细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶5在中枢神经系统发育和神经退行性疾病中的作用

脯氨酸引导的丝/苏氨酸蛋白酶——细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶5(cyclin-dependent kinase5,Cdk5)是细胞周期素依赖的蛋白酶家族中一个特殊成员。Cdk5不参与细胞周期调控,其活化需要与神经元内广泛表达的激活因子——p35或p39相结合。正常情况下,Cdk5的转录及活性受到体内相关机制的严格调控。在神经系统发育及成熟阶段,Cdk5通过磷酸化细胞骨架蛋白、信号分子以及调节蛋白等众多底物蛋白的特异性丝/苏氨酸位点,在神经元的迁移分化、存活和突触的发生、信息传递、可塑性等诸多方面发挥重要的作用。此外,在一些病理条件下,p35的病理性剪切和Cdk5/p25的形成所导致的Cdk5活性失调及其亚细胞分布改变则促进了神经元的凋亡或死亡,参与了阿尔茨海默氏病(Alzheimer's disease,AD)、帕金森氏病(Parkinson’s disease,PD)、亨廷顿氏病(Huntington’s disease,HD)以及脊髓侧索硬化症(amyotrophiclateralsclerosis,ALS)等众多神经退行性疾病的发生发展过程。本文综述了Cdk5在中枢神经系统发育和神经退行性疾病中的作用研究方面的进展。     

Cdk5在可卡因诱导的药物成瘾中的作用

细胞周期素依赖性蛋白激酶5(cyclin dependent kinase-5,Cdk5)是细胞周期素蛋白激酶之一,具有很多磷酸化底物,其激动剂p35和p39特异存在于神经系统(CNS)。因此,Cdk5在神经系统中的功能尤为突出,成为神经科学研究热点。目前研究较多的是Cdk5在可卡因诱导的药物成瘾中的作用。在可卡因所致药物成瘾过程中,多巴胺系统,ΔFosB,神经元突触可塑性等发挥重要作用。Cdk5与这些分子相互作用,所以,Cdk5与可卡因诱导所致药物成瘾密切相关。阐明其与药物成瘾的联系,探索新的以Cdk5为靶向的药物,将可能成为成瘾治疗的有效手段。综述了在可卡因诱导的药物成瘾中Cdk5作用,以及Cdk5与相关的信号转导分子之间的相互调节。     

Cdk5/p35激酶与肌动蛋白细胞骨架结合关系的鉴定

Cdk5,一种多功能的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其活性只有通过结合其神经特异性调节亚基才能被激活.p35是Cdk5的两个主要调节亚基之一.尽管Cdk5/p35激酶可以调控神经细胞中肌动蛋白细胞骨架的动态变化,但直到目前为止Cdk5/p35激酶与肌动蛋白细胞骨架的结合关系仍不是很清楚.现利用几种不同的方法对两者的结合关系进行了初步鉴定.目前的试验结果表明在鼠脑组织中肌动蛋白细胞骨架是Cdk5/p35超大蛋白复合体的一个组分,p35可以直接结合纤维状肌动蛋白,这说明在鼠脑组织或神经细胞中Cdk5很有可能是通过p35结合到肌动蛋白细胞骨架上并进一步调控肌动蛋白细胞骨架的动态活动的.     

苍白球γ-氨基丁酸能神经传递及其与神经系统疾病的关系

苍白球是基底神经节间接环路的重要核团,在机体运动功能调节中发挥重要作用。近年来,苍白球在基底神经节正常及异常功能调节中的重要性已日渐受到重视。然而,目前对苍白球内各种神经递质系统的功能活动了解较少。GABA是苍白球主要的神经递质。采用电生理记录、免疫组织化学及行为测试等实验方法,人们对大鼠苍白球GABA能神经传递系统的受体分布及功能活动有了新的认识。形态学研究揭示,苍白球存在GABAA受体及其苯二氮卓结合位点和GABAB受体。在亚细胞水平,GABAA受体主要位于对称性突触(GABA能突触)的突触后膜,而GABAB受体则位于对称性突触和非对称性突触(兴奋性突触)的突触前膜及突触后膜。功能学研究进一步揭示,激活苍白球突触前膜GABAB自身和异源性受体可分别减少GABA和谷氨酸释放;激活突触后膜GABAB受体,可引起苍白球神经元超极化。除GABAB受体外,激活苍白球GABAA受体苯二氮卓结合位点及阻断GABA重摄取可延长GABA电流持续时间,从而改变苍白球神经元兴奋性。与离体实验结果相一致,激活苍向球GABAB受体和苯二氮卓结合位点及阻断GABA重摄取可引起整体动物旋转行为。苍白球GABA神经递质系统与帕金森病病因学及癫痫发病有关。已证实,苍白球神经元放电频率的降低及簇状放电的产生与帕金森病运动减少及静止性震颤等症状直接相关。此外,电牛理及行为学实验发现,新型抗癫痫药物替加平可调节苍白球神经元功能活动．这为进一步了解苍白球与癫痫发病的关系提供了新的理论及实验依据。     

