بررسی اثر انسداد گیرنده NMDA در دوران اولیه زندگی بر شکل‌پذیری سیناپسی نورون‌های CA1 هیپوکامپ و حافظه و یادگیری در موش‌های صحرایی بالغ نر و ماده

Persian Abstract

زمینه: شواهد قانع‌کننده‌ای وجود دارد که نشان می‌دهد انسداد گیرنده‌های NMDA در دوران اولیه زندگی توسط فن‌سیکلیدین (PCP) منجر به اختلال شناختی در بزرگسالی می‌شود، اما اطلاعات کمی در مورد اثرات درمان PCP در اوایل زندگی بر عملکرد سیناپسی در دوران بلوغ وجود دارد. در اینجا، ما به دنبال تعیین اینکه آیا قرار گرفتن در معرض PCP در دوران ابتدایی زندگی فعالیت الکتروفیزیولوژیک نورون های CA1 هیپوکامپ را در موش‌های صحرایی بالغ تغییر می‌دهد یا خیر هستیم. برای این منظور، به موش‌های صحرایی نر و ماده از نژاد ویستار در روزهای 7، 9 و 11 پس از تولد سالین یا فن‌سیکلیدین (PCP؛ 10 میلی‌گرم/کیلوگرم، s.c.) تزریق شد و سپس تحت آزمایش‌های رفتاری و الکتروفیزیولوژی جداگانه قرار گرفتند. قرار گرفتن در معرض PCP در اوایل زندگی انتقال سیناپسی پایه را تغییر نداد و تنها تأثیر متوسطی بر ظرفیت Frequency fllowing(FF) داشت اما به طور قابل توجهی تسهیل پالس زوجی (PPF) را در مسیر Schaffer collateral(SC-CA1) کاهش داد. درمان‌های PCP تقویت طولانی‌مدت (LTP) و افسردگی طولانی‌مدت (LTD) را در نورون‌های CA1 همراه با تغییرات واضح در شکل پاسخ های پیچیده سیناپسی در موش‌های صحرایی بالغ کاهش داد. داده های الکتروفیزیولوژی بین موش های صحرایی نر و ماده قابل مقایسه بود و به طور قابل ملاحظه ای با اختلال در حافظه فضایی و کاری در این حیوانات مرتبط بود. ما پیشنهاد می‌کنیم که انسداد گیرنده‌های NMDA در اوایل زندگی توسط PCP، انعطاف‌پذیری سیناپسی کوتاه‌مدت و بلندمدت و خصوصیات پاسخ های پیچیده نورون‌های CA1 را در بزرگسالی تخریب می‌کند. هدف: مطالعات حاضر در نظر دارد اثر درمان PCP در دوران اولیه زندگی را بر عملکردهای الکتروفیزیولوژی در ناحیه CA1 هیپوکامپ و رمزگذاری مربوط به حافظه فضایی را آزمایش کند. مواد و روش ها: نوزادان به دو گروه کنترل (تزریق شده با سالین 1 میلی لیتر بر کیلوگرم) و دو گروه PCP (10 میلی گرم بر کیلوگرم) تقسیم شدند و هر گروه فقط برای دو آزمایش با فاصله 3 روزه بین هر آزمایش استفاده شد. نوزادان تزریق زیر جلدی سالین (0.9% NaCl) با حجم 1 میلی‌لیتر/کیلوگرم یا PCP هیدروکلراید (شرکت Tocris، انگلستان) با دوز 10 میلی‌گرم بر کیلوگرم یک بار در روز های ۷، 9 و 11 دریافت کردند. PCP در سالین استریل حل شد و تزریق بین ساعت 10:00 تا 11:00 صبح انجام شد. هر تزریق از طریق یک سوزن 27-gauge که توسط لوله پلی اتیلن به سرنگ 10 میلی لیتری همیلتون متصل شده بود انجام شد. نتایج: این مطالعه نشان می دهد که انسداد گیرنده های NMDA در دوران اولیه زندگی توسط PCP باعث کاهش انعطاف پذیری سیناپسی کوتاه مدت و پاسخ های پیچیده نورون های CA1 در بزرگسالی می شود. این مطالعه شواهد تجربی را به دست آورد که نشان می دهد قرار گرفتن در معرض PCP در اوایل زندگی باعث کاهش LTP و LTD دو شکل اصلی شکل پذیری سیناپسی طولانی مدت، در مسیر SC-CA1 هیپوکامپ می شود، اثراتی که بین حیوانات نر و ماده قابل مقایسه است. داده‌های الکتروفیزیولوژی ما آزمایش‌های رفتاری را پشتیبانی می‌ کند، به گونه‌ای که درمان PCP در اوایل زندگی منجر به نقص در حافظه فضایی و کاری در موش‌های صحرایی بالغ می‌شود. نتیجه گیری: این یافته ها با هم, بینش الکتروفیزیولوژی را در مورد انسداد گیرنده های NMDA در اوایل زندگی بر انعطاف‌پذیری سیناپسی نورون‌های CA1 هیپوکامپ در موش‌های صحرایی بالغ ارائه می‌کنند.

