小脑颗粒神经元谷氨酸兴奋性毒性模型的优化

在急性、慢性神经退行性疾病和炎症引发的神经系统疾病的发病机制中,兴奋性毒性可能是造成后期神经元死亡的共同途径．小脑颗粒神经元谷氨酸兴奋性毒性模型是研究上述过程的重要实验手段,该模型的稳定性和可重复性是开展相关研究的重要基础．然而,文献报道的建模方法条件各异,说法不一,很难适从．本工作针对小脑颗粒神经元谷氨酸兴奋性毒性模型建立的关键环节,包括小脑颗粒神经元的培养、兴奋性毒性刺激条件的确定,毒性标志性指标的表征,分别进行了比较和优化, 从培养皿的包被、神经元消化、兴奋性刺激的溶液介质选择、神经元刺激的最佳时间及谷氨酸的最佳刺激浓度等方面分别给出了优化条件．通过特征性钙离子曲线、NMDA受体特异性抑制剂MK-801的干预作用以及c-fos基因转录水平的动力学变化等指标,确认了毒性模型的成功建立．本工作不仅对建立小脑颗粒神经元谷氨酸兴奋性毒性模型的实验室具有重要参考意义,而且,其针对不同条件分析比较的结果及优化原则,对其他神经毒性模型的建立也具有普遍参考意义．     

谷氨酸对原代培养海马神经元的兴奋特性

目的:探索谷氨酸对培养大鼠海马神经元的兴奋特性.方法:分离及培养1日龄SD大鼠海马神经元,第9～15 d用膜片钳检测不同浓度谷氨酸对神经元兴奋特性,包括细胞膜电位、去极化/动作电位的影响.结果:谷氨酸降低海马神经元静息膜电位,诱发去极化/动作电位,高浓度谷氨酸处理组神经元的静息膜电位比低浓度组降低显著;100μmol/L谷氨酸长时间处理组的神经细胞膜电位显著低于短时间处理组.结论:谷氨酸对海马神经元兴奋性有浓度和时间依赖性.     

谷氨酸-谷氨酰胺循环异常与孤独症谱系障碍研究进展

孤独症谱系障碍（autism spectrum disorder,ASD）是一种多病因神经发育性疾病,人群患病率高,病因复杂多样,包括炎症、自身免疫、基因异常等,但具体发病机制尚不清楚。在哺乳动物中枢神经系统（central nervous system,CNS）中,谷氨酸是最主要的兴奋性神经递质,也是一种潜在的神经毒素,其引起的兴奋毒性可能导致神经细胞的死亡。而星形胶质细胞和神经元之间谷氨酸-谷氨酰胺的代谢偶联,防止了过量的谷氨酸扩散到周围神经元上,进而避免了神经元的过度兴奋,对神经元起到保护作用。有研究表明,谷氨酸-谷氨酰胺循环异常可能为ASD发生的核心机制。因此,对炎症、自身免疫、基因异常等孤独症谱系障碍经典病因与谷氨酸-谷氨酰胺循环之间的联系进行综述,以期为孤独症谱系障碍分型和治疗提供一种新思路。     

吗啡对大鼠海马神经元突触传递的作用及机制探讨

目的 :从离子通道角度研究吗啡对中枢神经系统兴奋性及抑制性突触传递的作用并探讨其机制。方法 :　原代培养新生Wistar大鼠的海马神经元。采用膜片钳技术研究吗啡对其兴奋性及抑制性突触后电流及谷氨酸诱发电流的影响。结果 :①吗啡可明显增强海马神经元兴奋性突触传递 ,加吗啡后自发兴奋性突触后电流 (sEPSC)的发放频率增加了 ( 2 0 7.8± 2 0 .9) %。此作用可被阿片受体阻断剂纳洛酮阻断 (P <0 .0 1) ;②吗啡对微小兴奋性突触后电流 (mEPSC)的发放频率及谷氨酸诱发电流的幅度没有明显影响 (P >0 .0 5 ) ;③吗啡可明显抑制神经元自发抑制性突触后电流 (sIPSC) ,纳洛酮可拮抗吗啡作用 (n =13 ,P <0 .0 1)。结论 :实验结果提示吗啡对海马神经元的兴奋作用不是由于吗啡直接作用于兴奋性氨基酸—谷氨酸突触传递过程 ,而是可能由于抑制了抑制性中间神经元 ,间接产生的兴奋作用。     

