CaMKⅡ在学习和记忆中的作用

CaMKⅡ是突触后致密物(PSD)的主要成分,在Ca++CaM作用下自身磷酸化激活后能较长时间保持不依赖Ca++的激酶活性。CaMKⅡ突变小鼠学习记忆能力严重受损并且不能诱导长时程增加(LTP);小鼠学习训练后或者诱导LTP后,CaMKⅡ活性增加,因此,CaMKⅡ可能是学习和记忆的分子基础。     

磷酸化钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ在大鼠脊髓背角C-纤维诱发电位长时程增强的诱导和维持中的作用

实验旨在探讨钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II(calcium／calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ,CaMKⅡ)在脊髓背角C-纤维诱发电位长时程增强(long—term potentiation,LTP)的诱导和维持中的作用。用Western blot技术分别检测LTP形成30min和3h脊髓背角(L4-L6)CaMKⅡ的含量及其磷酸化水平。同时观察脊髓局部给予CAMKⅡ选择性抑制剂KN-93后对脊髓背角LTP和CaMKII磷酸化的影响。观察结果如下：(1)诱导LTP后30min,CaMK Ⅱ的磷酸化水平明显高于对照组,而CaMKⅡ的总量无变化;诱导LTP后3h CaMKⅡ的磷酸化水平进一步升高。而且CaMKⅡ的总量也明显增加(n=4);(2)强直刺激前30min于脊髓局部给予CaMKⅡ的特异性抑制剂KN-93(100μmol/L),可阻断LTP的诱导,同时明显抑制CaMKⅡ的磷酸化水平;(3)诱导LTP后30min给予KN-93,可显著抑制LTP的维持,同时CaMKⅡ的磷酸化水平与未用药组相比也明显降低（n=3);(4)LTP3h后给予KN-93,LTP的幅值不受影响,磷酸化的CaMKⅡ的含量与用药前相比也无差别（n=3)。根据上述实验结果可以认为,CaMKⅡ的激活参与脊髓背角C-纤维诱发电位LTP的诱导和早期维持过程。     

慢性铝暴露对大鼠海马神经元PKC、CaMKⅡ、Ng 的影响

通过研究慢性铝暴露对大鼠学习记忆和海马长时程增强 (long-term potentiation, LTP) 的影响,并检测海马神经元蛋白激酶Ｃ(protein kinase c, PKC) 活性及Ca²⁺钙调蛋白激酶Ⅱ(Ca²⁺calmodulin dependent protein kinase Ⅱ, CaMK Ⅱ) 和神经颗粒素(neurogranin, Ng) 蛋白表达的变化,探讨铝暴露损害学习记忆的作用机制.选用断乳后 Wistar 大鼠,以含有不同浓度 AlCl₃ 的蒸馏水进行饲养.3 个月后,测定铝暴露组大鼠脑内和血中的铝含量;测量记录大鼠海马群体峰电位(population spike,PS)LTP;用改良 Takai 法测定海马神经元 PKC 活性变化;Western 印迹法检测 CaMK Ⅱ和Ng的蛋白表达.结果显示,与对照组相比,铝暴露组的 PKC 活性降低,差异有统计学意义 (P<0.01);与对照组相比,铝暴露组的CaM Ⅱ蛋白表达降低,差异有统计学意义(P<0.05);与对照组相比,铝暴露组的 Ng 蛋白表达降低,且差异有统计学意义(P<0.05).实验结果说明：慢性铝暴露可以降低大鼠海马神经元 PKC 的活性及 Ng 和 CaMKⅡ 的蛋白表达,可能影响 Ng 磷酸化水平,从而影响 CaM 与 Ng 之间的亲和性,也影响 Ca²⁺CaM 对 CaMKⅡ 的调节,抑制 LTP 的形成,损害学习记忆的功能.     