Title

Effect of neonatal NMDA blockade on synaptic plasticity of hippocampal CA1 neurons, learning and memory in adult male and female rats

English Abstract

Background: There are compelling evidence that early life blockade of NMDA receptors by phencyclidine (PCP) results in cognitive impairment in adulthood but little is known about effects of perinatal PCP treatment on synaptic function in later life. Here, we sought to determine whether perinatal exposure to PCP alters the electrophysiologic activity of hippocampal CA1 neuron in adult rats. To this end, male and female Wistar rats injected with either saline or phencyclidine (PCP; 10 mg/kg, s.c.) on postnatal days (PND) 7, 9, and 11, and then underwent separate behavioral and electrophysiology tests. Perinatal PCP exposure did not alter basic synaptic transmission and had only a modest effect on frequency following (FF) capacity but significantly decreased the paired-pulse facilitation (PPF) in Schaffer collateral (SC)–CA1 pathway. PCP treatments attenuated the long-term potentiation (LTP) and long-term depression (LTD) in CA1 neurons accompanied by pronounced alteration in complex response profile in adult rats. The electrophysiology data were comparable between male and female rats and reliably associated with impaired spatial reference and working memories in these animals. We propose that perinatal blockade of NMDA receptors by PCP deteriorates the short-term and long-term synaptic plasticity and complex response profile of CA1 neurons in adulthood. Aim: the present studies tested the effect of perinatal PCP treatment on electrophysiologic operations at hippocampal CA1 area and the related encoding of spatial memory. Materials and methods: The pups were divided into two control (injected with saline 1 ml/kg) and two PCP (10 mg/kg) groups and each group only used for two tests with a 3-days interval between each test. The pups received subcutaneous injections of saline (0.9% NaCl) at a volume of 1 ml/kg or PCP hydrochloride (Tocris Co., UK) at a dose of 10 mg/kg once daily on the PNDs 7, 9 and 11. The PCP was dissolved in sterile saline and injections were performed between 10:00 and 11:00 A.M. Each injection was performed through a 27-gauge needle connected by polyethylene tubing to a 10-ml Hamilton syringe. Result: this study shows that perinatal blockade of NMDA receptors by PCP deteriorates the short-term synaptic plasticity and complex response profile of CA1 neurons in adulthood. This study obtained some experimental evidence showing the perinatal exposure to PCP attenuates the LTP and LTD, two major forms of long-term synaptic plasticity, in hippocampal SC–CA1 pathway, effects that are comparable between the male and female animals. Our electrophysiology data further supported by behavioral tests in a way that early life PCP treatment led to pronounced deficits in spatial reference and working memories in adult rats. Conclusion: Together these findings provide an electrophysiology insight as to effect of perinatal NMDA blockade on synaptic plasticity of hippocampal CA1 neurons in adolescent rats.

Document Downloads