新型镇痛靶点α2δ-1-NMDAR稳定表达细胞株构建及镇痛药物筛选的应用

在多种神经性疼痛动物模型中均发现周围神经损伤可导致由CACNA2D1编码的α2δ-1蛋白在脊髓和背根神经节(DRG)中表达显著上调.CACNA2D1过表达使脊髓背角神经元的突触前和突触后NMDAR活性增强,引起疼痛过敏症.α2δ-1与NMDAR相互作用,促进了 NMDAR在细胞表面转运和突触膜上的定位,可引起神经病理性...     

DNA损伤反应中细胞周期检查点蛋白p27~(Kip1)表达及其调控机制

为了研究DNA损伤反应中p2 7Kip1的表达及其调控机制 ,应用免疫印迹的实验结果表明 :10Gy 60 Coγ射线照射后 3h ,HeLa细胞中p2 7Kip1蛋白水平开始下降并持续到 2 4h ,进而失去它对CDKs的抑制功能 .Northern印迹结果显示 ,电离辐射 (IR)对p2 7Kip1mRNA表达水平无明显影响 ,说明电离辐射诱导p2 7Kip1表达水平的降低主要与蛋白质降解相关 ,但其具体的调控机制还不清楚 .已知在G1—S期p2 7Kip1蛋白的降低主要依赖细胞周期蛋白E Cdk2激酶将其磷酸化后的泛素化蛋白酶体途径 (ubiquitin proteasomepathway) .酶动力学研究结果揭示 :电离辐射后细胞周期蛋白E Cdk2激酶活性增高 ,12h细胞周期蛋白E Cdk2激酶活性达到最大 .当在照前用细胞周期蛋白E Cdk2抑制剂olomoucine (10 μmol L)抑制细胞周期蛋白E Cdk2激酶活性时 ,p2 7Kip1蛋白表达水平增加 .此外 ,还观察到电离辐射可诱导p2 7Kip1泛素化水平的增高 ,而在使用蛋白酶体抑制剂MG 132 (5 μmol L)处理HeLa细胞后 ,可抑制辐射诱导p2 7Kip1蛋白水平的下调 .研究结果提示 :泛素化蛋白酶体途径参与了辐射诱导P2 7Kip1蛋白表达下调的降解机制 .     

突触长时程增强形成机制的研究进展

高等动物脑内突触传递的可塑性是近30年来神经科学研究的热点,突触传递长时程增强（long-term potentiation,LTP)是神经元可塑性的反映,其形成主要与突触后机制有关。过去关于LTP机制的研究主要集中于N－甲基－D门冬氨酸（NMDA）受体的特征及该受体被激活后的细胞内级联反应,现认为脑内存在只具有NMDA受体而不具有α－氨基羟甲基恶唑丙酸（AMPA）受体的“静寂突触（silent synapse)”,这一概念的提出,使人们认识到AMPA受体在LTP表达的突触后机制中的重要作用。     

星形胶质细胞的兴奋对神经元树突丝运动的调节机制

神经元树突上树突丝(filopodia)的形成及其运动,是神经元探索胞外环境、寻找突触前膜结构的一种方式.为研究星形胶质细胞的兴奋对神经元树突上树突丝运动的调节机制,在与神经元混合培养的星形胶质细胞中转染光敏感通道(channelrhodopsin-2).Channelrhodopsin-2是一种可表达于细胞膜表面的非选择性阳离子通道,可被特定模式的蓝光激活,导致大量钙离子内流并进一步诱发星形胶质细胞产生钙波,从而实现了选择性激活星形胶质细胞的目的.研究结果显示,在混合培养的神经元与星形胶质细胞模型中,激活的星形胶质细胞可以抑制神经元filopodia的运动,与外源性ATP、谷氨酸的作用效果一致.这表明星形胶质细胞激活后可能通过释放ATP和谷氨酸等递质来抑制神经元filopodia的运动.     

