微管相关蛋白tau在不同年龄大鼠海马内的定位分布特点

目的 检测微管相关蛋白tau和Ser396/404位点磷酸化tau在胚胎期大鼠和出生后直至成熟期大鼠海马内的表达及变化规律,浅析与神经细胞分裂和分化的关系.方法 用免疫组织化学SABC法显示孕18d、出生后1d、1w、2w、2m的大鼠脑冠状切面总tau（R134d）、Ser396/404位点磷酸化tau（PHF-1）的表达.结果 ①胚胎期大鼠海马CA区的锥体细胞数量明显多于出生后,随着脑的发育,锥体细胞层的神经细胞数量逐渐下降;②孕18d大鼠海马内有丰富的总tau和PHF-1 tau的表达,并且海马内各区的阳性物质表达均匀,生后1d和1w两种物质表达仍然很强,阳性产物主要分布在海马CA1和CA2区以锥体细胞轴突为主要成分的始层,在锥体细胞树突集中的分子层和胞核内也有少量分布,而在生后2w和2m大鼠海马内各区均未见密集的阳性产物表达.结论 不同年龄大鼠海马内总tau和PHF-1 tau的表达和分布变化可能与神经系统发育过程中细胞的分裂和分化有关.     

NO前体和供体对大鼠海马脑片神经元活动的影响

应用细胞记录单位放电技术,在大鼠海马脑片上观察了左旋精氨酸,Ｎ－硝在左旋精氨酸,ＳＩＮ－１,及亚甲基蓝对ＣＡ１区神经元自发放电的影响,旨在了解左旋精氨酸;ＮＯ通路在海马放电中的作用及其可能的机制。实验结果如下：１．用Ｌ－ａｒｇ（１ｍｍｏｌ／Ｌ）灌流海马脑片２ｍｉｎ,在５４个放电单位中有４２个单位放电频率降低,１２个单位无明显反应。     

利多卡因和硫喷妥钠对培养的大鼠海马脑片神经元损伤的影响

目的 :观察利多卡因和硫喷妥钠对生后 2 2d大鼠培养海马脑片的实验型缺血后神经元损伤的影响。方法 :将培养的SD大鼠海马脑片实验型缺血 (缺氧缺糖 ) 1 0min ,给药组在缺血前 1 0min给予 1 0nmol/L、1 0 0nmol/L的利多卡因或 2 50nmol/L、60 0nmol/L的硫喷妥钠 ,缺血后换用正常培养基继续培养 7d ,并用荧光染料PropidiumIo dide(PI)连续观察海马CA1区和齿状回神经元的损伤。结果 :缺血后第 1d缺血组即出现神经元损伤高峰 ,CA1区和齿状回的PI指数显著增加 (P <0 .0 1 ) ;直至缺血后第 7d其损伤指数仍显著高于缺血前水平 (P <0 .0 1 )。两浓度的利多卡因和硫喷妥钠均可降低缺血后CA1区和齿状回神经元损伤的程度 (P <0 .0 1 ) ,并可将CA1区和齿状回的神经元损伤高峰推迟至缺血后第 3d。结论 :利多卡因和硫喷妥可减轻缺血后海马CA1区和齿状回的神经元损伤 ,推迟神经元的损伤高峰。     

急性缺氧和急性低糖对脑片tau蛋白磷酸化的影响

为探讨急性缺氧对tau蛋白磷酸化的影响,将Wistar大鼠脑片进行不同时间的缺氧培养后,对tau蛋白的磷酸化状态及相关磷酸酯酶的活性和表达进行检测.结果显示,急性缺氧使tau蛋白多个丝氨酸位点磷酸化水平下降,蛋白磷酸酯酶～2A(PP-2A)的活性升高,其催化亚单位表达上调,而蛋白磷酸酯酶-1(PP-1)的活性及催化亚单位表达均无明显改变.该研究结果表明:急性缺氧可能通过蛋白磷酸酯酶-2A的上调而使tau蛋白多个丝氨酸位点发生去磷酸化作用.     

