近来的研究表明,纹状体在运动学习中起着非常重要的作用。该脑区发生病变与帕金森氏症、亨廷顿氏症和手足徐动症等多种和运动学习障碍相关疾病的发生密切相关。因此,研究该脑区在运动学习和记忆中的作用及机制,有助于为治疗运动认知障碍疾病提供新的启示。纹状体脑区表达着丰富的N-甲基-D-天门冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartic acid receptor, NMDAR)。已有研究表明,NMDA受体在纹状体脑区的运动学习记忆中发挥重要作用,纹状体脑区NMDA受体主要由NR1、NR2A和NR2B亚基组成,其中NR2B亚基是NR2亚基的主要类型。有研究报道纹状体NRl亚基敲除可损伤小鼠的运动学习能力,但关于NR2B亚基在纹状体运动学习中的作用鲜有报道。本研究利用NR2B转基因小鼠和创建的NR2B siRNA小鼠,通过分子生物学、离体电生理学和整体行为学技术,从分子、细胞和整体不同层次,系统地研究纹状体脑区NR2B亚基功能上调和下调对纹状体脑区突触可塑性和运动学习记忆产生的影响及其机制,首次阐明了纹状体NR2B亚基在运动学习中的重要作用和机制。主要研究结果如下：1.NR2B亚基的表达上调显著提高小鼠的运动学习能力和突触可塑性NR2B转基因小鼠是采用α钙调蛋白依赖性蛋白激酶II(aCaM-Kinase-Ⅱ)作为启动子创建的。我们通过Nissl染色、Golgi染色、Real-time PCR和Western blot分别从形态学、mRNA水平和蛋白水平上检测转基因小鼠纹状体脑区形态、树突形态和密度,以及NR2B在纹状体脑区的表达水平。结果表明,NR2B转基因小鼠皮层和纹状体的形态正常；纹状体脑区细胞树突形态正常。转基因小鼠纹状体脑区NR2B的mRNA表达量上调,约为同窝对照组小鼠的1.71倍,而NR2A的mRNA表达量不变,NR1的mRNA表达量略有升高。NR2B转基因小鼠纹状体脑区NR2B亚基蛋白表达量上调,约为同窝对照组小鼠的1.35倍。1)NR2B亚基在前脑的表达上调,能显著提高小鼠在加速rotarod任务中的运动学习能力,但并不影响小鼠的基本活动量和运动协调能力。2)NR2B转基因小鼠皮层—背内侧纹状体通路的兴奋性突触后电位的刺激强度-反应曲线和双脉冲反应无显著改变。31 NR2B转基因小鼠皮层—背内侧纹状体通路的LTP显著增强。4)NR2B转基因小鼠的皮层—背外侧纹状体通路的LTD没有显著改变。5)NR2B转基因小鼠皮层一背内侧纹状体通路的NMDA受体介导的EPSP显著增强。6)NR2B转基因小鼠皮层一背内侧纹状体通路的中型多棘神经元(Medium spiny neurons, MSNs)细胞诱发的NMDA受体成份的EPSP幅度显著增强,而AMPA受体成份的电流幅度没有变化。7)NR2B转基因小鼠纹状体脑区的谷氨酸浓度没有改变,但多巴胺浓度显著提高。2.下调纹状体NR2B亚基的功能或表达显著损伤小鼠的运动学习能力和突触可塑性1)腹腔或纹状体脑区注射NR2B亚基拮抗剂(R0256981)显著损伤小鼠的运动学习能力,而不改变小鼠的基本活动量。2)使用在体RNA干扰方法创建了纹状体脑区NR2B表达下调的小鼠——NR2B siRNA小鼠,Real-time PCR检测显示,该小鼠纹状体脑区NR2B的mRNA表达量显著降低,为GFP对照小鼠的0.36倍。3) NR2B siRNA小鼠的运动学习能力受损,而基本活动量和运动协调能力未变。4) NR2B siRNA小鼠皮层—背内侧纹状体通路的双脉冲抑制以及刺激强度—反应曲线没有显著变化。5) NR2B siRNA小鼠皮层—背内侧纹状体通路的LTP显著受损。6) NR2B siRNA小鼠皮层—背内侧纹状体通路的NMDA介导的EPSP显著受损。7) NR2B siRNA小鼠皮层—背内侧纹状体通路的MSNs细胞诱发的NMDA受体成份的EPSP幅度显著降低,而AMPA受体成份的电流幅度没有变化。8) NR2B siRNA小鼠纹状体脑区的多巴胺浓度降低。综上所述,纹状体NR2B亚基的上调和下调对运动学习和记忆分别产生增强和损害作用。并且该作用可能不仅通过直接提高或减弱NMDA受体的功能实现,而且还通过改变纹状体中多巴胺递质的浓度而实现。本研究首次为深入全面地揭示纹状体脑区NMDA受体及其NR2B亚基在运动学习记忆中的作用及机制提供了实验证据,并可能为治疗运动学习障碍相关的疾病提供新的线索。