CB1受体参与运动疲劳损害小鼠皮层-纹状体通路eCB-LTD的调节

马 婧，陈慧敏，刘晓莉，乔德才



CB1受体参与运动疲劳损害小鼠皮层-纹状体通路eCB-LTD的调节

马 婧，陈慧敏，刘晓莉，乔德才

北京师范大学 体育与运动学院，北京 100875

目的：通过研究小鼠运动疲劳后皮层-纹状体通路内源性大麻素介导的长时程抑制（endocannabinoid-mediated long-term depression，eCB-LTD）的变化，揭示运动疲劳对小鼠皮层-纹状体通路突触可塑性的影响。方法：C57/BL6雄性成年小鼠，随机分为对照组（Control）和运动疲劳组（exercise-induced fatigue，EF）。利用电动跑台建立重复力竭的运动疲劳小鼠模型。采用离体脑片场电位记录技术，检测小鼠皮层-纹状体通路的LTD，并通过加入大麻素1型（cannabinoid 1，CB1）受体的拮抗剂AM251，鉴定该LTD是否依赖于内源性大麻素系统（endocannabinoid system，ECS）；采用离体脑片全细胞膜片钳技术，检测小鼠纹状体中型棘状神经元（medium spiny neurons，MSNs）的基本电生理特性；采用免疫印迹技术，检测小鼠纹状体脑区CB1受体的蛋白表达含量。结果：1）与对照组相比，运动疲劳组小鼠皮层-纹状体通路的LTD显著受损（＜0.01），且该LTD能够被CB1受体拮抗剂AM251阻断，证实其为eCB-LTD。2）运动疲劳组小鼠纹状体MSNs的基本电生理特性与对照组小鼠相比无差异（＞0.05）。3）与对照组相比，运动疲劳组小鼠纹状体脑区CB1受体的表达含量显著上调（＜0.01）。结论：小鼠运动疲劳后皮层-纹状体通路的eCB-LTD受损，但是纹状体MSNs的基本电生理特性不变，CB1受体蛋白表达含量升高可能是对eCB-LTD受损的一种代偿反应。我们的实验结果第一次证实运动疲劳损害小鼠皮层-纹状体通路的eCB-LTD，提示皮层-纹状体通路突触可塑性异常可能是运动疲劳发生或维持的机制之一。

运动疲劳；皮层-纹状体通路；大麻素系统；长时程抑制；大麻素1型受体

前言

运动疲劳（exercise-induced fatigue，EF）是指“机体的生理过程不能维持其机能在某一特定水平或不能维持预定的运动强度”的一种生理现象[11]。随着现代竞技运动竞争的激烈化，运动训练的强度越来越大，使得运动疲劳普遍存在且日益严重。运动疲劳不仅严重制约运动员专业水平的提高，并且长期运动疲劳可引起机体反应迟钝、注意力分散、记忆和决策能力下降，甚至出现安全隐患。因此研究运动疲劳的发生机制至关重要。

纹状体是基底神经节信息输入的主要核团，接受来自皮层和丘脑的谷氨酸能神经投射以及来自中脑黑质致密区的多巴胺能神经投射[24,10]，在运动的控制和协调以及运动学习中起着至关重要的作用[5]。纹状体中约95%的神经元为GABA能的中型棘状神经元（medium spiny neurons，MSNs），是纹状体进行信息整合和信息传出的主要神经元。来自运动皮层的谷氨酸能纤维主要投射到纹状体的背外侧，形成皮层-纹状体传递通路，具有突触可塑性[26]，参与对随意运动、运动学习以及习惯性行为的调控[9]。突触可塑性主要有两种形式，分别为长时程增强（long-term potentiation，LTP）和长时程抑制（long-term depression，LTD）[6]。其中LTD是皮层-纹状体通路突触可塑性的主要形式，受内源性大麻素系统（endocannabinoid system，ECS）的调控[19]。

