），涂抹30μ米LSP4-2022对上升时间无影响(G公司)或衰减时间(H（H）)单突触eIPSC的数量（上升时间：第页=0.94，双尾学生t吨测试，n个=7，df=12；衰减时间：第页=0.82，双尾学生t吨测试，n个=7，df=12）。
图4。
图4。
30μ的应用米LSP4-2022降低GABA能中间神经元特异性光诱导IPSC。通过使用473nm蓝光进行刺激来递送成对的oIPSCs。A类，涂抹30μ米LSP4-2022（黑线）导致oIPSC振幅随时间降低。B类，从一个具有代表性的个人实验中采集痕迹样本。间隔700 ms进行配对刺激。1（黑色轨迹），基线oIPSC振幅减少（2，红色轨迹）30μ米LSP4-2022。校准：400 pA，60 ms。C类，LSP4-2022记录道的缩放（红色记录道来自B类)到基线的轨迹表明oIPSC动力学没有变化。校准：60 ms。D类，基线和LSP4-2022添加期间标准化oIPSC振幅的量化。数值代表平均值±SEM***第页=0.0006（双尾学生t吨测试）。n个=6个单元；df=10。E类在正常aCSF灌注15分钟后，添加LSP4-2022对大多数细胞（6个细胞中的4个）的影响消失。用线连接的点表示基线、LSP4-2022添加和冲洗期间单个实验的oIPSC振幅值。F类，涂抹30μ米LSP4-2022导致PPR显著增加。由直线连接的点表示单个实验的值**第页=0.005（双尾配对t吨测试）。n个=6个单元；df=5。G公司,H（H），涂抹30μ米LSP4-2022对上升时间无影响(G公司)或衰减时间(H（H）)oIPSC（上升时间：第页=0.75，双尾学生t吨测试，n个=6个单元，df=10；衰减时间：第页=0.49，双尾学生t吨测试，n个=6个单元格，df=10）。
图5。
图5。
微克葡萄糖7以频率相关的方式减少GABA释放。A类，从一个具有代表性的个人实验中采集痕迹样本。3μ的应用米ADX71743（红线）对列车中的任何IPSC振幅都没有影响。校准：200 pA，200 ms。B类，每个IPSC的标准化振幅表示为基线第一个IPSC振幅的百分比，有或没有3μ米ADX71743公司(第页=0.299，双向方差分析）。n个= 5; df=1,32。C类，刺激范式示意图。在100 Hz下进行10次刺激之前，先进行550 ms的初始刺激。550毫秒后，进行第二次测试刺激。D类，使用ADX71743从个人代表性实验中采集痕迹样本。第一个IPSC代表示意图中的刺激1，第二个IPSC表示刺激2。在车辆状况下，第二个IPSC振幅减小。3μ的应用米ADX71743导致100 Hz刺激后第二个IPSC振幅增加。校准：100 pA，20 ms。E类，应用3μ米ADX71743导致两个IPSC的比例显著增加**第页=0.0021（双尾配对t吨测试）。n个= 7; df=6。F类用双极电极以5Hz的频率刺激CA3轴突纤维，诱发5个IPSC序列。从一个具有代表性的单独实验中采集痕迹样本。100μ的应用米LY341495（红线）对列车中的任何IPSC振幅都没有影响。校准：200 pA，200 ms。G公司，每个IPSC的标准化振幅表示为基线第一个IPSC振幅的百分比，有或没有100μ米LY341495型(第页=0.504，双向方差分析）。n个=3个单元格；df=1,20。H（H），使用LY341495进行的个人代表性实验的样本痕迹。100μ的应用米LY341495导致100 Hz刺激后第二个IPSC增加。校准：100 pA，10 ms。我，应用100μ米LY341495导致两个IPSC的比率显著增加。该比率的计算方法为刺激2 IPSC的振幅除以刺激1 IPSC的幅度***第页=0.0001（双尾配对t吨测试）。n个= 6; df=5。
图6。
图6。
mGlu的拮抗作用7损伤SC-CA1突触的LTP。用双极电极刺激来自CA3的轴突纤维后，在SC-CA1突触处记录fEPSP。所有化合物均为镀液。A类，mGlu的应用7NAM，ADX71743（3μ米)，100 Hz HFS（箭头所示）损害LTP前20分钟。低浓度ADX71743（300 n）的应用米)不再足以阻止LTP。B类，通过平均记录最后5分钟内的值来确定LTP的量化（阴影灰色区域A类). 数值代表平均值±SEM（总体：第页=0.0004，Bonferonni后验的单因素方差分析，对照组vs 3μ米ADX71743）**第页< 0.01.n个=3或4；df=2，10。C类，应用高浓度LY341495（10和100μ米)足以削弱LTP，而低浓度（100 n米)没有。D类，通过平均记录最后5分钟内的值来确定LTP的量化（阴影灰色区域C类). 数值代表平均值±SEM（总体：第页=0.003，Bonferonni试验后的单因素方差分析，对照组vs 10μ米LY341495）**第页<0.01（对照组vs 100μ米LY341495）*第页< 0.05.n个=3或4；df=3,9。E类，控制条件下第一列100 Hz刺激的代表性轨迹。