INTERACTION OF CONE SIGNALS ON L-TYPE HORIZONTAL CELL IN CARP RETINA: EXPERIMENTS AND MODELING

本文应用胞内记录和动态模型分析方法, 研究了离体鲫鱼视网膜视锥驱动的亮度型水平细胞 (LHC) 上不同视锥信号的相互作用。 实验表明, 绿背景光的作用可以提高LHC的红光反应, 这种增强作用与绿敏视锥的活动程度密切相关。 模型分析表明, 绿背景光的作用使谷氨酸介导的前馈性通路和GABA介导的反馈性通路活动同时得以增强。 水平细胞对光反应的增强效应不能为外源性GABA所消除, 而其程度为前馈性通路和反馈性通路活动增加的相对程度所决定。     

突触后钙通路有助于视锥与L型水平细胞间的突触可塑性

我们实验室以前发现,视网膜视锥与亮度型水平细胞（luminosity—type horizontal cell,LHC）之间的突触传递效率具有可塑性。重复性刺激红敏视锥增加了LHC对红光的超极化反应幅度,而且这种增强作用是可逆的。在本文中,我们运用细胞内记录技术和药理学分析的方法来考察重复性红光刺激引起的反应增强的可能机制。当通过胞内注射Ca^2＋的螯合剂EGTA来降低LHC内的Ca^2＋浓度后,重复性红光引起的反应增强被抑制,提示突触后钙信号是反应增强的一个重要因素。另外,反应增强现象还可以被钙离子通透的AMPA受体（Ca^2＋-permeable AMPA receptor,CP-AMPAR）的拈抗剂阻断,说明通过钙离子通透的谷氨酸受体内流的Ca^2＋与胞内Ca^2＋浓度的改变有关。进一步发现,胞外灌流ryanodine或caffeine也可以消除反应增强现象,说明由钙诱导的钙释放（calcium—induced calcium release,CICR）引起的钙信号可能也参与了反应增强现象的产生。结果提示,CICR和CP—AMPAR与重复性红光刺激引起的LHC对红光的反应增强有关。     

鲫鱼视网膜亮度型水平细胞上不同视锥信号的相互作用:实验及模型

本文应用胞内记录和动态模型分析方法,研究了离体鲫鱼视网膜视锥驱动的高度型水平细胞（ＬＨＣ）上不同视锥信号的相互作用。实验表明,绿背景光的作用可以提高ＬＨＣ的红光反应,这种增强作用与绿敏锥的活动程度密切相关,模型分析表明,背景光 的作用谷氨酸介导的前馈性通路和ＧＡＢＡ介导的反馈性通路活动同时得以增强,水平细胞对光反应的增强效应不能为外泊性ＧＡＢＡ所消除。则其程度为前馈性通路和反馈性通路活动增加的相对     

鲤属鱼L-型外水平细胞所接收的锥细胞信号

在保持正常血液循环的眼杯标本上,用细胞内微电极技术记录了 L-型外水平细胞(LHC)的反应,并且用颜色光适应方法分析了它所接收的锥细胞输入。结果表明,在白光明适应条件下,LHC 依然接收红敏和绿敏锥细胞的输入,但两者的相对贡献与暗视时有所不同。用蓝适应光可以基本上分离红敏锥细胞的信号;而在红色背景光下,绿敏锥细胞主导了反应的上升相和撤光后回跳相(off-rebound),但在反应平台处却是红敏锥细胞的信号作出主要贡献,表明不同的锥细胞信号显然有不同的潜伏期和时程。     

