新生大鼠脊髓背角胶状质神经元的电生理学和形态学特性

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81260175
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    48.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0903.感觉障碍、疼痛与镇痛
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Preterm and term neonates are exposed to repeated invasive procedures in the neonatal intensive care unit (NICU) which are frequently accompanied by local inflammation and tissue damage lasting for several hours to days. Multiple evidence indicates that nociceptive circuitry is both established and functional during late gestation, and that premature infants are indeed capable of mounting developmentally specific and distinct responses to noxious stimuli. Recent advances in neurobiology and clinical medicine have suggested that the consequences of repetitive or prolonged pain in the neonatal period include long-term changes in pain sensitivity and pain processing and may be associated with a variety of neurodevelopment, behavioral, and cognitive deficits that manifest in later childhood. Although newborns are more sensitive to pain than older infants, children, and adults, little is known about the neural circuitry of the spinal superficial dorsal horn (SDH) (lamina Ⅱ) and relationships between the electrophysiological and morphological properties of newborn individual substantia gelatinosa (SG) neuron. To identify the correlations between morphology and electrophysiological characteristics of the SG neurons, we perform tight-seal, whole-cell recordings with pipette microelectrodes filled with neurobiotin in horizontal slices from neonatal rat spinal cord to establish electrophysiological characteristics and to label the studied neurons. Voltage-clamp recordings are used to characterize some passive membrane properties such as resting membrane potential, membrane resistance, membrane capacitance, membrane time constant and spontaneous postsynaptic currents and current-voltage relationships. Current-clamp recordings are used to characterize active membrane properties such as action potential (AP) threshold, AP height, patterns of discharge to depolarizing pulses. We further compare the relationship among the transmitter phenotype, morphology and electrophysiological properties to categorize the SG neurons according to neurotransmitter content, location and size of the somata, the dendritic and axonal pattern of arborization, spontaneous synaptic potentials, pattern of discharge and current-voltage relationships. These information is important for understanding how injury affects nociceptive processing during early development and helping us to determine the short- and long-term goals of analgesia and sedation to newborn babies.
新生儿重症监护病房的新生儿生后反复经历动静脉穿刺、气管插管等致痛性操作,伴持续数小时至数日的局部炎症及组织损伤。近年国内外研究表明,新生儿的痛觉传导系统在解剖学和功能方面在孕晚期就均已完备,即使是未成熟儿对伤害性刺激亦具有痛感知的能力。生后早期的反复疼痛刺激可造成如心率加快、颅内压波动等近期和焦虑、注意力不集中等远期不良影响。尽管新生儿对疼痛较年长儿敏感,但机体处理伤害性信息的初级中枢- - 脊髓背角胶状质神经元(Ⅱ层)的电生理学和形态学及功能之间的关联目前尚不清楚。本研究应用全细胞膜片钳记录新生大鼠脊髓切片胶状质神经元膜内在特性,同时在电极内液加入生物素以标记所记录的神经元形态,并根据动作电位的类型、胞体及主要树突支的走向、尺寸及轴突终扣内所含神经递质进行分类,揭示胶状质神经元内在结构与功能之间的关系,为研究安全有效的减轻新生儿疼痛的干预方法,降低神经系统近期和远期的不良影响提供理论依据。