人参皂甙抗缺氧缺血性脑损伤的谷氨酸相关机制

目的与方法：在离体海马脑片上观察人参皂甙对谷氨酸兴奋性毒性的拮抗作用,在培养的神经细胞和胶质细胞上分别观察人参皂甙对模拟缺血时谷氨酸释放和摄取的影响,以证明人参皂甙缺氧缺血性脑损伤与减少谷氨酸的兴奋神经毒性作用有关。结果：在人工脑脊液中导入谷氨酸（1mmol/L)20min,引起大鼠海马脑片OPS降低直至消失,恢复正常人工脑脊液灌流1h后OPS难以恢复。而使用人参皂甙可促进海马脑片OPS的恢复,作用以20μg/ml剂量组最好。在培养的小鼠皮质神经元和胶质细胞,模拟缺血时神经元谷氨酸释放量对照的数倍,而胶质细胞对谷氨酸的摄取显著减少。使用人参皂甙（20μg/ml）可明显抑制神经元谷氨酸的释放,并促进胶质细胞对谷氨酸的摄取。结论：人参皂甙减少谷氨酸的兴奋性神经毒性作用可能是其抗缺氧缺血性脑损伤的重要机制。     

垂体腺苷酸环化酶激活肽减轻谷氨酸对海马神经元的损伤并抑制胞内钙升高

对原代培养７～９ｄ的海马神经元给予谷氨酸处理,２４ｈ后,神经元的存活率降低。预先给予垂体腺苷酸环化酶激活肽（ＰＡＣＡＰ）能显著减少谷氨酸引起的海马神经元死亡。谷氨酸呈剂量依赖性增加海马神经元细胞内钙离子含量,ＰＡＣＡＰ能抑制谷氨酸引起的海马神经元细胞内钙离子浓度的升高,特异性ＰＡＣＡＰ Ⅰ型受体拮抗剂ＰＡＣＡＰ ６－３８能完全阻断ＰＡＣＡＰ减轻谷氨酸所致海马神经元损伤及降低谷氨酸所致神经元细胞内钙     

兴奋性突触传入对皮层神经元形态发育的影响

目的:探讨离子型谷氨酸受体中的AMPA受体(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionate receptor, AMPA受体)和NMDA受体(N-methyl-D-aspartic acid receptor)对抑制性中间神经元以及兴奋性神经元的形态发育的影响。方法:采用原代培养皮层神经元,通过药物干预AMPA受体和/或NMDA受体的方法阻断神经元的离子型谷氨酸受体,并采用GAD67-GFP鼠的绿色荧光来显示混合细胞群中抑制性神经元、CaMKII免疫荧光染色显示兴奋性神经元。结果:当阻断AMPA和/或NMDA受体时,光镜下显示神经元网络的密度降低,且随着药物浓度的增加,神经元网络的变化更明显。对于GFP阳性的抑制性神经元,当阻断AMPA受体时,神经元突起分支数降低至对照组的约65%(低浓度)和55%(高浓度),突起长度缩短至对照组的大约43%(低浓度)和36%(高浓度);当阻断NMDA受体时,分支数降低至约70%(低浓度)和45%(高浓度),长度缩短至约43%(低浓度)和31%(高浓度);联合用药时,分支数和长度分别为对照的约42%和38%。对于CaMKII阳性的兴奋性神经元,尽管变化程度稍弱,但其形态也出现类似变化。当阻断AMPA受体时,神经元的分支数降低至对照组的64%(高浓度),突起长度变化不大;当阻断NMDA受体时,分支数降低至约50%(高浓度),长度缩短至约77%(低浓度)和71%(高浓度);联合用药时,分支数和长度分别为对照的约69%和62%。结论:在神经元发育的过程中,离子型谷氨酸受体介导的兴奋性突触传入可影响抑制性神经元和兴奋性神经元的形态发育,最终对神经环路的形成发挥重要的调控作用。     