NMDA受体参与小鼠的前额扣带回的神经突触传递

谷氨酸性突触是哺乳动物神经系统的主要兴奋性突触。在正常条件下,大多数的突触反应是由谷氨酸的AMPA受体传递的。NMDA受体在静息电位下为镁离子抑制。在被激活时,NMDA受体主要参与突触的可塑性变化。但是,许多NMDA受体拮抗剂在全身或局部注射时能产生行为效应,提示NMDA受体可能参与静息状态的生理功能。此文中,我们在离体的前额扣带回脑片上进行电生理记录,发现NMDA受体参与前额扣带回的突触传递。在重复刺激或近于生理性温度时,NMDA受体传递的反应更为明显。本文直接显示了NMDA受体参与前额扣带回的突触传递,并提示NMDA受体在前额扣带回中起着调节神经元兴奋的重要作用。     

蛋白质棕榈酰化对离子型谷氨酸受体运输的调节作用

棕榈酰化是一种可逆的翻译后修饰,其对蛋白质的定位和功能具有重要的调节意义.离子型谷氨酸受体有N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体、α-氨基羟甲基恶唑丙酸(AMPA)受体和人海藻酸受体.近期研究发现,它们的棕榈酰化修饰对其膜表面分布和内化均具有重要的意义.其中NMDA受体在其C末端有2个不同的棕榈酰化位点.1个位于C末端近膜区(CysclusterⅠ),它的棕榈酰化可以增高酪氨酸的磷酸化水平,增加受体膜表面分布,影响神经元中NMDA受体的组构性内化;另1个位于C末端中部(CysclusterⅡ),它受到蛋白质酰基转移酶GODZ的调节,使得受体在高尔基体大量积聚,从而影响受体的膜表面分布.与NMDA受体相似,AMPA受体也存在2个棕榈酰化位点.1个位于在第2跨膜域,受蛋白质酰基转移酶GODZ的调节,能导致AMPA受体在高尔基体的积聚.另1个位点在受体C末端近膜区,它的棕榈酰化能降低AMPA受体和4.1N蛋白的相互作用,并调节受体的内化.这两种离子型谷氨酸受体在棕榈酰化机制上虽然存在差异,但均对受体的运输、膜表面分布和内化具有十分重要的作用.     

谷氨酸下调培养海马神经元AMPA 受体GluR2亚单位的表达

目的研究在癫痫发病过程中,谷氨酸对AMPA受体Glu R2亚单位表达变化的影响。方法用RT-PCR和Western Blot方法观察谷氨酸诱导培养大鼠海马神经元AMPA受体Glu R2亚单位mRNA和蛋白的表达变化。结果在谷氨酸刺激后2h,8h,12h,培养海马神经元Glu R2mRNA和蛋白表达明显下降,与对照组相比,差异有显著性(P<0.05),而非NMDA受体拮抗剂CNQX能阻断此变化。结论在癫痫等疾病中,谷氨酸能通过激活AMAP/KA受体下调AMPA受体GluR2亚单位的表达,参与发病过程。     

代谢型谷氨酸受体在突触可塑性中的作用研究进展

突触可塑性是近 30年来神经科学领域的研究热点之一 ,它主要包括长时程增强 (long termpotentiation ,LTP)和长时程抑制 (long termdepression ,LTD)。以往的研究已经证实 ,离子型谷氨酸受体 (iGluRs)中的NMDA受体和AMPA受体 ,在LTP和LTD的诱导和维持中通过阳离子内流 ,引起细胞内的级联反应而起作用。新近的研究发现 ,代谢型谷氨酸受体 (mGluRs)与G蛋白偶联 ,通过细胞内的多种信使系统介导慢突触传递。本文主要就mGluRs在不同脑区LTP和LTD中的作用进行综述     