突触长时程增强形成与学习记忆的相关研究

突触长时程增强(LTP)的形成与学习记忆有相似特征,将其作为记忆的一种模式加以研究,并深入探索LTP机制产生与静止突触的关系,长时程突触修饰与突触后神经细胞内Ca^2 的作用机制,学习行为后海马内出现的突触效能变化与行为学习之间的关系,以及BDNF对海马突触的LTP调节与长时记忆所涉及关于LTP的相关基因表达。     

钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ与学习记忆相关疾病的研究进展

智力障碍、阿尔兹海默氏病等学习记忆相关疾病由于致病原因复杂,发病机制不明确,至今仍缺少有效的防治措施。钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)作为神经信号传递通路中重要的信号分子,是与学习和记忆相关的重要调节蛋白。CaMKⅡ功能的失调会诱发多种与学习记忆相关的疾病。目前在编码CaMKⅡ的基因上已发现多种引起智力障碍的从头突变,但具体的致病机理仍有待进一步研究。该文重点介绍了CaMKⅡ在学习和记忆中的作用,总结了CaMKⅡ突变引起的学习记忆相关疾病及在智力障碍上可能的致病机理,并讨论了如何以其作为新的靶点开发针对神经系统疾病的个性化治疗药物。     

C57BL/6小鼠听皮层A1区LTP特性

应用在体细胞外记录群体细胞兴奋性突触后场电位方法,研究C57BL6小鼠听皮层A1区突触长时程增强(LTP)特性。观察到,给予模拟的θ节律电刺激(TBS),刺激听皮层白质,可在听皮层灰质ⅡⅢ层记录到明显LTP。根据TBS后LTP幅度变化特征,LTP可分为瞬时增强型(有PTP)和缓慢增强型。高强度TBS诱导的LTP增幅百分数比低强度TBS诱导的LTP增幅大,但两者诱导的LTP成功率无显著差异。实验还表明,2月龄小鼠较4月龄小鼠LTP幅度增长率更高,提示听皮层LTP具有年龄依赖性特征。实验结果为进一步研究听觉模态学习记忆的神经机制提供了资料。     

学习和记忆相关基因:Calsyntenins家族

Calsyntenins（Cstn）是一个独特的将胞外蛋白水解活性与胞内Ca^2＋信号转导相连在一起的家族,属于钙结合蛋白,与钙离子结合,参与信号转导和细胞交流。它包括3个成员,分别为calsyntenin-1、calsyntenin-2和calsyntenin-3,皆为突触后膜蛋白,主要在脑的神经元中表达,但表达模式各自不同,而且其蛋白也表现出高度的结构多样性。Calsyntenin-1位于中枢神经系统（CNS）突触后膜,是一个突触后膜蛋白水解的蛋白质。有一个结合钙的胞质酸性结构域,是一个通过胞外蛋白水解来调节突触后钙的动力调节子。Calsyntenin-1调节突触后膜下或胞内Ca^2＋储存库中的Ca^2＋瞬变,从而参与长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）,与学习和记忆功能紧密相关。尤其是最近研究发现,β淀粉样蛋白前体（APP）和calsyntenins共同作用增加了β淀粉样蛋白（Aβ）的分泌,从而造成神经系统紊乱,促进阿尔采末病（AD）的发生,这对于AD发病机制的揭示和开发新一代治疗AD的药物具有重要的意义。     

青藤碱对培养VSMC MAPK、PKC活性和细胞[Ca^2＋]i的影响

目的：观察青藤碱对血管平滑肌细胞（VSMC）丝裂素活化蛋白激酶（MAPK）、蛋白激酶C（PKC）活性和胞内游离钙浓度（[Ca^2＋i]）的影响。方法：将VSMC正常培养液、ox-LDL诱导血管内皮细胞（VEC）损伤的条件培养基、青藤碱加ox-LDL诱导VEC损伤的条件培养基等分别作用于VSMC,采用β-放射活性法等测定MAPK及PKC活性,荧光光度法检测VSMC[Ca^2＋]i。结果：VEC损伤条件培养基作用于VSMC后,与正常培养VSMC相比,细胞MAPK、PKC活性明显增加（P〈0．01）,细胞[Ca^2＋]i增加;青藤碱作用于VEC损伤条件培养基培养的VSMC后,与模型组相比,MAPK及PKC活性明显减少（P〈0．01）、细胞[Ca^2＋]i降低。结论：青藤碱抑制VSMC增殖的作用可能与拮抗MAPK、PKC活性和细胞[Ca^2＋]i的增加有关。     

