慢性吗啡消费对突触可塑性的影响大鼠的海马:透射电子显微镜研究

文摘

众所周知,大脑突触发生一些变化过程中正常的生活和在某些病理或实验环境。众多研究人员的主要目标之一是找到这些结构性变化的原因。在目前的研究中,我们调查了慢性吗啡消费对突触可塑性的影响,突触后密度厚度,和老鼠的海马CA1区突触曲率。实现这些目标,24N玛丽雄性老鼠被随机分为三组,吗啡(),安慰剂()和控制()组。吗啡组、复杂的吗啡(0.1,0.2,0.3和0.4)毫克/毫升和安慰剂(蔗糖)组复杂的蔗糖(% 0.3)被用于21天。结束后灌注药物治疗动物乱划,intracardinally最后CA1海马采集标本的超微结构的研究,然后分析了获得的数据通过SPSS和单向方差分析。我们的数据表明,突触数量每海里³改变在吗啡组与其他两组相比显著(安慰剂和控制)()和统计分析显示组间显著差异的突触后密度(厚度)和突触曲率()。吗啡依赖大鼠似乎扮演着主要的角色在海马超微结构的变化。

1。介绍

今天,鸦片是世界上最令人上瘾的物质使用宽,他们被认为是最伟大的神经心理障碍的原因之一(1- - - - - -4]。它已经表明,长期食用鸦片可以显著改变功能,神经系统的结构和形态(5,6]。这种变化导致不同类型的障碍,例如药物成瘾,粗心,流利的言语障碍,记忆和学习障碍和心理障碍7- - - - - -10]。

根据研究,药物成瘾是一种异常的形式学习和适应的大脑的记忆系统在某些地区,如海马体(11]。学习过程是定义为一个修改一些突触功能(突触可塑性),预处理和突触后超微结构的变化,和新突触的形成10,12]。众所周知,海马的突触形成更有结构性影响学习过程(12- - - - - -16]。有先前的研究人员证明,鸦片要么直接或间接影响学习和记忆能力,流程。关于海马突触的作用在学习,记忆,和电路奖励过程,得出结论,吗啡消费作为主要鸦片物质可能导致一些功能,结构和形态变化的海马突触哺乳动物(17,18]。

然而,许多工作支持突触可塑性变化之间的联系和重复吗啡消耗但只有少数研究最近开始研究吗啡对突触的超微结构的影响来解释之间的关系改变了连接和镇静剂治疗(4,19]。调查这些问题更多细节,目前的实验研究采用透射电子显微镜对比吗啡消费在突触可塑性的影响,突触后密度厚度,并在海马CA1区突触曲率的形成。

电子显微镜的研究可以提供一些重要的突触可塑性和确切的证据的突触重组模式。

2。方法

2.1。实验动物

24N玛丽雄性老鼠,体重290 - 300克,8 - 9周的年龄,被用于这项研究。他们每笼住4个专用房间在12小时交替光/暗周期的控制温度。干燥的食物颗粒和水提供了随意。

2.2。药物

吗啡是购自Darou Pakhsh医药化学公司以粉末形式。然后是溶解在自来水生产解决方案的0.1,0.2,0.3和0.4毫克/毫升(w / v)。我们解散3克每100毫升的蔗糖溶液达到一个甜蜜的解决方案。

2.3。治疗

经过2周的饮食和环境适应,24N玛丽雄性老鼠被随机分为3组,吗啡(),安慰剂(蔗糖)()和控制(水)()组。大鼠吗啡组长期食用剂量的吗啡解决方案0.1,0.2和0.3毫克/毫升48小时和0.4毫克/毫升到21天。蔗糖(3 g / 100毫升)被添加到饮用水面具吗啡的苦味。在安慰剂组蔗糖(每100毫升3 g)在饮用水管理相同的持续时间(10]。试点研究,平均用水量在政府最高的剂量(0.4毫克/毫升)50 mg·公斤⁻¹·天(20.,21]。

