衰老小鼠小脑颗粒细胞膜膜电位和动作电位改变

作者:熊杰;徐艳霞;成亮 刊名:武警医学 上传者:王小翼

【摘要】目的研究正常衰老小鼠小脑颗粒细胞膜膜电位及诱发动作电位的变化情况。方法老年(20~24月龄)和青年(3~4月龄)C57/BL6小鼠,以振荡切片法制备小脑脑切片作为观测对象,运用全细胞记录的电生理方法测定脑片上小脑颗粒细胞膜膜电位和诱发动作电位,并进行比较。结果在无任何刺激的静息条件下,衰老小鼠的小脑颗粒细胞能够维持其细胞膜电位的稳定;对于衰老神经元,诱导产生动作电位所需的内向电流降低,同时动作电位的时程延长。结论衰老虽然不影响神经元在静息条件下的状态,但影响神经元的动作电位以及其后的恢复程度:衰老神经元更容易丧失其膜电位。

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随着全球老龄化人口的日益增加,人们对衰老过程的研究也日益深入。目前认为,衰老是一种不可避免的生理性神经退行性改变,神经元功能的降低和数量的减少是其主要特征[1,2]。研究表明[3,4]衰老导致神经元线粒体膜电位和功能降低,进而引起神经元在应激状态下离子平衡被打破,造成衰老神经元的反应性和信号传导紊乱。由于在一定程度上衰老神经元功能的降低具有某种可逆性,因而更成为人们关注的焦点。细胞膜电位和动作电位作为神经元的基本功能指标,对维持神经元的稳定和冲动信号的传导有着重要意义。目前,国内多数采用培养神经细胞进行电生理研究,与正常人体衰老过程有一定差距。我们用最接近生理状态的正常衰老C57BL/6小鼠小脑切片作为研究对象,对衰老过程中小脑颗粒细胞膜膜电位和动作电位的变化进行了比较。1材料和方法1.1小脑切片的制备C57BL/6小鼠,34月龄和2024月龄,购于B&KInternational(Hull,UK)。动物脱颈椎处死后于冰上快速取出完整小脑,用防水胶粘于振荡切片机(Campdenlnstruments,Loughborough,UK)切片台上,加入0aCSF缓冲液,组成(mM):KCl4.7,CaCl22.5,NaHCO325,KH2P041.2,MgSO41.2,glucosell,pH7.4,没过脑组织,并持续通入95%O2/5%CO2的混合气。选用高速振荡模式(第10级)手动进行矢状切片,厚度为250m。切片结束后将脑片转移至室温aCSF中1h以恢复细胞功能,同时持续通入混合气[3]。1.2全细胞膜片钳记录将所需脑片转移至特制培养皿中,以同样的aCSF进行灌流,用微动泵控制灌流速度为1.5ml/min。应用微电极拉制仪(PG-10,日本Narishige公司)将毛细管拉制成尖端开口约2m的微电极,经抛光处理(MF-830,日本Narishige公司)后注入电极内液,组成(mM):CsCl140,HEPES10,EGTA10,Na2ATP2,pH7.4,使微电极总电阻为24M。用膜片钳放大器(Axoclamp2B,Axonlnstrument,USA)常法进行全细胞记录[5]。每组取6只小鼠,每只小鼠对30个小脑颗粒细胞进行记录。采样频率10kHz,低通滤波为1kHz。数据采集和数据处理系统为pClamp8.0软件包(Axonlnstrument,USA)。1.3统计学处理所有试验数据均以xs表示,采用t检验进行显著性比较。图1青年组(A)和老年组(B)C57BL/6小鼠脑片上小脑颗粒细胞的典型动作电位。青年组的动作电位诱导电流为0.4nA,老年组为0.2nA。图2青年组和老年组C57BL/6小鼠脑片上小脑颗粒细胞的V曲线(n=30)。2结果2.1膜电位的变化在小鼠的小脑颗粒细胞上未观察到细胞膜电位的明显变化;虽然衰老小鼠小脑颗粒细胞膜电位略有下降,但没有统计学意义[34月龄和2024月龄小鼠的小脑颗粒细胞膜电位分别为-(70.626.87)和-(64.914.45)mV,P>0.05]。电压钳分析也得到相同的结果,青年组和老年组小鼠小脑颗粒细胞的膜电位没有显著差异(详见2.3V-Clamp分析)。2.2动作电位的变化通过微电极将细胞膜电压钳制在-80mV,给予一系列增幅为0.05nA的电流,范围从0到0.40nA,持续时间为20ms(1-Clamp)。将细胞出现动作电位时给予的电流记为动作电位诱导电流(IAP),一次完整动作电位的持续时间记为TAp。结果发现,与正常青年小鼠相比,衰老小鼠的IAp由(0.240.11)nA降至(0.140.06

参考文献

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