Kv7钾离子通道对大鼠条件性味觉厌恶记忆作用.pdf

第5 9卷 第3期2 0 2 3年0 6月青 岛 大 学 学 报(医 学 版)J OUR NA LO FQ I N G D AOUN I V E R S I T Y(ME D I C A LS C I E N C E S)V o l.5 9,N o.3J u n e 2 0 2 3 收稿日期2 0 2 2-0 1-0 7;修订日期2 0 2 2-0 6-2 9 基金项目 山东省自然科学基金青年基金项目(Z R 2 0 1 9 1 1-1 2 0 6 5 1)第一作者高珊珊(1 9 9 6-),女,硕士研究生。通信作 者 周 宇(1 9 7 3-),女,博 士,教 授,博 士 生 导 师。E-m a i l:y u z h o u 7 3 1 01 6 3.c o m。K v 7钾离子通道对大鼠条件性味觉厌恶记忆作用高珊珊,杨鑫,付嘉豪,邵非,翟洪霞,周宇(青岛大学基础医学院生理学教研室,山东 青岛 2 6 6 0 7 1)摘要 目的 探讨基底外侧杏仁核(B L A)微量注射K v 7钾离子通道激动剂或拮抗剂对大鼠条件性味觉厌恶(C TA)情绪记忆获取及提取的影响。方法 成年雄性W i s t a r大鼠B L A埋管后随机分为8组,实验组分别于不同时间经B L A微量注射K v 7钾离子通道激动剂(r e t i g a b i n e)或拮抗剂(X E-9 9 1),其对照组注射生理盐水。采用C TA行为范式评价K v 7通道激动剂及拮抗剂对C TA情绪记忆获取及提取的影响。结果 训练前注射r e t i g a b i n e组大鼠味觉厌恶指数较注射生理盐水组大鼠明显下降,差异有统计学意义(t=3.3 8 4,P0.0 5)。训练前和记忆提取前注射X E-9 9 1组大鼠与注射生理盐水组大鼠相比,味觉厌恶指数差异均无显著性(P0.0 5)。结论 K v 7钾离子通道的激活抑制C TA记忆获取,该作用可能与降低B L A神经元兴奋性有关。关键词 钾通道,电压门控;基底外侧核;情绪;记忆;大鼠 中图分类号 R 3 3 8.2 文献标志码 A 文章编号 2 0 9 6-5 5 3 2(2 0 2 3)0 3-0 3 6 4-0 3d o i:1 0.1 1 7 1 2/j m s.2 0 9 6-5 5 3 2.2 0 2 3.5 9.0 1 9 开放科学(资源服务)标识码(O S I D)网络出版 h t t p s:/k n s.c n k i.n e t/k c m s/d e t a i l/3 7.1 5 1 7.R.2 0 2 3 0 3 0 3.1 1 1 7.0 0 5.h t m l;2 0 2 3-0 3-0 6 1 0:0 9:4 3E F F E C TO FK V 7C H A N N E LO NC O N D I T I O N E DT A S T EA V E R S I O NMEMO R YI NR A T S G A OS h a n s h a n,Y ANGX i n,F UJ i a-h a o,SHA OF e i,ZHA I H o n g x i a,ZHO U Y u(D e p a r t m e n to fP h y s i o l o g ya n dP a t h o p h y s i o l o g y,S c h o o lo fB a s i cM e d i c i n e,Q i n g d a oU n i v e r s i t y,Q i n g d a o2 6 6 0 7 1,C h i n a)A B S T R A C T O b j e c t i v e T o i n v e s t i g a t e t h ee f f e c t o fm i c r o i n j e c t i o no fK v 7c h a n n e l a g o n i s t o r a n t a g o n i s t i n t o t h eb a s o l a t e r a la m y g d a l a(B L A)o nt h ea c q u i s i t i o na n dr e t r i e v a lo fc o n d i t i o n e dt a s t ea v e r s i o n(C T A)m e m o r yi nr a t s.M e t h o d s A d u l tm a l eW i s t a rr a t sw e r er a n d o m l yd i v i d e d i n t oe i g h t g r o u p s a f t e rB L Ac a t h e t e r e m b e d d i n g.T h e r a t s i ne x p e r i m e n t a l g r o u p sw e r eg i v e n i n-t r a-B L A m i c r o i n j e c t i o no fK v 7c h a n n e l a g o n i s t(r e t i g a b i n e)o r a n t a g o n i s t(X E-9 9 1),a n dt h o s e i nc o n t r o l g r o u p sw e r eg i v e n i n j e c-t i o no fn o r m a l s a