α2A肾上腺素能受体在大鼠前额叶皮层钙结合蛋白免疫阳性中间神经元上的表达(英文)

α2A肾上腺素能受体(α2A adrenoceptors,α2A受体)是前额叶皮层表达最为丰富的肾上腺素能受体亚基。目前普遍认为,激活前额叶皮层锥体神经元上的α2A受体在改善认知功能中发挥关键作用。但是,α2A受体在中间神经元上的表达和功能尚不清楚。本研究采用免疫荧光双标技术,研究α2A受体在大鼠前额叶中占主要类型的中间神经元的表达,即表达钙结合蛋白(小清蛋白,钙视网膜蛋白和钙结合蛋白D-28k)的中间神经元。结果显示,α2A受体在钙结合蛋白免疫阳性中间神经元上具有丰富的表达,提示激活α2A受体也可能通过影响兴奋性锥体神经元和抑制性中间神经元形成的局部神经元网络的活动,发挥对认知功能的改善作用。本研究为激活α2A受体改善前额叶认知功能的潜在机制提供了形态学基础。     

活性氮自由基:脑缺血再灌注损伤过程中引起血脑屏障破坏及调节神经修复的双刃剑(英文)

在脑缺血再灌注损伤中,自由基发挥着重要作用。脑缺血及再灌注可产生大量的自由基,随着这些自由基的聚集,会引发一系列的分子级联反应,从而增加血脑屏障的通透性,诱发脑水肿、出血、炎症反应及细胞死亡。以一氧化氮(NO)及过氧亚硝基阴离子(ONOO-)为代表的活性氮(reactive nitrogen species,RNS),是自由基的重要组成部分,它们在脑缺血再灌注损伤中作用显著。一方面,活性氮能激活基质金属蛋白酶(MMPs),破坏血脑屏障。MMPs作为一大类含2价锌离子的水解酶,其激活可以降解脑血管及神经元细胞外基质。脑缺血再灌注损伤产生NO和ONOO-,它们均可以通过激活MMPs,降解紧密连接蛋白,从而破坏血脑屏障。另一方面,近期研究发现,活性氮也参与了脑缺血后神经再生及修复的调节过程。因此,了解这些活性小分子在血脑屏障破坏及神经再生中的复杂生物活性将很有意义。小窝蛋白1(Caveolin-1)就是活性氮自由基的重要靶分子,它是一种细胞表面的穴样内陷(caveolae)中的膜蛋白,可以通过抑制MMPs的激活保护血脑屏障的完整性。下调Caveolin-1的表达将引起血脑屏障的破坏。脑缺血所产生的NO能下调Caveolin-1的表达,而Caveolin-1的下调,能引起NO合酶的增加,促进生成更多的NO。活性氮与Caveolin-1互相作用,形成了一个反馈回路,通过激活MMPs而造成血脑屏障的不断破坏。此外,Caveolin-1通过调节不同的信号通路,抑制神经干细胞的增长及向神经元分化。因此,活性氮也很可能通过调节Caveolin-1及其他信号通路调控神经再生。在这篇文章中,我们对活性氮在血脑屏障及神经再生中的近期研究进展进行了综述。我们认为,活性氮可能在脑缺血再灌注中起双重作用,既是细胞毒性分子,亦可能是神经再生中的重要信号分子,其作用与其在神经元、内皮细胞及其微环境中产生的量有重要的关系。     

长时程增强效应初始阶段有突触前蛋白簇数目的快速增加

突触传递的长时程增强效应 (ＬＴＰ)和长时程抑制效应 (ＬＴＤ)反映神经元间突触传递效能的变化 ,目前认为这是学习和记忆的基础 ,而谷氨酸受体在ＬＴＰ和ＬＴＤ的诱导中起关键作用。海马是与学习和记忆功能密切相关的脑区 ,Ａｎｔｏｎｏｖａ等近来研究发现 ,体外培养的海马神经元在ＬＴＰ初始阶段有突触后谷氨酸受体 (ＧｌｕＲ1)簇数目的增加 ,而且在突触前神经元有突触前蛋白簇突触素数目以及突触素与谷氨酸受体共存位点数目的快速、持久的增加。进一步实验证明ＬＴＰ初始阶段并没有新蛋白的合成 ,突触前和突触后神经元蛋白质数目的快速增…     