突触前代谢型谷氨酸受体调节神经递质的释放

谷氨酸通过激活离子型受体（iGluR)介导快速兴奋性突触传递,参与脑内几乎所有生理过程。谷氨酸过量释放可导致与脑缺血,缺氧及变性疾病有关的兴奋毒作用,最终引起神经元的死亡。代谢型谷氨酸受体（mGluRs)是一个与G－蛋白偶联的受体家族,分三型共八个亚型。其中Ⅱ和Ⅲ型mGluRs主要位于突触前,发挥对谷氨酸释放的负反馈调节。Ⅲ型mGluRs中的mGluR7位于谷氨酸能末梢突触前膜的活性区,发挥自身受体的作用,对正常情况下突触传递过程的谷氨酸释放进行负反馈调节;而属于Ⅱ型的mGluR2及属于Ⅲ型的mGluR4和mGluR8,则位于远离突有膜活性区的外突触区,因而正常突触传递过程中释放的谷氨酸量不能激活它们。只有在突触传递增强的情况下才被激活,抑制递质的释放。国外,mGluRs还分布在GABA能纤维末梢,通过突触前机制抑制GABA的释放。对突触前膜受体尤其是位于外突触区的mGluRs受体的研究,将有可能开发出理想的工具药,从而预防和阻止谷氨酸过量释放引起的神经毒及神经元的死亡。     

GABA在中枢神经系统发育的早期阶段具有兴奋作用

在发育早期中枢神经系统γ－氨基丁酸（γ-aminobutyric acid,GABA）主要作为兴奋性神经递质而发挥作用,它可使神经元产生去极化,升高胞内Ca^2 浓度,此时GABA发挥了重要的神经营养性作用,随着兴奋性谷氨酸能系统的发育,通过Cl^-转运体的表达变化,胞内Cl^-浓度降低,从而使GABA由兴奋性转变为抑制性。     

突触前α7烟碱受体对海马神经元兴奋性突触传递的调控

采用盲法膜片钳技术观察突触前烟碱受体(nicotinic acetylcholinel receptors,nAChRs)对海马脑片CAl区锥体神经元兴奋性突触传递的调控作用。结果显示,nAChRs激动剂碘化二甲基苯基哌嗪(dimethylphenyl—piperazinium iodide,DMPP)不能在CAl区锥体神经元上诱发出烟碱电流。DMPP对CAl区锥体神经元自发兴奋性突触后电流(spontaneous excitatory postsynaptic current,sEPSC)具有明显的增频和增幅作用,并呈现明显的浓度依赖关系。DMPP对微小兴奋性突触后电流(miniature excitatory postsynaptic current,mEPSC)具有增频作用,但不具有增幅作用。上述DMPP增强突触传递的作用不能被nAChRs拮抗剂美加明、六烃季铵和双氢-β-刺桐丁所阻断,但可被α-银环蛇毒素阻断。上述结果提示,海马脑片CAl区锥体神经元兴奋性突触前nAChRs含有对α-银环蛇毒素敏感的胡亚单位,其激活可增强海马CAl区锥体神经元突触前递质谷氨酸的释放,从而对兴奋性突触传递发挥调控作用。     

马桑内酯对培养的海马神经元γ-氨基丁酸和谷氨酸的影响——免疫细胞化学研究

用免疫细胞化学方法,观察研究了马桑内酯(CL)对培养的海马神经元内γ-氨基丁酸(GABA)和谷氨酸(Glu)神经元的影响.结果表明:CL作用后,GABA免疫反应阳性神经元数目减少,反应强度减弱;Glu免疫反应阳性神经元数目变化不明显,但反应增强.推测:CL可能引起海马神经元兴奋性增高是使动物模型致痫的基础,其机理可能与阻断GABA的合成途径有关.     