代谢型谷氨酸受体激动引起星形神经胶质细胞肿胀

用[~3H]-3-氧-甲基-D-葡萄糖摄取的方法测定细胞水含量,观察谷氨酸受体激动剂、拮抗剂对培养的星形神经胶质细胞水含量的影响,并观察细胞内、外钙的作用.结果发现:0.5,1,10 mmol/L的谷氨酸和1mmol/L的trans-ACPD(代谢型谷氨酸受体激动剂)1h均可以引起细胞的水含量增加,1mmol/L的 AMPA(离子型谷氨酸受体激动剂)不影响细胞的水含量,1mmol/L的L-AP3(代谢型谷氨酸受体拮抗剂)可以拮抗1mmol/L谷氨酸和trans-ACPD的作用;撤除细胞外液的钙,谷氨酸不再引起细胞的水含量增加, 20 μmol/ L 的 CdCl₂不能减轻谷氨酸的作用,而300μmol/L的CdCl₂及30μmol/L的胆罗啉(Dantrolene)均可以减轻谷氨酸的作用,提示代谢型谷氨酸受体激动引起星形细胞肿胀,细胞内、外Ca²⁺在谷氨酸引起的星形细胞肿胀中起一定的作用.     

CaMKⅡ介导的谷氨酸受体磷酸化(英文)

钙/钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ,CaMKⅡ)在脑内兴奋性突触部位丰富表达。通过催化谷氨酸受体和众多突触蛋白磷酸化,CaMKⅡ调节磷酸化蛋白在基础或细胞兴奋时的转运、分布和功能。谷氨酸NMDA受体是CaMKⅡ的直接底物,有证据表明CaMKⅡ直接与NMDA受体胞内C末端相互结合,催化一特定丝氨酸(S1303)的磷酸化。CaMKⅡ也加强谷氨酸AMPA受体的磷酸化,通过磷酸化AMPA受体C末端特定的丝氨酸(S831),CaMKⅡ增强AMPA受体的功能。此外,CaMKⅡ可与代谢型谷氨酸受体mGluR1亚型的胞内C末端结合,促进一特定苏氨酸(T871)的磷酸化,从而促进受体兴奋后脱敏。CaMKⅡ在正常状态下与mGluR5受体结合以储存于突触内,刺激mGluR5受体时,CaMKⅡ与mGluR5受体分离,转运至NMDA受体,以介导mGluR5信号对NMDA受体的增强作用。总之,CaMKⅡ与谷氨酸受体相互作用,改变受体磷酸化水平,参与受体的数量和功能以及突触传导活动的调节。     

明适应条件下鲤属鱼L-型外水平细胞反应的给光-瞬变成分

在明适应条件下鲤属鱼 L-型外水平细胞的反应显示明显的给光-瞬变成分(on-transient)、它与刺激波长有关——对蓝、绿光的反应比对红光的反应有更明显的瞬变成分,其光谱特性提示它与绿敏锥细胞的输入信号有关。与已报道的其它动物 L 型水平细胞的给光-瞬变成分不同,它的出现在一定范围内与网膜受照射的面积无关。绿色(502nm)和红色(706nm)闪光同时照射所引起反应的给光-瞬变成分比各自单独刺激时要显著得多,提示它也与绿敏锥细胞和红敏锥细胞输入的相互作用有关。     

受体、突触和记忆

大脑中神经元突触间的信号传递是由许多神经递质受体介导的。在过去,Richard L．Huganir实验室一直致力于神经递质受体功能调节的分子机制。而最近,该实验室又聚焦到大脑中一种最主要的兴奋性受体的研究——谷氨酸受体。谷氨酸受体主要可以分为两大类：AMPA受体和NMDA受体。AMPA受体主要介导了快速的兴奋性突触传递;而NMDA受体则在神经可塑性和发育中起到重要作用。实验发现,AMPA受体和NMDA受体都可以被一系列的蛋白激酶磷酸化,而磷酸化的水平则直接影响了这些受体的功能特性,包括通道电导和受体膜定位等。AMPA受体磷酸化的水平同时还在学习和记忆的细胞模型中发生改变,如长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）。此外,AMPA受体中GluR1亚单位的磷酸化对于各种形式的可塑性以及空间记忆的维持有重要的作用。实验室主要研究突触部位谷氨酸受体在亚细胞水平的定位和聚集的分子机制。最近,一系列可以直接或间接与AMPA和NMDA受体相互作用的蛋白质得以发现,其中包括一个新发现的蛋白家族GRIPs（glutamate receptor interacting proteins）。GRIPs可以直接和AMPA受体的GluR2／3亚单位的C端结合。GRIPs包含7个PDZ结构域,可以介导蛋白与蛋白直接的相互连接,从而把各个AMPA受体交互连接在一起并与其他蛋白相连。另外,GluR2亚单位的c端还可以和兴奋性突触中的蛋白激酶C结合蛋白（PICK1）的PDZ结构域相互作用。另外,GluR2亚单位的C端也可以与一种参与膜融合的蛋白NSF相互作用。这些与AMPA受体相互作用的蛋白质对于受体在膜上的运输以及定位有至关重要的作用。同时,受体与PICK1和GRIP的结合对于小脑运动学习中的LTD有重要作用。总体上说,该实验室发现了一系列可以调节神经递质受体功能的分子机制,这些工作提示受体功能的调节可能是?     