萱草花粉动力蛋白的分离与特性

动力蛋白(dynamin)是一类具有可被微管激活的GTP酶活性的新型马达蛋白,被证明在动物细胞受体介导的内吞小泡的形成、突触小泡再循环及高尔基体的囊泡运输中起关键作用.近几年,一些植物细胞也被发现有动力蛋白类似物.本研究通过分子量鉴定和免疫印迹法证明萱草(Hemerocallis fulva L.)花粉中存在动力蛋白,其分子量为100 kD;经过高度纯化的花粉动力蛋白仍具有GTPase活性,且可被牛脑微管激活1.64倍;电子显微镜观察结果表明,花粉动力蛋白可自我组装成环状结构.     

激活mGlu5通过MAPK信号通路调节肝癌细胞HepG2生长

代谢型谷氨酸受体5（mGlu5）与神经元存活及脑肿瘤发生关系密切.近年发现,mGlu5在肝组织中有表达,并且在肝的病理过程中发挥重要的调节作用.而 mGlu5 是否在肝癌中起作用,目前尚未见报道.本研究选用代谢型谷氨酸受体特异性激动剂二羟基苯甘氨酸(dihydroxyphenylglycine,DHPG)处理肝癌细胞HepG2,从而探讨激活mGlu5对肝癌细胞生长的影响及其机制.结果显示,激活mGlu5能够促进HepG2细胞生长,并激活ERK/JNK通路,抑制p38通路,进而激活转录因子CREB/Elk1和NF-κB.本文揭示了MAPK通路可能参与mGlu5对肝癌细胞生长的调控,为临床提供以mGlu5作为药物靶位点的肝癌治疗新思路.     

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。     

5—羟色胺抑制离体脊髓运动神经元的突触传递

应用新生大鼠脊髓切片运动神经元(MN)细胞内记录技术,发现5-羟色胺(5-HT)10～100μmol/L灌流可浓度依从地抑制背、腹根刺激在MN诱发的兴奋性突触后电位(EPSP)和抑制性突触后电位,但可增大外源性谷氨酸引起的MN去极化。5-HT对背根性EPSP的抑制无刺激频率依赖性,可为5-HT_(1A)受体激动剂8-OH-DPAT模拟,但不受士的宁、酮色林及MDL 72222的影响。结果表明5-HT可直接激活初级传入纤维末梢5-HT_(1A)受体而抑制MN的突触传递。     

SNCG基因与肿瘤的关系

由human γ-synuclein基因(SNCG)编码的蛋白-γ突触核蛋白(γ synuclein)为天然无折叠蛋白,是公认的乳腺癌分子标记物,且在多种肿瘤中检测到高表达.其对乳腺癌细胞有促生长和转移的作用,可干扰细胞有丝分裂开关激酶与微管启动蛋白的结合,促使肿瘤细胞耐受抗微管化疗药物.在体外试验中使用干扰γ突触核蛋白功能的多肽后,可提高化疗效果.另外还发现γ突触核蛋白能与热激蛋白(HSP)结合,进而激活雌激素受体α(ER-α)的转录活性,可能为激素相关性肿瘤增殖机制之一.     