葛根素对血管性痴呆大鼠海马突触传递长时程增强的影响

目的：探讨葛根素对血管性痴呆大鼠长时程增强（LTP）的影响。方法：采用Morris水迷宫和LTP诱导法检测血管性痴呆模型大鼠空间学习记忆能力和海马突触传递的改变。结果：模型组大鼠不同时间点测得的Morris水迷宫逃逸潜伏期均较假手术组明显延长,海马LTP诱导率明显降低,而药物组大鼠EL均短于模型组,但LTP诱导率明显增强。结论：葛根素可增强血管性痴呆大鼠突触传递功能,改善其长期存在的学习记忆障碍。     

慢性染铅对海马CA1区LTP及α-CaMKⅡ活性的抑制性影响

目的:探讨慢性染铅对海马CA1区长时程增强(LTP)及钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(-αCaMKⅡ)活性的影响。方法:用同心圆电极刺激海马的Schaffer侧支,于CA1区用细胞外玻璃电极记录单脉冲刺激引起的锋电位群(PS),观察对照组及不同剂量染铅组大鼠于高频刺激(HFS)前后PS幅值的变化;同时以磷酸化抗体,用Western blots方法检测海马CA1区-αCaMKⅡ活性。结果:HFS后,对照组和低、中、高剂量染铅组的幅值分别为各自的HFS前的162.5%、105.2%、86.8%、83.0%,染铅组PS幅值变化率明显低于对照组(P<0.01);以对照组-αCaMKⅡ活性为100,则低、中和高剂量染铅组活性分别为62.0±3.7、50.8±4.0、43.3±4.1,和对照组相比P<0.01,具有显著性差异。结论:慢性染铅可抑制CA1区LTP形成,而这种抑制作用可能与铅使-αCaMKⅡ活性降低密切相关。     

杭白菊总黄酮对衰老小鼠学习记忆的影响

目的：探讨杭白菊总黄酮（TFCM）对衰老小鼠学习记忆能力及胆碱能系统的影响。方法：采用皮下注射D-半乳糖的方法制备衰老小鼠模型。ICR小鼠随机分为5组（n=10）：正常对照组,模型组,低、中、高剂量TFCM处理组。TFCM处理组于造模后第2周开始每天给予TFCM（50、100或150mg／kg）灌胃。用Morris水迷宫法检测小鼠学习记忆能力,用比色法测定血清和大脑组织中丙二醛（MDA）含量,以及超氧化物歧化酶（SOD）和乙酰胆碱酯酶（Ach E）活性。结果：与正常对照组相比,模型组学习记忆能力减退,MDA含量和Ach E活性增加,SOD活性降低。与模型组相比,中高浓度TFCM处理组（100、150mg／kg）小鼠学习记忆能力明显改善,MDA含量和Ach E活性明显降低,SOD活性增高。结论：TFEM能显著改善D-半乳糖衰老小鼠学习记忆能力,其机制可能与TFCM的抗氧化特性以及提高中枢胆碱能系统功能有关。     

孕鼠被动吸烟对子鼠学习记忆能力和海马LTP的影响

目的:探讨小鼠孕期被动吸烟对其子代小鼠学习记忆能力和神经机制长时程增强(LTP)效应的影响,及采用不同抗氧化剂的干预效应。方法:孕鼠给予被动吸烟染毒,并采用槲皮素和维生素E(VE)进行干预,待产子后研究子鼠水迷宫和LTP的变化。结果:被动吸烟使子鼠空间学习记忆能力下降。槲皮素组LTP与对照组相比增强显著(P<0.05);吸烟组LTP增强受到抑制(P<0.05);VE及与槲皮素协同干预组子鼠LTP较吸烟组增强显著(P<0.05)。结论:胚胎期被动吸烟使小鼠学习记忆功能下降,通过抗氧化剂干预可能得到改善。     

铝暴露对大鼠海马神经元长时程增强和Na+通道表达的影响

海马神经元长时程增强(LTP) 被认为与学习和记忆的形成有关.Na⁺在诱导 LTP产生的过程中十分重要.实验发现,慢性铝暴露可以影响大鼠海马神经元LTP的产生,随着铝暴露浓度的增加,LTP 的幅值逐渐降低.RT-PCR 法对大鼠海马神经元 9 种类型Na⁺ 通道（即 Nav1.1～Nav1.9）的 mRNA 进行检测发现,除 Nav1.4 和 Nav1.8 Na⁺通道 mRNA 在大鼠海马神经元中未见表达外,慢性染铝组大鼠海马神经元7种Na⁺ 通道 mRNA 表达均明显增高（P<0.05）.蛋白印迹法对一种脑型 Na⁺通道 (Nav 1.2) 蛋白检测证明, Na⁺通道蛋白表达亦明显升高.结果提示,铝进入神经元后,可能通过影响 Na⁺ 通道蛋白的表达而影响了突触后神经细胞的去极化,进而影响了LTP的诱导过程,从而预示铝的暴露可能损害大鼠学习和记忆能力.     