ECS是由内源性大麻素（endocannabinoid，eCB）、大麻素受体以及eCB合成酶、降解酶和转运蛋白组成的一个内源性神经调质系统，其可以调节突触强度，因此在神经发育、认知、疼痛和运动控制等多种功能活动中均起着重要的调节作用[4]。eCB主要有两种成分，分别为花生四烯酸乙醇胺（anandamide，AEA）和2-花生四烯酸甘油（2-arachidonoyl glycerol，2-AG）[4]。大麻素受体均为具有跨膜结构的G蛋白偶联受体，分为两种类型，即大麻素1型（cannabinoid 1，CB1）受体和大麻素2型（cannabinoid 2，CB2）受体。其中CB1受体主要分布于基底神经节、海马和小脑等脑组织，参与学习记忆、认知、痛觉和运动控制等活动的调节；CB2受体高度表达于免疫细胞，参与多种免疫应答反应[2,14]。eCB作为逆行信使，与突触前膜的CB1受体结合后，能够抑制突触前神经递质的释放，从而调节突触的强度。

皮层-纹状体通路eCB介导的LTD（eCB-LTD）被认为是随意运动和运动技巧性学习的细胞机制，能够影响基底神经节环路对运动能力的调控[19]。许多运动功能障碍疾病，如帕金森氏症、亨廷顿舞蹈症和肌张力障碍等，都与皮层-纹状体通路eCB-LTD的异常有关[7,17,22]。小鼠运动疲劳后也表现出动作迟缓僵硬、不协调、姿势失衡等行为障碍，但是关于运动疲劳后小鼠皮层-纹状体通路eCB-LTD的研究，未见任何报道。

本研究将结合离体/脑片场电位记录技术、全细胞膜片钳技术和免疫印迹技术，研究运动疲劳后小鼠皮层-纹状体通路eCB-LTD的变化及其机制，以期探讨运动疲劳对小鼠皮层-纹状体通路突触可塑性的影响，以及皮层-纹状体通路突触可塑性在运动疲劳中枢调控中的作用。

1 材料和方法

1.1 实验动物与分组

8周龄雄性C57BL/6小鼠（购自北京维通利华实验动物技术有限公司，北京）分笼饲养，饲养过程中小鼠自由进食饮水，自然光照。室温22±2℃，相对湿度50%±10%。所有的动物实验操作均经北京师范大学动物伦理委员会批准。小鼠适应性饲养3天后，随机分为对照组（Control）和运动疲劳组（EF）。

1.2 运动疲劳小鼠模型的建立

参照Costa等方法[8]，利用电动动物跑台（DSPT-202，杭州段氏，浙江）建立运动疲劳的小鼠模型。小鼠先进行连续3天的适应性跑台训练，15 min/天，跑台速度为10 m/min。然后对每只小鼠的最大运动速度进行检测，检测方法为：小鼠以5 m/min的速度热身运动3 min后，将速度提高至10 m/min运动1 min，随后每min速度提高1 m/min，直到小鼠跟不上跑台速度，持续退落至跑台后方，该速度即为小鼠的最大运动速度。然后，开始连续7天的重复力竭运动训练，具体方法如下：5 m/min的速度热身运动3 min后，将跑台速度设定为小鼠最大运动速度的85 %，然后以此速度使小鼠持续运动至力竭。力竭的判定标准为：小鼠不能维持预定速度，长期滞留于跑道后方不动，使用手触碰驱赶仍无效，并伴有呼吸急促，腹卧跑台，垂头不起等行为表现。对照组小鼠暴露在相同的实验环境中，但不进行跑台运动。

1.3 离体脑片的制备

小鼠力竭运动后即刻腹腔注射戊巴比妥钠（400 mg/kg）麻醉，断头处死，取出全脑，转移至冰浴且氧饱和的改良人工脑脊液（modified artificial cerebrospinal fluid，mACSF）中，切除小脑、嗅球等部分。将剩余脑组织块置于充满氧饱和 mACSF的切片槽内，利用振动切片机（VT1000S，莱卡，德国）连续切取包含纹状体的冠状脑片，厚度为400 μm（场电位实验）或300 μm（膜片钳实验）。将切好的脑片移至正常人工脑脊液（artificial cerebrospinal fluid，ACSF）孵育槽中，持续通入混合气体（95% O2/ 5% CO2），31°C孵育至少1 h以上备用。mACSF的成分（mM）：2.5 KCl，1.25 NaH2PO4，26 NaHCO3，10 D-glucose，213 Sucrose，2 MgSO4，2 CaCl2。ACSF的成分（mM）：126 NaCl，2.5 KCl，2 CaCl2，2 MgSO4，26 NaHCO3，1.25 NaH2PO4，25 D-glucose。