白藜芦醇甙对慢性酒精中毒大鼠学习记忆及海马Cdk5激酶活性的影响

目的:研究白藜芦醇甙对慢性酒精中毒大鼠学习记忆及海马细胞周期依赖性蛋白激酶5(Cdk5)活性的影响。方法:40只大鼠随机分为4组(n=10):对照组、酒精中毒模型组、酒精中毒+白藜芦醇甙低剂量组、酒精中毒+白藜芦醇甙高剂量组。以灌胃法(每天3.0 g/kg酒精)建立慢性酒精中毒大鼠模型。戒断评分法观察戒断症状;Morris水迷宫测试学习记忆成绩;免疫荧光法检测大鼠海马区Cdk5蛋白表达;液闪法检测海马组织Cdk5激酶活性。结果:酒精中毒模型组戒断评分、水迷宫测试结果、Cdk5激酶活性,均明显高于对照组(P0.05);白藜芦醇甙高剂量组戒断评分、水迷宫测试结果,均明显低于酒精中毒模型组(P0.05);白藜芦醇甙高低剂量组Cdk5激酶活性均明显低于酒精中毒模型组(P0.05);酒精中毒模型组大鼠海马区Cdk5阳性细胞较对照组明显增加(P0.05),给予白藜芦醇甙干预后Cdk5阳性细胞数量较酒精中毒模型组减少(P0.05)。结论:白藜芦醇甙能够缓解酒精中毒所致的记忆损伤,这种作用可能与下调Cdk5激酶活性有关。     

分泌型β-淀粉样蛋白前体蛋白的神经保护作用及其分子机制

β-淀粉样蛋白前体蛋白(β-amyloid precursor protein,APP)是体内广泛表达的跨膜蛋白质,已知APP经β-分泌酶切割产生的β-淀粉样蛋白(Aβ)是阿尔茨海默病(AD)的标志性病理分子之一,但对APP生理功能的认识比较有限。近年的研究却发现,APP经分泌酶切割的可溶性胞外片段sAPP对于兴奋性神经毒性、脑缺血、脑创伤等病理状况具有与β-淀粉样蛋白相反的神经保护作用。离体和在体研究证明,APP的α-分泌酶切割片段sAPPα可促进神经元的增殖、分化以及促进突触的发育,并改善突触传递和突触可塑性,进而提升学习与认知功能;APP基因缺失则造成不良后果。已报道的sAPPα神经保护作用机制包括激活高电导钾通道,抑制电压依赖性钙通道和NMDA受体通道介导的钙内流,调节神经细胞的离子稳态,平衡神经元和突触的兴奋性。值得注意的是,最新的研究鉴定出sAPP在细胞表面的特异性受体GABA_BR1a,sAPP通过与该受体结合调节突触传递,协同降低神经元的异常兴奋性。可以预见,深入研究与发掘sAPP神经保护作用的机制与替代方法,恢复退行性病变脑组织已经降低的sAPPα水平与下游效应分子功能,将可能为相关脑疾病的发病机制与防治提供新思路或新策略。     

代谢型谷氨酸受体

代谢型谷氨酸受体（ｍＧｌｕＲｓ）的发现是中枢兴奋性突触性研究中的一些重要进展,ｍＧｌｕＲｓ激活后通过不同的胞内信号转导系统（如ＰＩ水解,ｃＡＭＰ水平变化等）产生生理效应,目前已有八种ｍＧｌｕＲｓ亚基被克隆并成功表达,由于缺少选择性工具药,对其药理学特性及生理功能尚了解甚少,现有证据表明ｍＧｌｕＲｓ在中枢神经系统的活动中起重要作用,包括调制离子通道活动神经元兴奋性和神经递质释放,参与突触传递和突触可     

痒觉的中枢环路机制

痒觉是一种诱发抓挠行为的不愉快的感受。近年来,我们对痒觉信息在脊髓水平处理的分子和细胞机制已经有了较为深入的认识。然而,痒觉信息如何从脊髓传递到大脑并不清楚。我们发现,在痒觉诱发抓挠的过程中,脊髓中投射到臂旁核的神经元被激活,光遗传学抑制这条环路的活性可以减少痒觉诱发的抓挠行为。脊髓中痒觉特异的胃泌素释放肽受体阳性神经元与投射到臂旁核的脊髓投射神经元形成兴奋性突触连接。我们进一步研究了臂旁核在痒觉行为过程中的活性变化和功能。我们发现,臂旁核神经元的兴奋性与痒觉诱发的抓挠过程具有很强的相关性。整体抑制臂旁核神经元的活性或者选择性阻断兴奋性神经元的突触传递可以显著降低急性痒引起的抓挠行为,并减缓慢性痒模型的建立。我们的工作揭示了痒觉从脊髓传递到大脑的一条重要环路,并且提示臂旁核是参与痒觉信息处理的重要脑区。该研究为深入阐明痒觉信息加工的脑内环路机制提供了重要基础。