1、前額葉皮層(Prefrontal cortex)在邏輯推理、行為抑制、靈活性學(xué)習(xí)、工作記憶以及注意力調(diào)節(jié)等腦的高級功能中起重要作用。該部位的損傷與精神分裂癥、帕金森病、注意力損傷多動癥等許多神經(jīng)、精神以及心理疾病有關(guān)。N-甲基-D-天門冬氨酸受體(N-methyl-D-aspatate receptor, NMDAR)是一類興奮性氨基酸受體，對神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和生理功能具有重要作用。NMDA受體是由NR1、NR2(A，B，C，D)和NR3(

2、A，B)亞基構(gòu)成的異聚性復(fù)合體，NR1是腦內(nèi)NMDA受體共有的亞基，NR2亞基的不同組成是影響其功能的決定因素。同海馬區(qū)相似，前額葉區(qū)NMDA受體主要由NR1、NR2A和NR2B亞基組成，但關(guān)于NMDA受體及亞基在前額葉區(qū)突觸可塑性及相關(guān)神經(jīng)功能中作用的研究卻較少。藥理學(xué)研究表明：前額葉腦區(qū)注射NMDA受體拮抗劑phencyclidine( PCP)，可以誘導(dǎo)小鼠精神分裂癥樣行為，并造成相關(guān)工作記憶的損傷；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，幼年期開始慢性

3、腹腔注射PCP，有精神分裂樣行為表現(xiàn)，并且前額葉區(qū)突觸膜上和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)NR2A亞基的表達(dá)量增加，。由此推測NR2A亞基在前額葉相關(guān)認(rèn)知功能中具有重要作用并與精神分裂癥有密切關(guān)系。來自NR2A亞基敲除小鼠的研究顯示，小鼠工作記憶受損，海馬長時程增強(qiáng)（long-term potential，LTP）減弱，并表現(xiàn)出焦慮樣行為。那么，NR2A亞基過量表達(dá)，前額葉突觸可塑性會發(fā)生哪些改變?前額葉腦區(qū)相關(guān)功能會有哪些變化?我們采用NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠，

4、將分子生物學(xué)、免疫組織化學(xué)、離體腦片電生理技術(shù)與整體行為學(xué)技術(shù)相結(jié)合，從分子、細(xì)胞突觸和整體不同水平研究NR2A亞基在前額葉區(qū)過量表達(dá)對于小鼠前額葉突觸可塑性和前額葉相關(guān)功能的影響。
　　 ㈠NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉區(qū)NR2A表達(dá)的研究。NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠是采用α鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ（α CaM-Kinase-Ⅱ）作為啟動子創(chuàng)建的。我們通過Realtime-PCR、Western-blot、免疫組化等技術(shù)分別從RNA和蛋白水

5、平上檢測3月齡轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉區(qū)NR2A的表達(dá)及分布狀況。⑴Realtime-PCR結(jié)果顯示：轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉區(qū)NR2A的RNA表達(dá)量約為同窩對照組小鼠的2.7倍，而NR1、NR2B表達(dá)則無明顯變化：⑵Westem-blot結(jié)果顯示：轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉腦區(qū)NR2A亞基的蛋白表達(dá)量約為同窩對照組小鼠的1.54倍，而NR1、NR2B表達(dá)則無明顯變化；⑶免疫組化的實驗證實：NR2A亞基確實在前額葉腦區(qū)過量表達(dá)。以上數(shù)據(jù)表明，NR2A亞基在NR2

6、A轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉腦區(qū)過量表達(dá)。
　　 ㈡NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉區(qū)突觸可塑性的研究。NMDA受體是電壓和配體雙重門控離子通道受體，在中樞神經(jīng)突觸可塑性中起著重要作用。長時程增強(qiáng)(Long-term potentiation， LTP)和長時程抑制（Long-term depression， LTD）作為突觸可塑性的兩種主要形式，被廣泛研究。⑴前額葉區(qū)基本突觸傳遞的研究：記錄NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠與同窩對照小鼠前額葉區(qū)興奮性突觸后電

7、位(Field excited postsynaptic potential，EPSP)的刺激強(qiáng)度-反應(yīng)曲線（Input-output curve）和雙脈沖抑制反應(yīng)(Paired pulsedepression，PPD)。與同窩對照組小鼠相比，NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉區(qū)的基本突觸傳遞無明顯變化，數(shù)據(jù)提示NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉區(qū)突觸前神經(jīng)元遞質(zhì)釋放和突觸后AMPA受體(Amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-