尾悬吊大鼠小脑间位核促离子型谷氨酸受体表达增加

外周信息主要通过神经末梢释放谷氨酸激活促离子型谷氨酸受体（ ionotropic glutamate receptor,iGluRs）,调节间位核神经元的兴奋性。研究旨在探讨模拟失重对大鼠小脑间位核iGluRs 表达的影响。采用大鼠尾部悬吊法建立模拟失重动物模型,按体重配对原则随机将大鼠分为尾部悬吊14 d组和正常同步对照组。采用免疫组织化学ABC染色法观测大鼠小脑间位核iGluRs （ NMDAR-1、AMPAR-2和KAR-2）免疫阳性神经元数量的变化。结果表明正常对照组大鼠小脑间位核内有iGluRs免疫阳性神经元存在。大鼠吊尾14 d后,大鼠小脑间位核iGluRs免疫阳性细胞数明显增多（ P＜0.05）。结论模拟失重可使大鼠小脑间位核神经元网络的兴奋性增高。这一变化可能与模拟失重引起的调控肌肉运动的中枢神经系统的适应性变化有关。     

中枢神经系统谷氨酸转运体的研究进展

在中枢神经系统,谷氨酸转运体在谷氨酸一谷氨酰胺循环中发挥着重要作用。谷氨酸转运体有高亲和力转运体,即兴奋性氨基酸转运体（excitatory amino acid transporters,EAATs）和低亲和力转运体,即囊泡谷氨酸转运体（vesicular glutamate transporters,VGLUTs）两种类型。其中,VGLUTs的功能是特异地将突触囊泡外的谷氨酸转运进入突触囊泡内,它包括三个成员,分别是VGLUT1、VGLUT2和VGLUT3。一方面,VGLUT1和VGLUT2标记了所有的谷氨酸能神经元,是谷氦酸能神经元和它们轴突末端高度特异的标志;另一方面,VGLUT1标志着皮质一皮质投射,而VGLUT2则标志着丘脑一皮层投射,VGLUT3则位于抑制性突触末端。     

星形胶质细胞释放谷氨酸的机制

谷氨酸是介导中枢神经系统快速兴奋性传导的一种重要递质.以往人们仅注意到神经元通过释放谷氨酸来调节其可塑性,而近年来发现脑中远超出神经元10倍的星形胶质细胞同样能释放谷氨酸并参与神经系统的调节及多种脑损伤性疾病的发生发展过程.目前主要包括Ca2 依赖性释放及非Ca2 依赖性释放两大方面,涉及5种机制:(1)Ca2 依赖性胞吐释放;(2)谷氨酸转运体逆向转运假说;(3)膨胀诱导的阴离子通道假说;(4)连接蛋白半通道假说;(5)嘌呤受体假说.     

L-谷氨酸和卡巴胆碱对中脑腹侧被盖区多巴胺能神经元簇放电的影响

中脑腹侧被盖区(ventral tegmental area,VTA)多巴胺能神经元的簇放电会导致其突触末梢多巴胺释放量瞬时大量增加,已被公认是编码奖赏效应的功能相关信号,但诱发多巴胺能神经元产生簇放电的神经调节的具体机制尚不完全清楚。为深入理解诱发VTA多巴胺能神经元产生簇放电介导奖赏信号的递质机制和不同脑区间的协同作用,本实验利用大鼠离体脑片,研究了胆碱能受体激动剂卡巴胆碱单独灌流,兴奋性谷氨酸能受体激动剂L-谷氨酸单独脉冲式给药及二者同时作用时VTA多巴胺能神经元簇放电的产生。结果显示,在离体脑片,卡巴胆碱(10μmol/L)持续灌流或L-谷氨酸(3mmol/L)脉冲式给药均能够诱发多巴胺能神经元产生簇放电。在二者单独作用不能诱发簇放电的神经元,卡巴胆碱和谷氨酸联合用药则可以诱发出簇放电。这些结果提示,卡巴胆碱和L-谷氨酸在诱发多巴胺能神经元簇放电的过程中具有协同作用。     