谷氨酸下调培养海马神经元AMPA受体G1uR2亚单位的表达

目的 研究在癫痫发病过程中,谷氨酸对AMPA受体G1uR2亚单位表达变化的影响。方法 用RT-PCR和Western Blot方法观察谷氨酸诱导培养大鼠海马神经元AMPA受体G1uR2亚单位mRNA和蛋白的表达变化。结果 在谷氨酸刺激后2h,8h,12h,培养海马神经元G1uR2 mRNA和蛋白表达明显下降,与对照组相比,差异有显著性（P〈0．05）,而非NMDA受体拮抗剂CNQX能阻断此变化。结论 在癫痫等疾病中,谷氨酸能通过激活AMAP／KA受体下调AMPA受体G1uR2亚单位的表达,参与发病过程。     

最后区微量注射辣椒素对大鼠血压、心率和肾交感神经放电的影响

在36只麻醉Sprague-Dawley大鼠, 观察了最后区内微量注射辣椒素(10 μmol/L, 50 nl)对平均动脉压(MAP)、心率(HR)和肾交感神经放电(RSNA)的影响.实验结果如下:(1)最后区内注射辣椒素可引起 MAP、HR 和RSNA明显增加, 分别由12.34±0.53 kPa、 328.52±7.54 bpm 和100±0% 增至15.17±0.25 kPa (P<0.001)、 354.81±8.54 bpm (P<0.001) 和156.95±7.57% (P<0.001);(2) 静脉注射辣椒素受体阻断剂钌红(100 mmol/L, 0.2 ml) 后, 辣椒素的上述效应可被明显抑制;(3) 预先应用NMDA 受体阻断剂MK-801 (500 μg/kg, 0.2 ml, iv)也明显抑制辣椒素的兴奋效应.以上结果提示, 最后区微量注射辣椒素对血压、心率和肾交感神经放电有兴奋作用, 而此作用由辣椒素受体介导并有谷氨酸参与.     

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。     

鲫鱼外层视网膜突触强度可塑性及模型分析

视网膜亮型水平细胞的光谱敏感性随刺激模式而变,建立一数学模型以对这种现象的生理机制进行探讨。模型包括两个并行的信号通道,即红敏视锥和绿敏视锥信号通道,神经元之间的突触连接强度在模型中表示为相应通道的的放大系统;系统输出,即水平细胞对光反应幅度,为由两个通道输出之线性和。模型假设各个通道的状态是可调的,其各个时刻的放大系数与其自身状态态呈正相关,而与系统输出呈负相关。模型输出能对实验数据做出较好的描述。     

NO对鲫鱼视网膜视杆和视锥信号传递的不同作用

在离体、灌流的鲫鱼视网膜上,考察了一氧化氮(NO)对视网膜电图(ERG)和水平细胞的作用.NO的供体硝普钠(SNP)压抑暗视ERGb波,却增大明视b波,这些作用均可为血红蛋白所阻遏.进而,SNP使视杆水平细胞对光反应减小,而增强L型视锥水平细胞的对光反应.这些结果表明,NO在外视网膜可压抑视杆系统的活动而增强视锥系统的活动.此外,可溶性鸟苷酸环化酶的抑制剂亚甲基蓝对视杆、视锥水平细胞的作用恰与SNP作用相反,这提示NO的作用可能由cGMP所介导.对NO的作用位点提出了工作假设.     