l i n e.T h eC T Ab e h a v i o r a l p a r a d i g mw a su s e d t oe v a l u a t e t h e e f f e c t o fK v 7c h a n n e l a g o n i s t o r a n t a g o n i s t o n t h e a c-q u i s i t i o na n dr e t r i e v a l o fm e m o r y.R e s u l t s C o m p a r e dw i t h t h e r a t s i n j e c t e dw i t hn o r m a l s a l i n e,t h e r a t s i n j e c t e dw i t hr e t i g a b i n eb e f o r eC T At r a i n i n gh a da s i g n i f i c a n t r e d u c t i o n i n t a s t e a v e r s i o n i n d e x(t=3.3 8 4,P0.0 5).T h e r ew a sn o s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e i n t a s t e a v e r s i o n i n d e xb e t w e e n t h e r a t s i n j e c t e dw i t hX E-9 9 1a n d t h o s e i n j e c t e dw i t hn o r-m a l s a l i n eb e f o r e t r a i n i n ga n dm e m o r yr e t r i e v a l(P0.0 5).C o n c l u s i o n K v 7c h a n n e l a c t i v a t i o n i n h i b i t s t h ea c q u i s i t i o no fC T Am e m o r y i nr a t s,p o s s i b l yb yr e d u c i n gB L An e u r o n a l e x c i t a b i l i t y.K E Y WO R D S p o t a s s i u mc h a n n e l s,v o l t a g e-g a t e d;b a s o l a t e r a l n u c l e a r c o m p l e x;e m o t i o n s;m e m o r y;r a t s 杏仁核由基底外侧杏仁核(B L A)和中央杏仁核构成,是情绪学习和记忆最重要的脑结构。B L A的神经元回路对于情绪记忆的获取、巩固、提取和消退至关重要1-4。B L A神经元表达多种不同类型的受体,具有高度的可塑性。B L A脑区NMD A受体依赖的突触可塑性改变可能是情绪记忆获取的关键5-7。K C NQ即K v 7是一种电压依赖的钾离子通道,它参与调节神经元的兴奋性,在学习记忆、行为及感知觉功能调节中起到至关重要的作用8-1 1。抑制K v 7钾离子通道可以通过增强突触后动作电位爆发期间和之后的除极化促进NMD A受体开放,有助于诱导长时程增强的产生1 2。因此,我们猜测调控B L A脑区的K C NQ钾离子通道可能会影响情绪记忆的多个进程,包括记忆的获取、巩固以及提取。本研究旨在利用药理学方法和条件性味觉厌恶(C T A)行为范式,探讨B L A K v 7钾离子通道活动对大鼠味觉厌恶情绪记忆获取和提取的影响。1 材料与方法1.1 实验材料1.1.1 实验动物 成年雄性W i s t a r大鼠,体质量 3期高珊珊,等.K v 7钾离子通道对大鼠条件性味觉厌恶记忆作用3 6 52 8 03 2 0g,购自中国济宁绿康药业实验动物中心。大鼠于(2 12)恒温、(5 01 0)%恒湿、1 2h/1 2h等长日夜循环光照条件下饲养,可自由进水、饮食。实验开始前大鼠至少适应实验室环境1周。本研究得到青岛大学动物伦理委员会的批准。1.1.2 主要试剂 X E-9 1 1和r e t i g a b i n e购自英国TO C R I S公司;氯化锂(L i C l)和甜味剂邻苯甲酰磺酰亚胺钠购于美国S i g m a公司。1.2 B L A埋管大鼠腹腔注射8 0g/L的水合氯醛溶液5m L/k g,待深度麻醉后将其固定于立体定位仪(瑞沃德)上,在颅骨正中顶端开口后剥离组织露出清晰的前囟,将长度为1.5c m的不锈钢外导管(2 2g a u g e)放置于双侧B L A区的上方(前囟后2.8mm,左右旁开各5.2mm,深度7.5mm),用4 1 6胶和自凝牙托粉固定导管,并用不锈钢内芯封闭导管,以免外部杂物堵塞导管。1.3 动物分组及局部微量注射将埋管后大鼠随机分为8组,实验组分别于不同时间经B L A微量注射r e t i g a b i n e或X E-9 9 1,其对照组注射生理盐水。微量注射器通过聚乙烯管与注射用内管相连接,注射用内管深入到B L A区域。实验组使用微量蠕动泵以0.2 5L/m i n恒定流量将r e t i g a b i n e(5m o l/L,每侧0.7 5L)1 3或X E-9 9 1(1m o l/L,每侧0.7 5L)1 4缓慢注射到B L A中,对照组注射等量生理盐水。