2.4。电子显微镜组织准备

每个药物治疗结束时,所有的老鼠都深深地麻醉灌注和100毫克/公斤的戊巴比妥transcardially用4%多聚甲醛/ 0.6%戊二醛磷酸盐在0.1米,pH值7.4。然后,他们的大脑被常规解剖分离方法和2 h后缀在4%多聚甲醛。固定后,样本与PBS洗,然后用1%的四氧化锇后缀1.5 h,再次在PBS洗,脱水的丙酮系列,然后嵌入在环氧树脂(22- - - - - -24]。

超薄的部分街区面临第一次修剪和semithin部分提供在500纳米的厚度,以1%甲苯胺蓝染色,并通过光学显微镜检查,寻找所需的区域。后找到所需面积超薄部分(~ 70 nm厚的)削减超微切片机(ultracut)用玻璃刀的厚度(徕卡EMKMR2)金银界面颜色和拿起100目铜网格。部分是沾2%的铀酰乙酸水溶液为3分钟,然后用柠檬酸铅溶液(0.5%)5 - 10分钟。最终,样本在透射电子显微镜观察(蔡司EM900)和显微图在30000 x放大。我们试图获得均匀截面厚度的减少。

2.5。突触密度

解剖器突触密度估计的方法。八电子显微图来自三个不同的大脑区域(24显微图/大脑)的放大30000倍在80千伏蔡司EM900透射电子显微镜(三个“参考”飞机)。这里的地标用于识别正确的位置在每个部分通常由小的有髓纤维的横截面和集群的线粒体横截面。图像存储和分析一个观察者忽视组分配。

观察者清点所有的海马中突触部分和物理解剖器方法用来计算突触密度,又对突触的数量出现在参考部分,而不是查找部分计算()。

突触的数量在一个公正的计算框架的一个已知区域()(1620计算μ米²每个大脑在50000 x超薄部分)。再次,组织的解剖器体积()使用上面的公式计算,H是截面厚度(70海里)乘以数量的部分。突触密度,使用以下公式计算:(使用超薄的部分)。

2.6。突触超微结构

突触超微结构,包括突触后密度(厚的部分),厚度和曲率测量突触传播electromicroscopic方法(10]。

2.7。统计分析

数据使用SPSS软件进行了分析。单向方差分析被用于突触密度的比较。被认为是具有统计学意义。

3所示。结果

分析使用解剖器方法有显著提高意味着突触数量/μ米³海马体的吗啡治疗组(1.85突触μ米³)与安慰剂相比(0.8突触μ米³)和控制(0.67突触μ米³)组()。它反映了一个积极的重要的突触密度增大和吗啡消费之间的关系()。没有任何明显的安慰剂组与对照组之间的差异()。这里,吗啡组的95%置信区间,安慰剂,和对照组2.0930 - -1.6069,-0.6706(0.9293),(0.8209 - -0.5910),分别为(表1)。

3.1。之间的突触曲率的变化(SCZ)三组(吗啡,安慰剂组和对照组)(表2和数字1和2)

如表所示2在大鼠海马突触曲率分析,收到了吗啡显示显著增加凸形式的突触(87.5%)相比安慰剂(19.5%)和对照组(12.5%)()。凹的突触形式在吗啡组相比只有12.5%的突触的控制(45%),安慰剂组(39%)。

3.2。突触后的厚度变化之间的吗啡,安慰剂对照组

组的统计分析还揭示了一个重要的区别的厚度突触后密度。下表所示的厚度最小值和最大值的意思是吗啡组3和5.7 nm,分别(SD = 1.6)。这些结果相比安慰剂组和对照组显示厚度显著增加突触后密度()。见表3和数字1和2。