糖皮质激素对谷氨酸和DGABA受体的电生理反应的快速调制作用

在大鼠下丘脑薄片和豚鼠腹腔神经节上,分别用玻璃微电极细胞外和细胞内记录方法,观察了１０－６ｍｏｌ／Ｌ糖皮质激素（ＧＣ）对谷氨酸和ＧＡＢＡ受体介导效应的快速调制作用。结果表明,ＧＣ灌流后５ｍｉｎ,对谷氨酸受体介导的效应起抑制作用,而对ＧＡＢＡ受体介导的效应起增强作用。撤除ＧＣ后,神经元对谷氨酸和ＧＡＢＡ的反应恢复到对照水平。低钙高镁灌流液不能取消ＧＣ的调制作用。结果提示,ＧＣ在不需要突触环路条件下,可能通过非基因组途径影响谷氨酸和ＧＡＢＡ受体介导的效应。     

糖皮质激素对谷氨酸和GABA受体的电生理反应的快速调制作用

在大鼠下丘脑薄片和豚鼠腹腔神经节上,分别用玻璃微电极细胞外和细胞内记录方法,观察了１０＾６ｍｏｌ／Ｌ糖皮质激素（ＧＣ）对谷氨酸和ＧＡＢＡ受体分层效应的快速调制作用。结果表明,ＧＣ灌流后５ｍｉｎ,对谷氨酸受体介导的效应起抑制作用,而对ＧＡＢＡ受体介导的效应起增强作用。撤除ＧＣ后,神经元对谷氨酸和ＧＡＢＡ的反应恢复到对照水平。低钙高镁灌流液不能取消ＧＣ的调制作用。结果提示,ＧＣ在不需要突触环路条件下,     

M1乙酰胆碱受体对AMPA受体GluA1-Ser831 位点的调控作用

目的:从海马神经元谷氨酸离子型受体--AMPA受体亚基GluA1的831位丝氨酸(GluA1Ser831)磷酸化角度,探讨M1乙酰胆碱受体对AMPA受体GluA1亚基的调控作用及作用机制。方法:本研究以成熟的原代海马神经元为实验对象,用不易被降解的卡巴胆碱(Carbachol,CCh)作为胆碱受体激动剂,以免疫印迹法作为蛋白和磷酸化蛋白的主要检测手段,结合不同蛋白抑制剂研究M1受体调控AMPA受体GluA1亚基的关键信号分子及其机制。结果:1与对照组相比,CCh组Ser831的磷酸化水平显著升高。2CCh促进Ser831磷酸化的现象在M1受体选择性拮抗剂哌仑西平(Pirenzepine)+CCh组消失,CCh升高GluA1-Ser831磷酸化水平的作用由M1受体介导。3蛋白激酶C(ProteinkinaseC,PKC)抑制剂白屈菜红碱(Chelerythrinechloride,CHCL)能对抗CCh促进GluA1-Ser831位点磷酸化的作用,而钙/钙调素依赖性蛋白激酶II(Calcium/calmodulin-dependentkinaseII,CaMKII)抑制剂KN62不能对抗CCh的作用。4为检测体内GluA1-Ser831的磷酸化情况,用小鼠海马组织定位注射CCh和CHCL,CCh组小鼠海马组织GluA1-Ser831位点的磷酸化水平升高,CHCL能对抗这种作用,PKC介导了M1受体激活所导致的GluA1-Ser831磷酸化水平的升高。结论:M1受体通过激活PKC促进GluA1-Ser831的磷酸化。