1.4 离体脑片场电位记录

将脑片移至场电位系统记录槽中，持续灌流氧饱和的ACSF，ACSF中加入picrotoxin（50 μM，GABAa受体的拮抗剂），抑制GABAa受体介导的抑制性电流。如图1所示，刺激电极（钨电极）置于白质，玻璃记录电极置于纹状体背外侧，记录皮层-纹状体通路的兴奋性突触后场电位（field excitatory postsynaptic potential，fEPSP）。记录电极中间灌注ACSF，阻抗约为4～8 MΩ。

图1 皮层-纹状体通路电极位置示意图

Figure 1. Schematic Diagram Showing the Placement of Stimulating and Recording Electrodes

LTD的诱导：首先通过隔离器调节刺激强度的大小，找到脑片的最大fEPSP，然后，以引起该最大fEPSP幅度1/2～2/3的刺激强度作为测试刺激强度，每隔30 s给予一个测试刺激。稳定记录15 min基线后，给予高频刺激（high frequency stimulation，HFS，100 Hz，3 s，3串，串间隔20 s）诱导LTD[21]，诱导刺激结束后持续记录45 min。计算HFS后35～45 min fEPSP的幅度均值与基线均值的比值，若该比值≤80 %，LTD则诱导成功。

eCB-LTD的验证：在脑片灌流的ACSF中加入CB1受体的拮抗剂AM251（1μM），采用相同的HFS方式诱导小鼠皮层-纹状体通路的LTD，若LTD被阻断，表明该LTD受eCB的调控，为eCB-LTD。

1.5 离体脑片全细胞膜片钳记录

膜片钳技术是由德国生物学家Erwin Neher和Bert Sakmann于1976年创建的，该技术是通过记录离子通道中的离子电流，来反映细胞膜单一或多个离子通道分子活性的技术，是研究离子通道的最重要的技术。全细胞膜片钳记录是膜片钳技术的一种记录模式，记录的是整个细胞膜上所有离子通道的电流总和，由于其能够保持细胞及反应性的完整性，在神经科学、分子生物学、病理学以及药理学等众多领域得到了广泛的应用。全细胞膜片钳记录的具体操作如下：

将脑片置于记录槽中用网格固定，持续灌流氧饱和的ACSF。利用显微镜的微分干涉相差成像系统，选取状态良好的背外侧纹状体MSNs。记录电极中灌入电极内液，电极内液包含（mM）：140 K-gluconate，3 KCl，2 MgCl2，0.2 EGTA，10 HEPES，2 ATP（Na+盐），用KOH将PH调至7.2，渗透压280～290 mOsmol/L。记录电极阻抗约4～8 MΩ。给电极施加正压，以保持电极尖端的清洁。待电极尖端压到MSNs，细胞可见明显的被压晕印，且观察到电极阻抗上升约0.1～0.2 MΩ。此时释放正压并给予轻而持续的负压，同时将放大器的钳制电压逐渐调整为-70 mV，形成高阻封接（电极阻抗＞1 GΩ）。待封接稳定后给予强而短促的负压或通过放大器给予Zap电流刺激，使细胞膜破裂，形成全细胞记录模式。选取串联电阻（series resistance,Rs）≤25 MΩ的细胞进行记录。

静息膜电位（resting membrane potential）：在I=0模式下选用连续采样模式，记录小鼠纹状体MSNs的静息膜电位。

输入阻抗（input resistance）和放电数目（number of spike）：在I-clamp模式下，通过记录电极给MSNs注入步阶变化的电流，电流的持续时间为500 ms，频率0.1 Hz，强度为-100 pA～500 pA，以20 pA的步阶递增。细胞的膜电位随着注入电流的变化而变化。细胞膜电位与注入电流的比值即为输入阻抗，反映了细胞膜的通电特性。此外，统计注入300 pA电流时爆发的动作电位个数，即放电数目。