如图1,突触联系区曲率膜主要是凸吗啡组(见箭头人物1,2 (c),2 (d)相对于控制(见图)1和2(一个)(见图)和安慰剂组1和2 (b))。M表示线粒体。

如图2,突触后密度(PSD)厚吗啡组中(见箭头人物2 (c)和2 (d)相对于控制(见图)2(一个)(见图)和安慰剂组2 (b))。

4所示。讨论

我们目前研究的目的是确定慢性吗啡消费对突触数量的影响,突触曲率,河鼠海马突触的厚度。

分析我们目前的数据显示,慢性吗啡的消费有积极影响老鼠的海马中突触的数量。换句话说,吗啡在很长一段时间内的消费会导致显著增加突触的总数(突触密度)在大鼠海马CA1区。这些结果一致的结果和2007年Malenka,凯利2004年,和伯克和海曼2000和Vorel发表et al . 2001年发现10,16,20.,21]。

他们报告说,神经突触可塑性是至关重要的,广泛的环境刺激造成的。他们还指出,使用吗啡,环境刺激,长时间会导致行为的长期变化通过改变突触的结构,功能,相关的突触(突触可塑性)大脑回路(10]。阿尔坎塔拉等人也在2011年和Pattij等人在2009年显示吗啡引起动物行为变化。这些吗啡行为变化是由于高敏感的神经元对吗啡消费和数量的变化,突触的功能和结构4,25]。

人们认为,突触的结构和形态变化,生成新的突触,突触可塑性有主要作用在正常学习和记忆过程14]。这些发现立即表示,这些过程类似于联想学习和成瘾的早期发展至关重要。

在这项研究中,一个总体增加突触接触区曲率在海马的CA1区morphine-treated动物。根据梅德韦杰夫等人在2010年和康纳等人2006年,突触曲率是分类如下:凹,突触前突出终端到突触后按钮;凸,突触后突出按钮进入pre-synaptic终端;平的,没有任何可见的曲率(26,27]。

突触接触区曲率的增加在我们的工作主要是凸,突触后突出按钮进入pre-synaptic终端,在吗啡组相对于安慰剂组和对照组。这一发现与Agnihotri一致,铃木报告(27,28]。根据他们的说法,突触膜的曲率变化同样在正常发展为凸或凹,但是这种变化曲率突触膜在吗啡治疗组主要是凸的。这些表明,吗啡依赖可能会导致不寻常的改变突触后细胞骨架结构的接触区神经元树突棘的(29日]。

和我们的数据表明,突触后厚度变化吗啡治疗组与其他组(安慰剂对照组)。据报道,突触后密度厚度的变化有着密切的关系的改变蛋白质,细胞骨架,突触后网站的形态。根据文献,突触后密度(PSD)是指蛋白质成分的浓度在突触后的网站,包括信号受体,和支架蛋白;这些蛋白质突触信息(接收和转换30.,31日]。

根据报告,结论是突触后密度起着重要的作用在突触调控和可塑性32- - - - - -36]。它也被报道,这些蛋白质的水平由几个环境因素的强烈影响,如鸦片类毒品。例如,重复管理吗啡诱导显著变化在突触后蛋白质的水平32,36,37)的一个研究中,白痴et al . 200732)检查了突触膜的蛋白表达水平获得小鼠海马在吗啡管理使用ICAT技术。他们发现,慢性吗啡暴露诱导突触后的蛋白质含量的增加。指上述结果,突触的变化曲率(SCZ)之间的三组(吗啡,安慰剂组和对照组)很可能已经表明,长期食用鸦片可以显著改变功能,结构,和神经系统的形态学,所以很可能突触后蛋白质含量的增加可能导致突触后密度显著增加厚度的透射电子显微镜在我们的实验研究。结果表明,慢性吗啡消费起着主要的作用在大鼠超微结构的改变和突触可塑性。

承认

本研究支持的副校长Shahid Beheshti说医学院的研究,Shahid Beheshti医学院。作者想表达他们的感谢许多人的合作提供至关重要的信息使这项工作成为可能。

