海马突触可塑性与异常记忆

5-羟色胺(5-HT)是中枢神经系统内非常重要的神经递质，广泛参与各种行为和生理过程。5-羟色胺功能低下可导致多种精神类疾病尤其是焦虑、抑郁和创伤后应激障碍等，而这些疾病都伴有学习和记忆的障碍；海马是参与学习记忆的重要脑区。海马接受5-HT神经元的直接投射且富含5-HT受体，因而海马也可以通过5-HT系统调控焦虑、抑郁及学习记忆。海马突触可塑性是学习记忆的细胞分子机制，是学习记忆的基础。我们条件性敲除转录因子Lmx1b得到中枢5-HT缺失小鼠，利用该小鼠进行中枢神经系统5-HT功能的研究。我们发现该小鼠的脑结构和运动能力正常；水迷宫空间学习能力正常，但空间记忆受损；焦虑水平降低，但是环境恐惧学习和记忆能力增强，增强的恐惧记忆能被外源给予的5-HT逆转；在中枢5-HT缺失小鼠中，应激对海马可塑性的作用即损伤LTP易化LTD消失，外源给予5-HT可以恢复应激的效果。这些结果提示应激导致海马LTP损伤可能是保护机制，缺乏这种保护机制可能导致恐惧记忆相关的创伤后应激障碍(PTSD)的易感。成瘾的核心特征是对药物的强迫性渴求和复吸。成瘾与学习记忆有很多共同的脑区和分子通路，它可能通过篡夺正常生理神经通路而产生比正常生理反应更强烈的可塑性，形成有害的异常记忆。以前的报道证实海马的兴奋性突触可塑性在成瘾过程中的适应性改变可能是成瘾的机制；但是成瘾涉及复杂的生物机制，因而不可能仅是兴奋性突触可塑性的贡献。我们研究了5-HT系统和抑制性系统（主要是GABA能系统）在成瘾中的贡献。利用中枢5-HT缺失小鼠，我们发现5-HT缺失小鼠的吗啡显著地易化了5-HT CKO的海马LTP，同时也导致成瘾行为持续不消退；5-HT和5-HT1a受体激动剂能逆转此现象。这提示毒品成瘾可能导致中枢5-HT缺失，进而增强海马LTP，使毒品相关记忆牢固不消退。GABA能系统是中枢神经系统最重要的抑制性系统，我们研究发现一次吗啡对内源性大麻受体（CB1R）依赖的抑制性突触的长时程抑制（Inhibitory long-term depression，I-LTD）没有影响，成瘾后I-LTD抑制，而吗啡成瘾后戒断导致了内源性大麻受体(CB1R)和L-型钙通道(LTCC)依赖的GABA能LTD (I-LTD)，使I-LTD增大了一倍，提示在吗啡成瘾阶段过程中，有组合突触可塑性发生，进而增强了突触可塑性的调控范围。 本论文是对中枢5-HT系统对海马兴奋性突触可塑性在焦虑、应激、成瘾等异常记忆中的调节作用以及海马抑制性系统在成瘾和戒断中的贡献进行研究，表明恐惧记忆和毒品成瘾记忆存在许多共同的细胞分子机理，对今后治疗焦虑、创伤后应激障碍和成瘾提供了新的思路。