1.6 免疫印迹实验

小鼠运动疲劳建模后立即断头处死，快速分离双侧纹状体，利用膜蛋白提取试剂盒提取纹状体脑区的膜蛋白，并利用BCA蛋白浓度测定试剂盒测定蛋白浓度。蛋白质样品中加入上样缓冲液，100℃煮沸5 min变性。5 % 的浓缩胶上恒压80 V电泳约30 min，待样品进入8 % 的分离胶后，恒压110 V电泳约100 min。利用湿转法，4℃，恒流0.25 A转膜3 h，将SDS-PAGE胶上分离的蛋白质和标准蛋白转移到PVDF膜上。室温以5 %脱脂奶粉-TBST封闭1 h。TBST清洗3次，加入以2.5 %脱脂奶粉-TBST配置的CB1受体一抗（1:1000，Abcam，ab23703）和内参β-actin一抗（1:10000，Sigma，A2066），4℃孵育过夜。TBST洗3次，每次10 min。5%脱脂奶粉-TBST配置的辣根过氧化物酶（HRP）标记的山羊抗兔二抗（1:10000，Sigma，R4880）室温孵育1 h。TBST洗3次，每次10 min。利用化学发光法进行显影定影。采用Quantity One图像处理软件进行数据分析。

1.7 统计分析

2 结果

2.1 小鼠皮层-纹状体通路的LTD分析

为了研究运动疲劳是否影响小鼠皮层-纹状体通路的LTD，我们采用离体脑片场电位记录技术，检测了运动疲劳组小鼠和对照组小鼠皮层-纹状体通路的LTD。结果如图2所示，HFS（100 Hz，3 s，3串，串间隔20 s）在对照组小鼠的皮层-纹状体通路诱导出稳定且明显的LTD，但是运动疲劳组小鼠的LTD显著减弱（图2C，Control：64.51±4.17 % of pre at 35～45 min，n=7 slices / 5 mice；EF：88.36±5.52 % of pre at 35～45 min，n=8 slices / 5 mice；Student’s-test，＜0.01）。结果表明，运动疲劳损害小鼠皮层-纹状体通路的LTD。

图2 两组小鼠皮层-纹状体通路的LTD

Figure 2 The Corticostriatal LTD in Two Groups

注：A：LTD诱导前基线（1）和LTD诱导后35～45 min（2）的fEPSP示例图。B：运动疲劳组小鼠皮层-纹状体通路的LTD显著低于对照组小鼠。C：LTD诱导后35～45 min fEPSP幅度的统计图。**＜0.01表示差异显著。

2.2 CB1受体拮抗剂对小鼠皮层-纹状体通路LTD的影响

大量文献报道，纹状体的LTD受eCB的调控[15,18]。为了检测我们记录的皮层-纹状体通路LTD是否也依赖于eCB，我们在ACSF中加入了CB1受体的拮抗剂AM251（1 μM）。结果发现，对照组小鼠的LTD被完全抑制（图3A，Control + AM251：105.25±10.74 % of pre at 35～45 min，n=7 slices/4 mice），LTD不能被诱导成功，证实此皮层-纹状体通路的LTD依赖于eCB，为eCB-LTD。

图3 CB1受体拮抗剂对小鼠皮层-纹状体通路LTD的影响

Figure 3 The Effect of CB1 Receptor Antagonist on Corticostriatal LTD in Control Mice