蛋白激酶A参与诱导新生小鼠海马神经元的长时程增强

作为探索大脑学习和记忆功能的重要模式 ,长时程增强 (longtermpotentiation ,LTP)在研究发育过程中的神经回路形成(neuralcircuitformation)和精致化 (Refinement)具有重要作用。一般认为 ,钙 钙调蛋白依赖性蛋白激酶II(calcium/calmodulindependentproteinkinaseII ,CaMKII)和促细胞分裂剂激活性蛋白激酶 (mitogen -activatedproteinkinase,MAPK)家族分子在诱导海马神经元LTP过程中起关键作用。美国斯坦福大学学者RobertC .Malenka最近证实 :新生期啮齿类动物海马神经元却并非如此。他们于出生后 9天内的小鼠海马CA1区锥体细胞 …     

钙离子信号对非细胞体系中小鼠卵母细胞游离生发泡减数分裂启动的影响

本文构建了包括HeLa裂解液和游离小鼠卵母细胞生发泡的实验体系,用于研究Ca^2 及其下游信号对小鼠卵母细胞减数分裂启动的影响。游离的卵母细胞生发泡可以在M期细胞裂解液中发生减数分裂启动,表现为染色质的凝集。进一步的研究表明,Ca^2 信号的存在对G2期细胞裂解液促进减数分裂启动是至关重要的,G2期中期的细胞裂解液只有经Ca^2 诱导后才具有启动生发泡减数分裂的作用,而G2期晚期无论Ca^2 存在与否均诱发减数分裂的启动,但是G2期早期的裂解液无启动减数分裂的作用。卵母细胞的体外培养实验分析也表明,抑制CaM和CaMKⅡ的活性可以阻止GVBD和报制第一极体的释放。免疫沉淀及Western Blotting结果显示,HeLa细胞裂解液中的MPF从G2期中期到M期均存在,且Cdc2亚基的Tyr由磷酸化向去磷酸化转变。结果进一步证明,卵母细胞减数的分裂的启动可能是通过一种Ca^2 ／CaM依赖的途径来推动的。     

环腺苷酸应答元件结合蛋白与学习记忆

环腺苷酸(cAMP)应答元件结合蛋白(cAMP response element binding protein,CREB)是一种核转录因子,可与cAMP反应元件结合,调节基因转录,具有调节精子生成,昼夜节律,学习记忆等功能.近年来关于其在学习记忆中的作用成为医学研究热点.CREB是神经元内多条信息传递途径的汇聚点,参与长时记忆形成和突触可塑性.长时记忆(long-term memory)形成需依赖CREB介导的基因转录,干扰或抑制CREB活性可破坏长时记忆.长时程增强(long-term potentiation,LTP)是研究学习记忆的理想模型,在LTP诱导和维持过程中均可观察到CREB活性持续升高.但增龄过程中,海马CREB活性下降,影响学习记忆功能,与许多神经退行性疾病发生有关.     

NO可能作为Ca^2＋的下游信号介导乙烯诱导的蚕豆气孔关闭

以蚕豆（Vicia faba L．）为材料,利用药理学实验,结合激光共聚焦显微技术和分光光度法．探讨Ca^2＋和一氧化氮（nitric oxide,NO）在乙烯（ethylene,Eth）调控气孔运动信号转导中的作用。结果表明．光下乙烯利（0．004％,0．04％,0．4％）可诱导蚕豆叶片气孔关闭,且具有时间和剂量效应：NO清除剂cPTIO、硝酸还原酶（nitrate reductase,NR）抑制剂NaN3及胞外Ca^2＋螯合剂EGTA可部分逆转乙烯诱导的气孔关闭;乙烯能够明显增加气孔保卫细胞NO水平;提高蚕豆叶片NO含量和NR活性．并且NO的含量变化与NR活性的变化趋势基本一致;NR抑制剂NaN3可抑制乙烯诱导的气孔保卫细胞和叶片NO含量的增加;清除胞外Ca^2＋可减弱乙烯对NO含量和NR活性的诱导效应。说明Ca^2＋和NO均参与乙烯诱导的蚕豆气孔关闭,且NO（主要由NR途径合成）可能位于Ca^2＋下游参与调控这一信号转导过程。     