给药2 03 0m i n后进行C T A实验。1.4 C T A实验实验开始前大鼠先禁水2 4h,然后进行适应。在适应时,准备两个装有1 5m L自来水的吸管,让大鼠饮用1 0 m i n;两管交换位置,再让大鼠饮 用1 0m i n。每天定时进行适应,共适应4d。第5天进行训练,准备两个相同的吸管,各装有2g/L的甜味剂1 5m L,让大鼠饮用1 0m i n。2 0m i n后腹腔注射1 0 0mm o l/LL i C l(2m L,1 0 0g),2 4h后进行测试,测试前经埋管注射生理盐水或r e t i g a b i n e或X E-9 9 1,观察给药对C T A记忆的影响。用厌恶指数(A I)来定量评价C T A记忆,A I=消耗的水的量/消耗的水和甜味剂的总量1 0 0%。以5 0%作为随机临界点,A I越高说明味觉厌恶记忆越好。1.5 统计学处理应用G r a p hP a dP r i s m6.0软件进行统计学分析。实验结果以xs形式表示,两组之间A I比较采用双尾t检验,各组A I与临界值5 0%相比较采用单样本t检验。P0.0 5表示差异有显著性。2 结 果2.1 B L A注射r e t i g a b i n e对大鼠C T A记忆的影响训练前注射r e t i g a b i n e组和注射生理盐水组大鼠A I分别为(4 1.3 91 5.7 5)%和(7 2.6 51 8.6 9)%(n=7),注射r e t i g a b i n e组大鼠和注射生理盐水组大鼠相比A I明显下降,差异具有统计学意义(t=3.3 8 4,P0.0 5)。C T A记忆提取前注射r e t i g a b i n e组和注射生理盐水组大鼠A I分别为(8 1.2 21 0.4 3)%和(7 4.1 71 8.0 2)%(n=7),两组大鼠A I比较差异无显著性(P0.0 5);注射r e t i g a b i n e组大鼠A I明显高于临界值5 0%(t=7.3 2 9,P0.0 5);训练前和记忆提取前注射X E-9 9 1组大鼠A I均高于临界值5 0%(t=3.7 0 7、3.1 8 4,P0.0 5)。以上结果提示,B L A注射K v 7钾离子通道拮抗剂X E-9 9 1不影响大鼠C T A记忆的获取以及提取。3 讨 论已发现人类有7 0多种钾离子通道,其中K v 7即K C NQ钾离子通道激活产生的电流是一种时间和电压依赖性、低阈值、非失活的钾电流,它在神经元动作电位的阈值附近被激活,对于调节神经元兴奋性和神经冲动发放频率起重要作用1 5。当神经元除极化产生动作电位时,由于K v 7/K C NQ钾离子通道被激活后会持续开放,钾离子外流促使神经元膜电位快速回到静息状态,从而导致神经元兴奋性降低。因此,增强K v 7/K C NQ钾离子通道的激活可能在一定程度上会降低神经元兴奋性,反之抑 3 6 6青 岛 大 学 学 报(医 学 版)5 9卷制该通道则会促进膜电位除极化,增强神经元兴奋性,诱导更多神经冲动的发放1 6-1 7。K C NQ通道对学习记忆起着重要的调节作用,其介导的电压依赖性钾电流为M电流。M 1型胆碱受体的激动剂可通过抑制M电流增加B L A神经元的兴奋性1 8。激活C A 1锥体细胞上表达的M 1型受体也可以抑制K v 7钾离子通道5,1 9。K CNQ 2亚基突变的小鼠出现多动、认知改变、脑形态学改变以及海马依赖的空间记忆损害等表现2 0。有研究发现,注射K C NQ通道拮抗剂X E-9 9 1可增强恐惧记忆,而注射K C NQ通道激动剂r e t i g a b i n e能够抑制恐惧记忆1 3。条件性恐惧记忆和C T A记忆是实验室常用的两种情绪记忆行为学范式,被广泛用于情绪记忆获取、巩固、提取、消退过程及其机制的研究2 1。本研究采用C T A行为范式观察K C NQ钾离子通道对情绪记忆获取和提取过程的调节作用,结果表明,激活K C NQ通道抑制大鼠C T A记忆的获取,但对记忆的提取无影响。K C NQ通道激活对C T A记忆获取的阻断作用可能与B L A神经元的兴奋性受抑有关。参考文献1B O C C H I O M,NA B AV IS,C A P O GNA M.S y n a p t i cp l a s t i c i-t y,e n g r a m s,a n dn e t w o r ko s c i l l a t i o n s i na m y g d a l ac i r c u i t s f o rs t o r a g ea n dr e t r i e v a lo fe m o t i o n a l m e m o r i e sJ.N e u r o n,2 0 1 7,9 4(4):7 3 1-7 4 3.2J ANAKP H,T Y E K M.F r o mc i r c u i t st ob e h a v i o u ri nt h ea m y g d a l aJ.N a t u r e,2 0 1 5,5 1 7(7 5 3 4):2 8 4-2 9 2.3L E D OUXJ.T h ea m y g d a l aJ.C u r r e n tB i o l o g y,2 0 0 7,1 7(2 0):R 8 6 8-R 8 7 4.4S WAN S ONL W,P E T R OV I C H GD.Wh a t i st h ea m y g d a l aJ?T r e n d s