注：A：皮层-纹状体通路LTD被CB1受体拮抗剂AM251阻断。B：A图中基线（1）和LTD诱导后35～45 min（2）的fEPSP示例图。

2.3 小鼠纹状体MSNs的基本电生理特性分析

MSNs的基本电生理特性能够影响皮层-纹状体通路的eCB-LTD。为了探究运动疲劳损害小鼠皮层-纹状体通路eCB-LTD的机制，我们首先利用离体脑片全细胞膜片钳技术，检测了两组小鼠纹状体MSNs的基本电生理特性，包括静息膜电位、输入阻抗以及注入300 pA电流时爆发的动作电位个数等。结果如图4A所示，对照组小鼠MSNs的静息膜电位为-77.60±0.46 mV（n=13 cells），运动疲劳组小鼠MSNs的静息膜电位为-77.43±0.46 mV（n=17 cells），两组之间无显著差异（Student’s-test，＞0.05）。两组小鼠MSNs细胞膜的输入阻抗也无显著差异（图4B，Control：127.90±4.67 MΩ，n=8 cells；EF：131.90±5.20 MΩ，n=9 cells；Student’s-test，＞0.05）。图4C为MSNs注入300 pA电流时爆发的动作电位示例图。统计结果显示，两组小鼠MSNs在注入300 pA电流时，爆发的动作电位数目相当，无显著差异（图4D，Control：15.50±0.82，n=8 cells；EF：16.11±1.00，n=9 cells；Student’s-test，＞0.05）。综合以上实验结果表明，运动疲劳不影响小鼠纹状体MSNs的基本电生理特性。因此，运动疲劳损害小鼠皮层-纹状体通路的eCB-LTD并不是由于MSNs的基本电生理特性改变所致。

图4 小鼠纹状体MSNs的基本电生理特性

Figure 4. The Basic Electrophysiological Properties of Striatal MSNs

注：A：两组小鼠MSNs的静息膜电位没有差异。B: 两组小鼠MSNs细胞膜的输入阻抗没有差异。C：MSNs注入300 pA电流时，爆发的动作电位示例图。D：两组小鼠MSNs注入300 pA电流时，爆发的动作电位数目无显著差异。

2.4 小鼠纹状体脑区CB1受体的蛋白表达水平分析

CB1受体是一种存在于脑组织中的大麻素受体，参与eCB-LTD的形成，在eCB-LTD中发挥重要的调节作用。采用免疫印迹技术，我们检测了两组小鼠纹状体脑区CB1受体的蛋白表达水平。结果如图5所示，与对照组小鼠相比，运动疲劳组小鼠纹状体脑区CB1受体的蛋白表达水平显著提高（图5B，Control：100.00±9.77 %，n=7；EF：144.80±11.05 %，n=7；Student’s-test，＜0.01）。

图5 小鼠纹状体脑区CB1受体的蛋白表达水平

Figure 5. The Expression of CB1 Receptor in the Striatum

注：A：免疫印迹结果示例图。B：运动疲劳组小鼠纹状体CB1受体的蛋白表达显著上调。**＜0.01表示差异显著。

3 讨论

3.1 运动疲劳对小鼠皮层-纹状体通路eCB-LTD的影响

皮层-纹状体通路是运动皮层信息传入到基底神经节的第一步，皮层-纹状体通路的突触可塑性能够影响基底神经节环路中的信息传递，从而调控运动。LTD是皮层-纹状体通路突触可塑性的主要形式，纹状体脑区的LTD具有与其他脑区不同的独特特征。大部分脑区例如海马、皮层和杏仁核等在HFS下会诱导产生LTP，在低频刺激（low frequency stimulation，LFS）诱导下产生LTD，而纹状体脑区在HFS诱导下产生LTD[16]。海马、皮层和杏仁核等脑区的LTD大多依赖于NMDA受体，而纹状体脑区的LTD不依赖于NMDA受体，其依赖于eCB[27]，简写为eCB-LTD。

