Rap1对恐惧学习与消退的影响及机制研究

Rap1对恐惧学习与消退的影响及机制研究

论文摘要

Rap1(Ras related protein 1,Ras相关蛋白1)分属小G蛋白Ras超家族,其作为一种重要的分子开关,广泛表达在各类组织中,参与调控细胞的黏连、极性及增殖等。在神经细胞中,Rap1会影响细胞的兴奋性、AMPA受体的上下膜及突触可塑性。然而,对于Rap1在学习和记忆等脑的高级功能上所发挥的作用还知之甚少。恐惧学习指大脑通过联合学习将危险因素与环境中的中性信息相关联,使动物在面对具有潜在危险的“中性”信息时能做出适当的恐惧反应以避免或降低自身受到伤害,这对动物的生存具有十分重要的意义。早期研究发现,前脑限制性rap1a/rap1b双基因敲除会增强皮层-杏仁核通路的基础谷氨酸能突触传递,使小鼠的恐惧学习受到损害。然而,以上研究并没有区分Rap1的两个亚型——Rap1A和Rap1B。为阐明不同亚型Rap1在恐惧学习中的角色,本研究通过培育前脑限制性rap1a/rap1b双基因敲除、rap1a及rap1b单基因敲除小鼠,并对以上小鼠的恐惧学习研究发现:rap1a/rap1b双基因敲除小鼠与rap1b单基因敲除小鼠的恐惧记忆受到显著损害,且Pulldown定量检测发现恐惧学习也能激活mPFC的Rap1。接着,c-Fos染色和电生理的结果均表明恐惧学习后小鼠内侧前额叶皮层(medial preforontal cortex,mPFC)的前边缘皮层(prelimbic cortex,PL)的活动被显著抑制。这说明是Rap1中的Rap1B亚型介导了Rap1对恐惧学习的影响,同时也提示其是通过调控mPFC的活动影响恐惧学习。与此同时,本研究探讨了Rap1对恐惧消退的影响。恐惧消退指生物体在恐惧学习后,将其反复只暴露在条件性刺激下,使其恐惧反应逐渐降低的过程。本研究发现前脑限制性rap1a/rap1b双基因敲除能促进小鼠恐惧消退记忆的习得,并不影响消退记忆的巩固和提取。接着,c-Fos染色和电生理的结果均显示前脑限制性rap1a/rap1b双基因敲除在恐惧消退训练后显著增强了之前被抑制的PL活动。最后,本研究发现局部敲除mPFC的rap1a/rap1b可使小鼠出现与前脑限制性敲除一致的恐惧学习和消退表型;而在前脑限制性rap1a/rap1b双基因敲除小鼠的mPFC重表达rap1a/rap1b,受影响的恐惧学习与消退表型得以翻转。这充分表明Rap1是通过调控mPFC的活动影响小鼠的恐惧学习与消退。综上所述:(1)Rap1对恐惧学习的影响主要由Rap1B介导;(2)Rap1也会影响恐惧消退的习得过程;(3)Rap1通过调控mPFC的活动影响恐惧学习与消退。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 中英文缩略词表
  • 第1章 引言
  •   1.1 恐惧学习与消退
  •     1.1.2 与恐惧学习与消退相关的脑区
  •       1.1.2.1 杏仁核
  •       1.1.2.2 内侧前额叶皮层
  •   1.2 Rap1 概况
  •   1.3 提出问题
  • 第2章 Rap1 不同亚型对恐惧学习的影响
  •   2.1 实验动物
  •     2.1.1 实验动物的获取及繁殖
  •     2.1.2 实验动物的饲养
  •   2.2 实验仪器及耗材
  •     2.2.1 实验仪器
  •     2.2.2 实验耗材
  •   2.3 实验试剂及配置方法
  •     2.3.1 实验试剂
  •     2.3.2 配制方法
  •   2.4 实验方法
  •     2.4.1 全基因组DNA提取
  •     2.4.2 基因型鉴定
  •     2.4.4 荧光定量PCR
  •     2.4.5 脑组织总蛋白提取
  •     2.4.6 蛋白浓度测定
  •     2.4.7 SDS-PAGE
  •     2.4.8 Western Blot
  •     2.4.9 旷场实验
  •     2.4.10 十字高架迷宫实验
  •     2.4.11 声音介导的条件性恐惧学习实验
  •     2.4.12 免疫组织化学染色:c-Fos阳性神经元定量分析
  •   2.5 结果
  •     2.5.1 前脑限制性rap1a/rap1b双基因敲除的效果验证
  •     2.5.2 前脑限制性rap1a/rap1b双基因敲除对小鼠表观生理特征的影响
  •     2.5.3 前脑限制性rap1a和(或)rap1b敲除对基础焦虑样行为的影响
  •     2.5.4 前脑限制性rap1a和(或)rap1b敲除对恐惧学习的影响
  •     2.5.5 前脑限制性rap1a和(或)rap1b敲除对恐惧学习相关脑区活动的影响
  •   2.6 讨论
  • 第3章 Rap1 对恐惧消退的影响
  •   3.1 实验动物
  •   3.2 实验仪器及耗材
  •   3.3 实验试剂及配置方法
  •     3.3.1 实验试剂
  •     3.3.2 配制方法
  •   3.4 实验方法
  •     3.4.1 声音介导的条件性恐惧学习和恐惧消退实验
  •     3.4.2 Rap1 Pull-Down检测
  •   3.5 结果
  •     3.5.1 前脑限制性rap1a/rap1b双基因敲除对恐惧消退的影响
  •     3.5.2 恐惧学习与消退对相关脑区Rap1 活性的影响
  •   3.6 讨论
  • 第4章 Rap1 影响恐惧消退的机制研究
  •   4.1 实验动物
  •   4.2 实验仪器及耗材
  •   4.3 实验试剂及配置方法
  •     4.3.1 实验试剂
  •     4.3.2 配制方法
  •   4.4 实验方法
  •     4.4.1 免疫组织化学染色:c-Fos阳性神经元定量分析
  •     4.4.2 电生理
  •     4.4.3 立体定位注射
  •     4.4.4 声音介导的条件性恐惧学习和恐惧消退实验
  •   4.5 结果
  •     4.5.1 前脑限制性rap1a/rap1b双基因敲除对恐惧消退相关脑区活动的影响
  •     4.5.2 前脑限制性rap1a/rap1b双基因敲除对相关脑区投射神经元兴奋性的影响
  •     4.5.3 在m PFC局部rap1a/rap1b双基因敲除对恐惧学习与消退的影响
  •     4.5.4 在前脑限制性rap1a/rap1b双基因敲除小鼠的m PFC重表达rap1a/rap1b对恐惧学习与消退的影响
  •   4.6 讨论
  • 第5章 结论与展望
  •   5.1 结论
  •   5.2 进一步工作的方向
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间的研究成果
  • 文章来源

    类型: 博士论文

    作者: 宋琛

    导师: 潘秉兴

    关键词: 恐惧学习,恐惧消退,杏仁核,内侧前额叶皮层

    来源: 南昌大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 南昌大学

    分类号: Q42

    DOI: 10.27232/d.cnki.gnchu.2019.000037

    总页数: 110

    文件大小: 9051K

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