i nN e u r o s c i e n c e s,1 9 9 8,2 1(8):3 2 3-3 3 1.5F ON T N-L O Z ANO A,S U R E Z-P E R E I R AI,D E L GA D O-GA R C AJM,e t a l.T h eM-c u r r e n t i n h i b i t o rX E 9 9 1d e c r e a s e st h es t i m u l a t i o nt h r e s h o l df o rl o n g-t e r ms y n a p t i cp l a s t i c i t yi nh e a l t h ym i c e a n d i nm o d e l so f c o g n i t i v ed i s e a s eJ.H i p p o c a m-p u s,2 0 1 1,2 1(1):2 2-3 2.6L E D OUXJE.E m o t i o nc i r c u i t s i nt h eb r a i nJ.A n n u a lR e-v i e wo fN e u r o s c i e n c e,2 0 0 0,2 3:1 5 5-1 8 4.7MA R E NS,QU I R KGJ.N e u r o n a l s i g n a l l i n go f f e a rm e m o r yJ.N a t u r eR e v i e w sN e u r o s c i e n c e,2 0 0 4,5(1 1):8 4 4-8 5 2.8V E R VA E K EK,GUN,AG D E S T E I NC,e t a l.K v 7/K C NQ/M-c h a n n e l s i nr a tg l u t a m a t e r g i ch i p p o c a m p a la x o n sa n dt h e i rr o l e i nr e g u l a t i o no fe x c i t a b i l i t ya n dt r a n s m i t t e rr e l e a s eJ.T h eJ o u r n a l o fP h y s i o l o g y,2 0 0 6,5 7 6(P t1):2 3 5-2 5 6.9NA F F AA M M,A L-EWA I D A T O A.L i g a n dm o d u l a t i o no fK C NQ-e n c o d e d(K v 7)p o t a s s i u m c h a n n e l si nt h eh e a r ta n dn e r v o u s s y s t e mJ.E u r o p e a nJ o u r n a l o fP h a r m a c o l o g y,2 0 2 1,9 0 6:1 7 4 2 7 8.1 0A B D-E L S AY E D A A,I K E D A R,J I A ZF,e ta l.K C NQc h a n n e l s i nn o c i c e p t i v ec o l d-s e n s i n gt r i g e m i n a lg a n g l i o nn e u-r o n sa s t h e r a p e u t i ct a r g e t sf o rt r e a t i n go r o f a c i a lc o l dh y p e r a l-g e s i aJ.M o l e c u l a rP a i n,2 0 1 5,1 1:4 5.1 1C AVA L I E R ES,MA L I KBR,HO D G EJJL.K C NQc h a n-n e l s r e g u l a t ea g e-r e l a t e dm e m o r yi m p a i r m e n tJ.P L o SO n e,2 0 1 3,8(4):e 6 2 4 4 5.1 2P E T ROV I CM M,NOWA C K I J,O L I VOV,e t a l.I n h i b i t i o no fp o s t-s y n a p t i cK v 7/K C NQ/Mc h a n n e l sf a c i l i t a t e sl o n g-t e r mp o t e n t i a t i o n i nt h eH i p p o c a m p u sJ.P L o SO n e,2 0 1 2,7(2):e 3 0 4 0 2.1 3YOUNG MB,THOMA SSA.M 1-m u s c a r i n i cr e c e p t o r sp r o-m o t e f e a rm e m o r yc o n s o l i d a t i o nv i ap h o s p h o l i p a s eCa n dt h eM-c u r r e n tJ.T h eJ o u r n a l o fN e u r o s c i e n c e:t h eO f f i c i a l J o u r-n a l o f t h eS o c i e t yf o rN e u r o s c i e n c e,2 0 1 4,3 