Previous studies have demonstrated that brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is one of the diffusible messengers for enhancing synaptic transmission in the hippocampus. Less information is available about the possible roles of BDNF in the anterior cingulate cortex (ACC). In the present study, we used 64-electrode array field recording system to investigate the effect of BDNF on ACC excitatory transmission. We found that BDNF enhanced synaptic responses in a dose-dependent manner in the ACC in C57/BL6 mice. The enhancement was long-lasting, and persisted for at least 3 h. In addition to the enhancement, BDNF also recruited inactive synaptic responses in the ACC. Bath application of the tropomyosin receptor kinase B (TrkB) receptor antagonist K252a blocked BDNF-induced enhancement. L-type voltage-gated calcium channels (L-VGCC), metabotropic glutamate receptors (mGluRs), but not NMDA receptors were required for BDNF-produced enhancement. Moreover, calcium-stimulated adenylyl cyclase subtype 1 (AC1) but not AC8 was essential for the enhancement. A selective AC1 inhibitor NB001 completely blocked the enhancement. Furthermore, BDNF-produced enhancement occluded theta burst stimulation (TBS) induced long-term potentiation (LTP), suggesting that they may share similar signaling mechanisms. Finally, the expression of BDNF-induced enhancement depends on postsynaptic incorporation of calcium-permeable AMPA receptors (CP-AMPARs) and protein kinase Mζ (PKMζ). Our results demonstrate that cortical BDNF may contribute to synaptic potentiation in the ACC.

中文翻译：

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脑源性神经营养因子在成年小鼠前扣带皮层产生长期突触增强

先前的研究表明，脑源性神经营养因子 (BDNF) 是增强海马突触传递的可扩散信使之一。关于 BDNF 在前扣带皮层 (ACC) 中的可能作用的信息较少。在本研究中，我们使用 64 电极阵列场记录系统来研究 BDNF 对 ACC 兴奋性传递的影响。我们发现 BDNF 在 C57/BL6 小鼠的 ACC 中以剂量依赖性方式增强突触反应。增强是持久的，并持续至少 3 小时。除了增强之外，BDNF 还在 ACC 中招募了不活跃的突触反应。原肌球蛋白受体激酶 B (TrkB) 受体拮抗剂 K252a 的沐浴应用阻止了 BDNF 诱导的增强。L型电压门控钙通道（L-VGCC），BDNF 产生的增强需要代谢型谷氨酸受体 (mGluRs)，但不需要 NMDA 受体。此外，钙刺激的腺苷酸环化酶亚型 1 (AC1) 但不是 AC8 对增强至关重要。选择性 AC1 抑制剂 NB001 完全阻断了这种增强。此外，BDNF 产生的增强闭塞 theta 爆发刺激 (TBS) 诱导了长时程增强 (LTP)，这表明它们可能具有相似的信号传导机制。最后，BDNF 诱导的增强的表达取决于钙渗透性 AMPA 受体 (CP-AMPARs) 和蛋白激酶 Mζ (PKMζ) 的突触后结合。我们的研究结果表明，皮质 BDNF 可能有助于 ACC 中的突触增强。钙刺激的腺苷酸环化酶亚型 1 (AC1) 但不是 AC8 对增强至关重要。选择性 AC1 抑制剂 NB001 完全阻断了这种增强。此外，BDNF 产生的增强闭塞 theta 爆发刺激 (TBS) 诱导了长时程增强 (LTP)，这表明它们可能具有相似的信号传导机制。最后，BDNF 诱导的增强的表达取决于钙渗透性 AMPA 受体 (CP-AMPARs) 和蛋白激酶 Mζ (PKMζ) 的突触后结合。我们的研究结果表明，皮质 BDNF 可能有助于 ACC 中的突触增强。钙刺激的腺苷酸环化酶亚型 1 (AC1) 但不是 AC8 对增强至关重要。选择性 AC1 抑制剂 NB001 完全阻断了这种增强。此外，BDNF 产生的增强闭塞 theta 爆发刺激 (TBS) 诱导了长时程增强 (LTP)，这表明它们可能具有相似的信号传导机制。最后，BDNF 诱导的增强的表达取决于钙渗透性 AMPA 受体 (CP-AMPARs) 和蛋白激酶 Mζ (PKMζ) 的突触后结合。我们的研究结果表明，皮质 BDNF 可能有助于 ACC 中的突触增强。BDNF 产生的增强闭塞 theta 爆发刺激 (TBS) 诱导的长期增强 (LTP)，表明它们可能具有相似的信号传导机制。最后，BDNF 诱导的增强的表达取决于钙渗透性 AMPA 受体 (CP-AMPARs) 和蛋白激酶 Mζ (PKMζ) 的突触后结合。我们的研究结果表明，皮质 BDNF 可能有助于 ACC 中的突触增强。BDNF 产生的增强闭塞 theta 爆发刺激 (TBS) 诱导的长期增强 (LTP)，表明它们可能具有相似的信号传导机制。最后，BDNF 诱导的增强的表达取决于钙渗透性 AMPA 受体 (CP-AMPARs) 和蛋白激酶 Mζ (PKMζ) 的突触后结合。我们的研究结果表明，皮质 BDNF 可能有助于 ACC 中的突触增强。