光遺傳操控D2-MSNs揭示跑臺訓練改善帕金森病小鼠運動行為障礙的可能機制

劉曉莉 張丹昱 趙剛 喬德才

北京師范大學體育與運動學院（北京100875）

紋狀體（striatum，Str）是接受運動皮質信息傳入，參與基底神經節直接/間接通路運動調節的重要核團。該核團約95%的投射神經元是γ-氨基丁酸（γaminobutyric acid，GABA）能中等多棘神經元（medium spiny neurons，MSNs），根據其細胞膜上表達不同多巴胺（dopamine，DA）受體亞型分為多巴胺Ⅰ型受體（D1DR）的MSNs（D1-MSNs）和多巴胺Ⅱ型受體（D2DR）的MSNs（D2-MSNs）；激活D1DR，興奮直接通路，易化運動；激活D2DR，興奮間接通路，抑制運動的發起及多余動作的產生；直接與間接通路協同配合共同完成運動信息整合、處理、優化，精確調節運動行為的執行[1]。近些年來，有研究采用光遺傳學技術（optogenetics），通過光刺激興奮性（channelrhodopsin-2，ChR2）或抑制性（halorhodopsin，NpHR）光敏感蛋白，實現對MSNs 特定神經元精確控制[2]，成功誘導并緩解了震顫等帕金森病（Parkinson's disease，PD）癥狀[3]。本實驗室前期研究證實，運動具有明顯改善PD模型大鼠行為功能障礙的效果[4]，并推測其可能機制與運動促進紋狀體MSNs 的功能可塑性有關，主要作用靶點是D2-MSNs[5]。本研究采用光遺傳學技術靶向操控紋狀體D2-MSNs，觀察PD模型小鼠自主活動行為的變化，為進一步揭示D2-MSNs在改善PD動物運動行為障礙中的作用提供實驗依據。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與分組

實驗動物為雄性轉基因小鼠（D2-Cre小鼠，特異性表達多巴胺Ⅱ型受體重組酶，體重18～25 g，由北京師范大學認知神經科學與學習國家重點實驗室提供），分籠飼養，自由飲食飲水，動物房12 h 光照和12 h 黑暗交替，溫度與濕度保持恒定。實驗過程按實驗動物使用3R原則給予人道主義關懷。正式實驗前先進行1周……