结项摘要

不同年龄阶段的人群对疼痛具有不同程度的反应,可能与疼痛调控的初级中枢,即脊髓背角II层(SG)的神经发育有关。为揭示不同发育阶段的SG神经元的形态学和电生理学特征,我们结合了全细胞膜片钳和免疫荧光技术,将染料通过玻璃微电极注入单个SG神经元,全细胞膜片钳记录神经元的电生理学特征后,常规固定,共聚焦显微镜下观察其形态,并进一步分析SG神经元形态特征与电生理学特征之间的关系。我们发现:1、新生和幼年大鼠SG区中vertical类神经元所占比例最高,其胞体多位于背角lamina II的浅层和中间层;相反,islet类神经元所占比例最少,其胞体在浅层、深层和中间层均有分布;2、islet神经元的比例随着年龄的增长逐渐增加,而vertical和radial神经元的比例随着年龄的增长却出现下降的趋势;3、不同放电模式的SG神经元的主动和被动膜特性各异,其中Tonic放电的神经元在新生和幼年大鼠所占比例均最高,而Gap-firing和Phasic-bursting放电的神经元所占比例最低。在新生大鼠中,Delay放电的神经元膜电容(Cm)最大;而在幼年大鼠中,Tonic放电的神经元Cm最大;4、Tonic放电神经元的比例随着年龄的增长逐渐降低,而Reluctant放电模式为成年大鼠特有。随着年龄增长,阈下电流IA、Ih、IT的比例均不同程度增加。由于以往的研究中认为islet神经元主要为抑制性神经元,而vertical和radial神经元主要为兴奋性神经元,因此我们的研究结果提示,随着年龄发育,大鼠脊髓背角浅层神经元的γ-氨基丁酸和/或甘氨酸能抑制性中间神经元的比例逐渐升高,而谷氨酸能兴奋性中间神经元的比例逐渐下降。这种在发育过程中由兴奋性神经元占主导到抑制性神经元占主导的现象对进一步深入研究其机制提供了科学基础,对临床上寻找疼痛治疗的新途径具有重要的科学意义。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
神经元去极化反跳现象的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国病理生理杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李凌超;朱梦叶;张达颖;柳涛
  • 通讯作者:
    柳涛
米诺环素抑制大鼠脊髓背角胶状质神经元的超极化激活电流
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    南方医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭斯聪;李凌超;张达颖;柳涛
  • 通讯作者:
    柳涛
Lidocaine Inhibits HCN Currents in Rat Spinal Substantia Gelatinosa Neurons
利多卡因抑制大鼠脊髓胶质神经元中的 HCN 电流
  • DOI:
    10.1213/ane.0000000000001140
  • 发表时间:
    2016-04
  • 期刊:
    Anesthesia and Analgesia
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Hu T;Liu N;Lv M;Ma L;Peng H;Peng S;Liu T
  • 通讯作者:
    Liu T
Minocycline inhibits hyperpolarization-activated currents in rat substantia gelatinosa neurons
米诺环素抑制大鼠胶质神经元超极化激活电流
  • DOI:
    10.1016/j.neuropharm.2015.03.001
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Neuropharmacology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Daying Zhang;Mengye Zhu;Shiwen Luo;Tao Liu
  • 通讯作者:
    Tao Liu
米诺环素治疗神经病理性疼痛作用机制的进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国疼痛医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱梦叶;柳涛;张达颖
  • 通讯作者:
    张达颖

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其他文献

オピオイドによるカエル坐骨神経の複合活動電位抑制と構造活性連関
阿片类药物对青蛙坐骨神经的复合动作电位抑制及构效关系
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  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    水田恒太郎;藤田亜美;香月亮;柳涛;朴蓮花;岳海源;友廣大輔;中塚映政;熊本栄一
  • 通讯作者:
    熊本栄一
植物由来の生理活性物質によるラット脊髄後角ニューロンへの自発性グルタミン酸放出促進-TRPチャネルの関与
植物来源的生物活性物质促进大鼠脊髓背角神经元自发释放谷氨酸 - TRP 通道的参与
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊本栄一;藤田亜美;岳海源;井上将成;楊柳;蒋昌宇;徐年香;柳涛;水田恒太郎;川崎弘貴;松下晋大
  • 通讯作者:
    松下晋大
清肝活血方及其拆方对酒精性肝病大鼠CD14、TLR_4表达的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    世界华人消化杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑培永;季光;吴涛;邢练军;柳涛
  • 通讯作者:
    柳涛
米诺环素缓解大鼠炎性痛的脊髓机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中华医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    户雪雪;彭慧浈;程小娥;冯小金;马龙先;蒋昌宇;柳涛
  • 通讯作者:
    柳涛
超极化激活环核苷酸门控阳离子通道亚型在大鼠脊髓背角浅层的特异性表达
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-4718.2020.05.009
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国病理生理杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄姣艳;程小娥;马龙先;张达颖;蒋昌宇;柳涛
  • 通讯作者:
    柳涛

其他文献

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柳涛的其他基金

外侧缰核T型钙通道在慢性疼痛伴发抑郁中的作用及机制
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    2020
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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