已被证实，eCB-LTD依赖于L型Ca2+通道、代谢型谷氨酸（metabotropic glutamate,mGlu）受体、多巴胺（dopamine, DA）2型受体以及eCB的产生[12,3]。eCB-LTD的具体过程为：突触后MSNs去极化，电压门控的Ca2+通道打开，Ca2+内流，与此同时，突触前释放的大量谷氨酸，与mGluR1/5结合[23]，激活G蛋白，两者共同作用促使磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）在磷脂酶C（phospholipase C，PLC）的作用下经过一系列级联反应，合成内源性大麻素2-AG。2-AG作为逆行信使，释放到突触前膜，与突触前膜上的CB1受体结合。CB1受体是G蛋白偶联的受体，激活后可以抑制腺苷酸环化酶（adenylyl cyclase，AC）的活性，使得环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）和蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）的活性降低，下游靶蛋白的磷酸化水平降低，从而抑制突触前神经递质的释放，产生eCB-LTD[14]。

皮层-纹状体通路的eCB-LTD被认为是随意运动和运动技巧性学习的细胞机制，它的改变能够影响基底神经节环路对运动行为的调控[19]。研究发现，许多运动功能障碍疾病，如帕金森氏症、亨廷顿舞蹈症和肌张力障碍等，都伴随着皮层-纹状体通路eCB-LTD的异常[7,17,22]。小鼠运动疲劳后也表现出动作迟缓僵硬、不协调、姿势失衡等行为异常。为了探究小鼠运动疲劳后皮层-纹状体通路的LTD是否也发生变化，我们利用离体脑片场电位记录技术，分析了运动疲劳组小鼠及对照组小鼠皮层-纹状体通路的LTD。结果发现，在对照组小鼠中，使用HFS刺激皮层，能够在背外侧纹状体诱导出非常显著的LTD。并且这种LTD能够被CB1受体的拮抗剂AM251阻断，证实此LTD为eCB介导的eCB-LTD。而在运动疲劳组小鼠中，HFS刺激皮层诱导的纹状体LTD幅度显著低于对照组小鼠，运动疲劳后小鼠皮层-纹状体通路的eCB-LTD受损，表明运动疲劳损害小鼠皮层-纹状体通路的eCB-LTD。

3.2 运动疲劳损害小鼠皮层-纹状体通路eCB-LTD的机制 探讨

为了探究运动疲劳损害小鼠皮层-纹状体通路eCB-LTD的机制，我们首先利用全细胞膜片钳技术对运动疲劳组小鼠和对照组小鼠纹状体MSNs的基本电生理特性（包括静息膜电位、输入阻抗和放电数目）进行了检测。静息膜电位是指细胞未受刺激时，存在于细胞膜内外两侧的外正内负的电位差，与K+的平衡电位有密切关系。输入阻抗是细胞膜的被动属性，是由膜上的离子通道决定的。在电流钳下给细胞注入一个小的电流，引起细胞膜电位变化，根据欧姆定律算出输入阻抗。我们的实验结果显示，运动疲劳组小鼠MSNs的静息膜电位、输入阻抗以及注入300 pA电流爆发的动作电位数目与对照组小鼠相比，均无显著差异，表明，运动疲劳不影响小鼠纹状体MSNs的基本电生理特性。因此，运动疲劳导致小鼠皮层-纹状体通路eCB-LTD的受损并不是由于MSNs的基本电生理特性改变引起的。

Glu是介导皮层-纹状体神经通路的兴奋性神经递质。关于运动疲劳后Glu含量的研究有很多，但是由于运动方式、运动强度、持续时间的不同，以及脑区的不同，得到的结果并不一致。例如，Guezennec等报道，大鼠在力竭运动后纹状体脑区Glu的含量降低[13]。Swiatkiewicz等利用质子磁共振波谱技术研究发现，大鼠急性力竭运动后其小脑和海马脑区的Glu信号增加，但是纹状体脑区的Glu信号不变[25]。刘等报道运动疲劳后大鼠端脑的Glu含量增加[20]。Zhang等发现，力竭运动后大鼠下丘脑的Glu水平增加[28]。本实验室前期联用微透析和高效液相色谱分析技术发现，力竭运动过程中大鼠纹状体脑区Glu的含量升高[1]。我们推测运动疲劳后小鼠纹状体脑区的Glu含量升高，因此，导致皮层-纹状体通路的eCB-LTD受损。关于小鼠运动疲劳后纹状体的Glu含量，需要进一步的实验检测，以证实我们的推测。