迷走神经运动背核内心迷走神经元的GABA能突触前支配受谷氨酸能紧张性调控

谷氨酸能和GABA能支配是心迷走节前神经元(cardiac vagal neuron,CVN)的主要兴奋性和抑制性突触传入.在CVN的活动调节中,这两种支配是否有相互作用、以及如何相互作用目前尚不清楚.本研究用神经元逆行荧光染料标记法和电压膜片钳方法证明,谷氨酸NMDA型和非NMDA型受体拮抗剂AP5和CNQX在全脑片应用条件下,对疑核(nucleus ambiguus,NA)内CVN的GABA能突触前活动无明显影响,而对迷走神经运动背核(dorsal motor nucleus ofthe vagus,DMNX)内CVN的GABA能突触前活动有显著的抑制作用.这些观察结果提示支配迷走神经运动背核内CVN的GABA能神经元可能接受紧张性谷氨酸能支配,而支配疑核内CVN的GABA能神经元则没有这种紧张性谷氨酸能支配.疑核内和迷走神经运动背核内CVN的这种调节差异,是两个核团的CVN在心率和心功能调节中功能分工的可能机制之一.     

AMPA受体失敏和快速兴奋性突触传递

ＡＭＰＡ受体是离子型谷氨酸受体中重要的一类亚型,在中枢神经系统内主要介导快速的兴奋性突触传递。近年来,ＡＭＰＡ受体独特的失敏特性逐渐被阐明,已经确定了一些特异调节ＡＭＰＡ受体失敏的化合物。大量的生理学和药理学证据表明,ＡＭＰＡ受体失敏在快速兴奋性突触传递中起着重要的作用,对单个突触的传递效率、神经元的整合功能和突触的可塑性均有影响。     

抑制谷氨酸可使脑癌生长放慢

脑癌细胞分泌谷氨酸 .谷氨酸正常时的作用如同神经递质 ,其用作脑细胞相互之间的信号交流 .然而 ,过多的谷氨酸溢出进入细胞与细胞之间 ,可引起神经元失控或死亡 .但在健康人中 ,任何过剩的谷氨酸都被神经胶质细胞迅速吸收 .但在许多神经胶质细胞癌 ,或称为神经胶质瘤中 ,肿瘤细胞代替正常细胞分泌谷氨酸 ,似乎杀死了神经元 ,建造出空间来 ,在头颅骨有限的空间中让神经质瘤得以生长 .此外 ,由神经胶质瘤细胞分泌的谷氨酸可使残存的神经元丧失功能 ,并开始引起癫痫发作 .今年早些时候欧洲的科学家报道 ,在实验皿中 ,谷氨酸增强各种癌细胞系的…     

缺氧或缺血性脑损伤与兴奋性氨基酸有关

脑缺氧或缺血能造成脑组织损伤,通常认为这是由于脑的能量代谢衰竭、继发性局部血流失调,或某些自由基团的毒性所致。最近的研究表明,兴奋性氨基酸(谷氨酸和门冬氨酸)在脑缺氧或缺血导致脑损伤中可能起决定性的作用,从而为研究中风、围产期窒息和心脏手术后并发症等缺氧或缺血性脑损伤的预防和治疗,提供了一条重要的新途径。海马神经元受到缺血或经过一次癫痫发作,都能引起相似的神经元损伤。Rothman 通过对胚胎鼠的海马神经元的研究,认为缺血或癫痫都可引起兴奋性氨基酸释放。在离体海马组织的培养中,在起初48小时内,神经元对氰化物或缺氧不敏感。两周后,神经元之间出现了突触联系,并呈现自发电活动。这时,接触氰化物1小时,培养的神经细胞就出现较大的空泡,以后,多数神经元发生退变。如果预先用高浓度的     

培养的星状细胞在谷氨酸盐诱导下可产生钙波

过去曾认为,星状细胞能控制胎儿神经元发育、参与离子和神经递质的代谢,并调节中枢神经系统的血液供应。后来又发现,星状细胞能接受兴奋性神经递质谷氨酸盐的作用,在毫秒级时间内使离子通道开放,提示它在快速信号传递中可能起某种作用。