8、4-propionic acid Receptor,AMPAR)功能無顯著改變。⑵前額葉區(qū)LTP/LTD的研究：采用強(qiáng)直刺激和theta-burst刺激，誘導(dǎo)兩組小鼠前額葉區(qū)LTP。結(jié)果顯示，NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠LTP顯著小于同窩對照小鼠。此外，我們采用不同低頻刺激，在兩組小鼠前額葉誘導(dǎo)LTD。與同窩對照組小鼠相比，NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉區(qū)LTD明顯受損。使用NR2A亞基的拮抗劑NVP-AAM077，轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉區(qū)LTD損傷被逆轉(zhuǎn)。

9、結(jié)果提示NR2A亞基過量表達(dá)損害了NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉區(qū)LTP和LTD的誘導(dǎo)。由此我們推測，NR2A亞基過量表達(dá)，可能縮短了NMDA受體通道開放時間，減少了NMDA受體通道轉(zhuǎn)運Ca2+離子量，使得前額葉腦區(qū)NMDA受體功能減弱，從而導(dǎo)致NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉腦區(qū)雙向長時程突觸可塑性減弱。
　　 ㈢NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠精神分裂癥樣行為的研究。采用開場實驗(Open field)、前脈沖抑制(Pre-pulse inhibiti

10、on，PPI)、居留者-入侵者測試(Resident-intruder test)、筑窩實驗(Nest building test)等行為學(xué)實驗，研究NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠是否有精神分裂癥樣行為表現(xiàn)。結(jié)果顯示：NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠基本活動量無顯著變化，但是刻板運動的總時間有所增加；與同窩對照組小鼠相比，NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠PPI受損、社會性探索時間減少，而且逃避行為增多、筑窩意識淡漠。以上數(shù)據(jù)提示，NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠感覺門控功能異常，并出現(xiàn)社交

11、退縮、筑窩意識淡漠等社會性行為異常，表現(xiàn)出精神分裂癥樣的陰性癥狀，使用非典型抗精神藥物clozapine則可以部分逆轉(zhuǎn)相關(guān)損傷。實驗表明NR2A亞基過量表達(dá)可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因小鼠產(chǎn)生精神分裂癥樣行為。
　　 ㈣NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠認(rèn)知功能的研究。NR2A亞基主要在前腦表達(dá)，對于學(xué)習(xí)記憶有重要作用。NR2A亞基敲除小鼠空間工作記憶受損，那么NR2A亞基上調(diào)，小鼠認(rèn)知能力會有哪些變化呢?本課題采用以下行為學(xué)實驗對NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠學(xué)習(xí)記憶

12、能力進(jìn)行了研究。⑴在新異物體識別任務(wù)中，NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠探究新物體的時間顯著少于同窩對照組小鼠，數(shù)據(jù)提示NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠識別記憶受損；⑵在T迷宮實驗中，NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠準(zhǔn)確率低于同窩對照小鼠，表明NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉腦區(qū)相關(guān)工作記憶明顯受損，這一結(jié)果與水迷宮工作記憶測試的數(shù)據(jù)一致；⑶在水迷宮反向?qū)W習(xí)實驗中，盡管兩組小鼠對于隱藏平臺的初次記憶相當(dāng)，但是在反向?qū)W習(xí)中，NR2A轉(zhuǎn)基因找到隱藏平臺的時間顯著增加，表明NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠

13、反向?qū)W習(xí)記憶能力明顯受損，靈活性學(xué)習(xí)能力降低；⑷在條件性味覺厭惡測試實驗中，NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠飲用糖水比率高于同窩對照小鼠；在條件性恐懼記憶測試中，NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠的恐懼反應(yīng)程度較低，表明NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠聯(lián)合性學(xué)習(xí)記憶能力受損。以上數(shù)據(jù)提示：前額葉區(qū)NR2A亞基的過量表達(dá)，使NR2A轉(zhuǎn)基因小鼠前額葉相關(guān)的識別記憶、工作記憶、反向?qū)W習(xí)和聯(lián)合性學(xué)習(xí)能力受損。通過以上結(jié)果，得出如下結(jié)論：前額葉區(qū)NR2A亞基的過量表達(dá)，可能是通過改變NMD