CB1受体是突触前膜上接受eCB激活的一种受体。利用免疫印迹技术检测小鼠纹状体脑区CB1受体的蛋白表达含量，结果发现，与对照组小鼠相比，运动疲劳组小鼠纹状体脑区CB1受体的蛋白表达显著上调。由于CB1受体被内源性大麻素2-AG激活后，通过一系列级联反应，能够抑制突触前Glu的释放，因此，我们认为运动疲劳组小鼠纹状体脑区CB1受体表达上调，是机体为了消除Glu的过度累积，做出的一种积极的代偿反应。

4 小结

我们发现小鼠运动疲劳后，纹状体MSNs的基本电生理特性不变，但是HFS诱导的皮层-纹状体通路eCB-LTD受损。此外，运动疲劳后小鼠纹状体脑区CB1受体的蛋白表达水平升高，这可能是机体对受损的eCB-LTD的一种代偿反应。我们的实验结果第1次发现，运动疲劳后小鼠皮层-纹状体通路的eCB-LTD减弱，提示皮层-纹状体通路突触可塑性异常，可能是运动疲劳产生或维持的机制之一。重塑皮层-纹状体通路的eCB-LTD，可能延缓运动疲劳的发生，因此，在皮层-纹状体通路eCB-LTD过程中起重要作用的通道或受体，例如，L型Ca2+通道、mGlu受体，D2受体以及CB1受体等，均可能是延缓运动疲劳药物的新靶点。本文的研究结果有助于进一步完善运动疲劳中枢机制的理论知识，并为延缓运动疲劳的药物研发提供了新的启示。

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CB1 Receptor Involved in the Impairment of Exercise-induced Fatigue on Corticostriatal eCB-LTD

MA Jing, CHEN Hui-min, LIU Xiao-li, QIAO De-cai

Beijing Normal University, Beijing 100875, China.

Objective: The aim of the present study is to investigate the effect of exercise-induced fatigue on corticostriatal synaptic plasticity by observing the changes of endocannabinoid-mediated long-term depression (eCB-LTD) after exercise-induced fatigue. Methods: Adult male C57BL/6 mice were randomly divided into two groups: control mice and exercise-induced fatigue (EF) mice. Electric treadmill was used to establish a repetitive exhausted EF mouse model. The corticostriatal LTD of two groups were examined by using in vitro field excitatory postsynaptic potential (fEPSP) recording technique. And the CB1 receptor antagonist AM251 was applied to examine whether this corticostriatal LTD was eCB-dependent. In vitrowhole-cell patch clamp recording was used to detect the basic electrophysiological properties of medium spiny neurons (MSNs). Western blotting was used to examine the expression of CB1 receptor in the striatum. Results: 1) The corticostriatal LTD in EF mice was significantly impaired compared with the control group (P < 0.01), and the LTD was blocked by CB1 receptor antagonist AM251, thus it was eCB-LTD. 2) The basic electrophysiological properties of MSNs in EF mice were normal (＞0.05). 3) Compared with the control group, the striatal expression of CB1 receptor in EF mice was significantly increased (＜0.01). Conclusion: The corticostriatal eCB-LTD was impaired in EF mice, but the basic electrophysiological properties of MSNs were normal, whereas the elevated CB1 receptor expression may be a compensatory response to the eCB-LTD deficit. Our results demonstrate that EF impairs the corticostriatal eCB-LTD for the first time, and suggest that the aberrant corticostriatal synaptic plasticity may be involved in the production and/or maintenance of EF.

1000-677X(2018)03-0027-07

10.16469/j.css.201803003

G804.2

A

2017-12-29;

2018-03-10

国家自然科学基金资助项目(31701038,31571221);中国博士后科学基金资助项目(2017M610793)。

马婧,女,博士,研究方向为运动生理与神经生物学,E-mail: majing_0816@163.com; 乔德才,男,教授,博士,研究方向为运动生理与神经生物学,E-mail: decaiq@bnu. edu.cn; 刘晓莉,女,教授,博士,研究方向为体育保健与运动康复,E-mail: xiaolil@bnu. edu.cn。