引用

1. a·i·莱施纳“以科学为基础的药物成瘾的观点及其治疗,”《美国医学协会杂志》上,卷282,不。14日,第1316 - 1314页,1999年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. r . a .明智的“成瘾成为大脑疾病,”神经元,26卷,不。1,即,2000页。视图:谷歌学术搜索
3. l .牛b·曹朱h . et al .,“体内受损的突触可塑性在幼年大鼠齿状回和空间记忆产前吗啡引起的曝光,“海马体,19卷,不。7,649 - 657年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. c·e·a . a .阿尔坎塔拉h . y . Lim弗洛伊德et al .,“可卡因和吗啡突触可塑性在伏隔核,“突触,卷65,不。4、309 - 320年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. w . Ovtscharoff Jr .) m·西格尔·m·戈尔丁et al .,“电子显微镜三维重建培养海马神经元的树突棘突触可塑性,”发育神经生物学,卷68,不。7,870 - 876年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. a . m .汤普森b . a .加高斯内尔导演j·j·瓦格纳,“增强长期势差的鼠海马可卡因接触后,“神经药理学,42卷,不。8,1039 - 1042年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. e . j .是个“总回想起记忆上瘾,”科学,卷292,不。5525年,第2267 - 2266页,2001年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. a·e·凯利和k . c . Berridge”自然奖赏:神经科学与成瘾药物,”神经科学杂志》上,22卷,不。9日,第3311 - 3306页,2002年。视图:谷歌学术搜索
9. b·j·埃维里特和m . e .狼”精神运动兴奋剂成瘾:神经系统的角度来看,“神经科学杂志》上,22卷,不。9日,第3320 - 3312页,2002年。视图:谷歌学术搜索
10. j . a .结果和r . c . Malenka突触可塑性和上瘾,”自然评论。神经科学,8卷,不。11日,第858 - 844页,2007年。视图:谷歌学术搜索
11. a . j . Eisch m·巴罗特c . a . Schad d . w .自我,和e . j .是个“鸦片抑制成年大鼠海马神经发生,”美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷97,不。13日,7579 - 7584年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. a·平托m .养家糊口,s . r . Sesack”预测丘脑室旁核的大鼠前额叶皮层和伏隔核壳:与多巴胺传入纤维超微结构特征和空间关系,“比较神经病学杂志》,卷459,不。2、142 - 155年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. p·安德森和a . Figenschou Soleng”,长期势差和空间训练都是与新兴奋性突触的一代,”大脑研究评论,26卷,不。2 - 3、353 - 359年,1998页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. 大肠Grzęda和r . j . Wiśniewska“求同存异门冬氨酸的影响大鼠的空间学习4和12周糖尿病,”Acta Neurobiologiae Experimentalis,卷68,不。3、398 - 406年,2008页。视图:谷歌学术搜索
15. m . Sazdanovićp . Sazdanovići Zivanović-Macuzićet al .,“人类伏隔核的神经元,Vojnosanitetski Pregled,卷68,不。8,655 - 660年,2011页。视图:谷歌学术搜索
16. r . j . s . r . Vorel发表x Liu海耶斯,j·a·斯佩克特和e·l·加德纳”复发cocaine-seeking海马θ破裂刺激后,“科学,卷292,不。5519年,第1178 - 1175页,2001年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. M.-B。莫泽,m . Trommald p·安德森,“增加树突棘密度对海马CA1锥体细胞在成年大鼠空间学习后建议新突触的形成,“美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷91,不。26日,第12675 - 12673页,1994年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. c . Perez-Cruz m·w·诺尔特·m·m·范Gaalen et al .,“减少脊柱CA1锥体神经元的密度在特定区域在两个转基因小鼠模型的阿尔茨海默氏症,”神经科学杂志》上没有,卷。31日。10日,3926 - 3934年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. l . Pu G.-B。包,N.-J。徐、l . Ma和g .贝聿铭“海马长期势差是减少慢性鸦片治疗可以恢复,他们再次暴露在鸦片,”神经科学杂志》上,22卷,不。5,1914 - 1921年,2002页。视图:谷歌学术搜索
20. j·d·伯克和s e·海曼”上瘾,多巴胺,和记忆的分子机制”神经元,25卷,不。3、515 - 532年,2000页。视图:谷歌学术搜索