4(5):1 5 7 0-1 5 7 8.1 4E S AK IH,I Z UM I S,F UKAOA,e t a l.N i c o t i n e e n h a n c e s o b-j e c tr e c o g n i t i o n m e m o r yt h r o u g hi n h i b i t i o no fv o l t a g e-d e p e n-d e n tp o t a s s i u m7c h a n n e l si nt h em e d i a lp r e f r o n t a lc o r t e xo fm i c eJ.J o u r n a lo fP h a r m a c o l o g i c a lS c i e n c e s,2 0 2 1,1 4 7(1):5 8-6 1.1 5WAN GJJ,L IY.K C NQp o t a s s i u mc h a n n e l s i ns e n s o r ys y s-t e ma n dn e u r a l c i r c u i t sJ.A c t aP h a r m a c o l o g i c aS i n i c a,2 0 1 6,3 7(1):2 5-3 3.1 6HAN S E N H H,E B B E S E NC,MA TH I E S E NC,e ta l.T h eK C NQc h a n n e lo p e n e rr e t i g a b i n ei n h i b i t st h ea c t i v i t yo fm e-s e n c e p h a l i cd o p a m i n e r g i c s y s t e m s o f t h e r a tJ.T h e J o u r n a l o fP h a r m a c o l o g ya n dE x p e r i m e n t a lT h e r a p e u t i c s,2 0 0 6,3 1 8(3):1 0 0 6-1 0 1 9.1 7T R OMP OUK I SG,R I GA SP,L E ON T I A D I SLJ,e ta l.I h,G I R K,a n dK C NQ/K v 7c h a n n e l sd i f f e r e n t l y m o d u l a t es h a r pw a v e-r i p p l e s i nt h ed o r s a la n dv e n t r a lH i p p o c a m p u sJ.M o-l e c u l a ra n dC e l l u l a rN e u r o s c i e n c e s,2 0 2 0,1 0 7:1 0 3 5 3 1.1 8WOMB L E M D,MO I S E S H C.M u s c a r i n i ci n h i b i t i o no fM-c u r r e n t a n dap o t a s s i u ml e a kc o n d u c t a n c ei nn e u r o n e so ft h er a tb a s o l a t e r a l a m y g d a l aJ.T h e J o u r n a l o f P h y s i o l o g y,1 9 9 2,4 5 7(1):9 3-1 1 4.1 9MA R R I ONNV,S MA R TTG,MA R S HSJ,e ta l.M u s c a-r i n i cs u p p r e s s i o no f t h eM-c u r r e n t i nt h er a ts y m p a t h e t i cg a n-g l i o ni sm e d i a t e db yr e c e p t o r so ft h eM 1-s u b t y p eJ.B r i t i s hJ o u r n a l o fP h a r m a c o l o g y,1 9 8 9,9 8(2):5 5 7-5 7 3.2 0P E T E R SH C,HU H,P ON G SO,e ta l.C o n d i t i o n a l t r a n s-g e n i cs u p p r e s s i o no fMc h a n n e l s i nm o u s eb r a i nr e v e a l sf u n c-t i o n s i nn e u r o n a l e x c i t a b i l i t y,r e s o n a n c ea n db e h a v i o rJ.N a-t u r eN e u r o s c i e n c e,2 0 0 5,8(1):5 1-6 0.2 1MO L E R O-C HAM I Z O A,R I V E RA-UR B I NA G N.T a s t ep r o c e s s i n g:i n s i g h t sf r o ma n i m a lm o d e l sJ.M o l e c u l e s(B a-s e l,S w i t z e r l a n d),2 0 2 0,2 5(1 4):3 1 1 2.(本文编辑 马伟平)