特异突触可塑性干扰肽在小鼠吗啡条件化位置偏爱表达过程中的作用

在作为成瘾检测手段的条件化位置偏爱模型中,环境背景和成瘾药物间的关联性学习起着关键的作用。突触可塑性作为学习记忆可能的物质基础,在药物成瘾方面的研究也越来越多,但其表现形式,长时程增强(LTP)或者长时程抑制(LTD)在成瘾过程中所发挥的具体作用尚不得而知。因此,本文利用生物信息学手段,设计并合成了旨在分别阻断LTP和LTD的干扰肽,研究其对小鼠吗啡条件化位置偏爱的影响。结果发现,干扰肽Pep-A2和Pep-A3能够分别特异地阻断海马CA1区的LTP和LTD,在测试前尾静脉注射具有穿膜特性的LTP/LTD特异性干扰肽（Tat-A2/Tat-A3）,均能阻断或损伤吗啡诱导的条件化位置偏爱的表达。此发现提示我们,LTP和LTD在成瘾性异常记忆的过程中均发挥着重要的作用。     

白细胞介素-2对大鼠心肌Ca2+ATPase和Na+ /K+ATPase的影响

为了探讨IL－2对心肌细胞内钙影响的可能机制,用光学法检测心肌肌浆网Ca^2 ATPase的活性,以及细胞膜Ca^2 ATPase和Na^ /K^ ATPase的活性。结果：（1）用IL－2（10、40、200、800U/ml）灌流心脏后,其肌浆网Ca^2 ATPase的活性随IL－2浓度的升高而增强;（2）在ATP浓度为0.1-4mmol/L时,Ca^2 ATPase的活性随ATP浓度的升庙则增强,由IL－2（200U／ml）灌流后的心脏获得肌浆网（SR）,其Ca^2 ATPase的活性对ATP的反应强于对照组;（3）在[Ca^2 ]为1－40μmol/L时,心脏SR Ca^2 ATPase的活性随[Ca^2 ]增加而增强,而IL－2灌流心脏后分离的SR,其Ca^2 ATPase活性在[Ca^2 ]升高时没有明显改变;（4）用nor-BNI(10nmol/L）预处理5min后,IL－2（200U／ml）灌流后不再使SR Ca^2 ATPase的活性增强;（5）用PTX（5mg/L）预处理后,IL－2对SR Ca^2 ATPase的影响减弱;（6）用磷脂酶C（PLC）抑制剂U73122（5μmol/L）处理后,IL－2不再使SR Ca^2 ATPase活性增高;（7）用IL－2直接处理从正常大鼠分离的SR后,对SR Ca^2 ATPase活性无明显影响;（8）IL－2灌流后,对心肌细胞膜Ca^2 ATPase和Na^ /K^ ATPase活性没有显著。上述结果表明,IL－2灌流心脏后使心肌肌浆网Ca^2 ATPase的活性增加,心肌细胞膜上的κ－阿片受体及其下游的G蛋白和PLC介导了IL－2的作用。尽管IL－2提高SR Ca^2 ATPase对ATP的反应性,但却抑制SR Ca^2 ATPase对钙离子的敏感性。IL－2对心肌细胞膜Ca^2 ATPase和Na^ /K^ ATPase的活性无明显影响。     

β-淀粉样蛋白抑制海马长时程增强机制的研究进展

认知、学习和记忆功能的进行性下降,是阿尔采末病（AD）的主要临床特征,其发病机制一般认为与β-淀粉样蛋白（Aβ）在脑内的沉积以及由此产生的神经毒性作用有关。海马长时程增强（LTP）是反映突触传递可塑性的重要指标之一,被认为与学习和记忆的形成有关。本文结合近年来对离体、在体以及转基因动物多方面的研究进展,扼要介绍了Aβ及其活性片段对海马LTP的影响,并从离子通道／受体、蛋白激酶、逆行信使和基因突变等方面阐述了Aβ抑制LTPT的可能机制。