虚线框表示放大的区域F类.F类，HFS前20次刺激的样本痕迹。应用3μ米ADX71743或10μ米LY341495导致整个列车的fEPSP响应更快衰减。校准：10毫秒。G公司，量化列车内第一次刺激后产生的fEPSP。ADX71743或LY341495对第一次反应斜率没有显著影响。数值代表平均值±SEM(第页=0.8930，使用Bonferonni的后验进行单因素方差分析）。n个=3或4；df=2,9。H（H），ADX71743或LY341495的应用导致HFS序列内20和40次刺激下的fEPSP斜率显著降低。数值代表平均值±SEM（总体：第页=0.0147，双向方差分析，采用Bonferonni的后验，对照组与ADX71743在20和40次刺激下）*第页< 0.05; （对照组与LY341495在20和40次刺激下）**第页< 0.01.n个=3或4；df=2,48。
图7。
图7。
荷包牡丹碱预处理可防止ADX71743阻断LTP。A类，20μ米荷包牡丹碱单独或在添加3μ米ADX71743（黑线）。用2组100 Hz刺激（向上箭头）诱导LTP。ADX71743在荷包牡丹碱存在下不阻断LTP。B类，通过平均记录最后5分钟内的值来确定LTP的量化（阴影灰色区域A类). 与常规aCSF相比，荷包牡丹碱的添加导致LTP水平显著升高，而ADX71743并未阻断该水平。数值代表平均值±SEM（总体：第页=0.0008，采用Bonferonni后验进行单因素方差分析；正常aCSF与荷包牡丹碱：**第页< 0.01; 正常aCSF与荷包牡丹碱和ADX71743的比较：**第页< 0.01).n个=3或4；df=2,8。C类，刺激强度降低，使荷包牡丹碱存在时基线期间的斜率值等于正常aCSF达到的50%最大斜率。20μ米荷包牡丹碱单独或在添加3μ米ADX71743（黑线）。用2组100 Hz刺激（向上箭头）诱导LTP。小虚线表示正常aCSF中诱导的LTP水平。在低刺激强度下，ADX71743在荷包牡丹碱的存在下不阻断LTP。D类，通过平均记录最后5分钟内的值来确定LTP的量化（阴影区域C类). 虚线表示在正常aCSF中诱导的LTP水平。正常aCSF与20μ米荷包牡丹碱和3μ米ADX71743。数值代表平均值±SEM（总体：第页=0.3147，使用Bonferonni的后验进行单因素方差分析）。n个=3或4；df=2,8。
图8。
图8。
mGlu激动症7增强次最大LTP。A类使用三种不同的高频刺激范式诱导不同水平的LTP。一组100Hz的刺激可诱发亚最大水平的LTP，而2或3组100Hz刺激均可诱发饱和LTP。朝上的箭头表示所有HFS刺激。B类，LTP的量化，通过对记录的最后5分钟内的值进行平均来确定（中的阴影灰色区域A类). 数值代表平均值±SEM（总体：第页=0.0005，带Bonferonni后验的单向方差分析，1列对2列**第页<0.01，1列对3列***第页< 0.001,n个=3或4，df=2，8）。C类，预处理30μ米LSP4-2022显著增强1列100Hz刺激诱导的LTP。D类，通过平均记录最后5分钟内的值来确定LTP的量化（阴影灰色区域C类). 数值代表平均值±SEM*第页=0.012（双尾学生t吨测试）。n个=3或4；df=5。E类，预处理3μ米LSP4-2022未显著改变1列100Hz刺激诱导的LTP水平。F类，通过平均记录最后5分钟内的值来确定LTP的量化（阴影区域E类). 数值代表平均值±SEM。第页>0.05（双尾学生t吨测试）。n个=3或4；df=5。G公司，20μ米将荷包牡丹碱浴敷于切片上，降低刺激强度，使基线fEPSP斜率的大小与通过强度输入-输出曲线确定的正常aCSF中50%最大fEPSP坡度的大小相似。单独用荷包牡丹碱预处理或用30μ米LSP4-2022（黑线）未显著提高1列100Hz刺激（向上箭头）诱导的LTP水平。小虚线表示正常aCSF中诱导的LTP水平。H（H），通过平均记录最后5分钟内的值来确定LTP的量化（阴影区域G公司). 虚线表示正常aCSF中诱导的LTP水平。数值代表平均值±SEM（总体：第页=0.3258，使用Bonferonni的后验进行单因素方差分析）。n个=3或4；df=2,8。
图9。
图9。
mGlu使用的机制的工作模型7介导SC-CA1突触LTP的诱导。微克葡萄糖7是一种低亲和力mGlu受体，在CA3的谷氨酸能投射物和CA1区的中间神经元上突触前表达。尽管它直接定位在突触间隙内，但只有在谷氨酸浓度较高时，在强烈的突触活动下，它才在GABA能中间神经元上被激活。HFS诱导强烈的谷氨酸释放，这足以激活mGlu7位于突触前GABA能中间神经元上。这种激活诱导GABA释放的抑制和电路的去抑制，从而促进LTP的诱导。需要进一步调查以确定mGlu如何以及何时使用7在谷氨酸能终端上变得活跃，这种激活对传播有什么影响。
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