21. a·e·凯利,“记忆和成瘾:共同的神经回路和分子机制,“神经元,44卷,不。1,第179 - 161页,2004。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. h . Baharvand a . Piryaei r . Rohani a . Taei m . h . Heidari对伊朗伊斯兰共和国通讯社表示,和a . Hosseini”发展中老鼠胚胎干细胞超微结构的比较,在vivo-derived心肌细胞,”细胞生物学国际,30卷,不。10日,800 - 807年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. g . Paxinos和c·沃森,大鼠大脑Stereotaxi坐标、学术出版社,第二版,1986年版。
24. j。j Bozzola和l·d·罗素电子显微镜。生物学家的原则和技术,琼斯和巴特利特,第二版,1999年版。
25. t . Pattij d . Schetters m·c·w·詹森j . Wiskerke和a . n . m . Schoffelmeer“急性吗啡对不同形式的冲动行为的影响在老鼠,”精神药理学,卷205,不。3、489 - 502年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
26. b s康纳·t·j·威廉姆斯。阿姆斯特朗,t . l .小t . l . Ivanco和a·c·w·周,“长期势差与大鼠皮层突触超微结构的变化,“突触卷,59号6,378 - 382年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
27. n . i梅德韦杰夫诉波波夫,g . Dallerac et al .,“改变突触曲率在诱导后的齿状回长期势差,长期抑郁,与n -甲基- d受体拮抗剂CPP和治疗,”神经科学,卷171,不。2、390 - 397年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
28. t·铃木“突触后密度相关蛋白质表达和突触可塑性的调制,”日本精神药理学杂志》上,16卷,不。2,53-58,1996页。视图:谷歌学术搜索
29. b·w·e·c·米勒,l . Zhang dum et al .,“微分调节树突棘的药物引起的结构和功能可塑性,”分子药理学,卷82,不。2、333 - 343年,2012页。视图:谷歌学术搜索
30. d·m·j·j·Peng Kim Cheng d . m . Duong s . p . Gygi和m .盛,“鼠前脑突触后密度的半定量的蛋白质组分析分数通过质谱分析,“《生物化学》杂志上,卷279,不。20日,第21011 - 21003页,2004年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
31. b . a .约旦,b . d . Fernholz m . Boussac et al .,“识别和验证的小说啮齿动物蛋白质,突触后密度”分子和细胞蛋白质组学,3卷,不。9日,第871 - 857页,2004年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
32. j . a .白痴n . s . Abul-Husn r . Rozenfeld g . Dolios r . Wang和洛杉矶井斜,“吗啡政府改变了海马突触后密度的蛋白质:关注内吞作用的蛋白质,蛋白质组学研究”分子和细胞蛋白质组学》第六卷,没有。1,29-42,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
33. t .山”,突触后致密物的分子成分和phosphorylation-dependent监管,”质谱分析评论,21卷,不。4、266 - 286年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
34. k·w·李,m . p . Hornshaw r·c·范德·肖尔et al .,”老鼠大脑突触后密度的蛋白质组学分析:影响不同蛋白质的官能团为一体的突触生理学、”《生物化学》杂志上,卷279,不。2、987 - 1002年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
35. 王黄g .菲利普斯j . y . et al .,“突触前粒子网络:超微结构、成分、解散,和调整,”神经元,32卷,不。1,第77 - 63页,2001。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
36. k·w·李,c·r·吉梅内斯·r·c·范德·肖尔·m·p·Hornshaw a . n . m . Schoffelmeer和a . b . Smit“间歇性吗啡管理改变蛋白表达在大鼠伏隔核,“蛋白质组学》第六卷,没有。6,2003 - 2008年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
37. l . Prokai公元Zharikova, s·m·史蒂文斯Jr .)”的影响慢性吗啡暴露在突触质膜subproteome老鼠:蛋白质定量分析研究基于isotope-coded亲和标签和液相色谱/质谱分析,“质谱学报,40卷,不。2、169 - 175年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2013年穆罕默德·哈桑Heidari对伊朗伊斯兰共和国通讯社表示et al。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。