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小脑平行纤维-浦肯野细胞(parallel fiber-Purkinje cell, PF-PC)突触上的长时程抑制(long-term depression, LTD)和长时程增强(long-term potentiation, LTP)在运动学习(motor learning)中起重要作用。根据不同的刺激频率,在PF-PC突触上存在两种形式的LTP。4-8Hz的刺激频率诱导的LTP是突触前表达的,这一过程是由突触前的环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP)信号通路介导的。而1Hz、5分钟的平行纤维刺激诱导的LTP (1Hz LTP)是突触后表达的,这一过程需要突触后钙离子(Ca2+)、磷酸酶(phosphatases)和一氧化氮(nitric oxide, NO)的参与,但是缺乏一个将这几个信号分子联系起来的信号通路,所以目前为止介导1Hz LTP的分子机制还不是很清楚。虽然脂质信号通路参与多种生物学过程,但是其在突触机制中发挥的作用越来越明显。我们的实验结果表明突触后的胞质磷脂酶α (cytosolic phospholipaseA2α, cPLA2α)-花生四烯酸(arachidonic acid,AA)信号通路和突触前的内大麻素受体1(endocannabinoid receptors1, CB1R)共同介导了1HzLTP。利用小脑脑片膜片钳记录的实验方法,我们发现在cPLA2α敲除小鼠小脑脑片上1Hz LTP被阻断。而1Hz的平行纤维刺激及cPLA2α的下游产物AA的共同作用能有效逆转被阻断的LTP。此外,2-花生四烯酸甘油(2-arachidonoylglycerol,2-AG)的特异性水解酶及CBlR拮抗剂抑制了I HzLTP。这证明2-AG及其突触前受体CB1R也参与了1Hz LTP的诱导过程。我们利用NO电极检测了培养的颗粒细胞及平行纤维末端NO的释放量。实验结果提示,平行纤维末端突触前CB1R的激活诱导了NOS的活性增加从而促进了NO的释放。1Hz的平行纤维刺激诱导相对少量的NO释放,而100Hz的平行纤维刺激激活大量的NO释放。因此,不同于经典的突触后表达的突触可塑性,我们证明了1Hz LTP的诱导需要突触前和突触后信号通路的共同作用。另外,NO的释放量决定了平行纤维-浦肯野细胞突触的增强(LTP)与减弱(LTD)。