烟碱和槟榔碱对离体大鼠海马脑片CA_1锥体细胞外诱发电位的影响

在离体Ｗｉｓｔａｒ大鼠海马脑片上,用微电极记录刺激顶树突层Ｓｃｈａｆｆｅｒ侧支引起的ＣＡ＿１区锥体细胞外群峰电位（ＰＳ）。观察用半浸式浴槽或多管微电极气压微量注射给予Ｎ受体激动剂烟碱（Ｎｉｃ）和Ｍ受体激动剂槟榔碱（Ａｒｅ）对ＰＳ的影响,探讨Ｍ和Ｎ受体功能。结果表明：Ｎｉｃ对ＰＳ幅度无明显影响,浓度１．０ｍｍｏｌ／Ｌ时约１／４脑片诱发出第二个群峰电位（ＰＳ＿２）,浓度增加,ＰＳ＿２发生率增加,ＰＳ＿２幅度较ＰＳ低。美加明能部分对抗烟碱诱发的ＰＳ＿２,表明ＰＳ＿２出现与Ｎ受休关系密切。Ａｒｅ降低ＰＳ幅度,当浓度达到０．００１ｍｍｏｌ／Ｌ即能使ＰＳ幅度降低为正常的７４％,ＰＳ幅度降低存在有效量关系,低浓度阿托品能选择性地对抗之,表明Ａｒｅ所致ＰＳ幅度下降是通过兴奋Ｍ受体的结果。     

钙离子和蛋白激酶C对大鼠缺血海马脑片谷氨酸堆积的影响

采用大鼠海马脑片体外缺血模型观察钙离子和蛋白激酶Ｃ（ＰＫＣ）对神经元胞外谷氨酸（ＧＬＵ）堆积的影响,结果显示：海马脑片在体外“缺血”１０ｍｉｎ,ＧＬＵ在胞外的浓度增加４倍（从３２±４升高到１１３±１０ｐｍｏｌ／（ｍｉｎ．ｍｇＰｒ）．ｎ＝６）．Ｎ型钙通道拮抗剂蝙蝠葛苏林碱（ＤＳＬ）或无钙培养液均能有效抑制这种浓度的升高（Ｐ＜０．０１）．提示缺血１０ｍｉｎ引发的ＧＬＵ浓度升高是受Ｃａ２＋内流调控的．当脑片在缺血状况下孵育３０ｍｉｎ,ＤＳＬ只部分抑制这种ＧＬＵ堆积,而无钙培养液则无影响,但这额外的ＧＬＵ堆积可被ＰＫＣ抑制剂Ｈ－７完全阻断,而被ＰＫＣ激动剂ＰＤＢ所加强;且不受钙调蛋白抑制剂Ｃａｌｍｄａｚｏｌｉｕｍ和８－溴－ｃＡＭＰ影响．提示缺血３０ｍｉｎ,胞外ＧＬＵ的堆积受钙内流和ＰＫＣ双重调控。     

cdk-5过度表达对大鼠tau蛋白磷酸化及空间记忆的影响

Alzheimer病(AD)中, 异常过度磷酸化的tau蛋白会导致细胞骨架的异常并与神经元的死亡有关. 在体外, 细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶5(cdk-5)能在大多数AD相关位点磷酸化tau蛋白. 旨在整体水平研究cdk-5过度表达对大鼠微管相关蛋白 tau的磷酸化及空间记忆的影响. 结果显示, 在大鼠海马区转染cdk-5基因, 24 h后其局部表达增加, 并使得抗体tau-1显色减弱, PHF-1和12e8显色增强, 提示tau蛋白在Ser199/202, Ser396/404和Ser262/356位点过度磷酸化. 此外, 在水迷宫测试中, cdk-5转染鼠寻找安全平台所需时间比对照鼠明显延长, 而转染后48 h cdk-5的表达较24 h时下降, 同时伴有tau蛋白磷酸化程度的下降和空间记忆能力的改善. 这些结果提示整体水平的cdk-5的过度表达会导致大鼠的空间记忆损伤, 而过度磷酸化的tau蛋白可能参与了该病理过程.     

温度对白条锦蛇SDH、LDH活性及LD含量的影响

在不同温度条件下,测定了白条锦蛇Elaphe dione骨骼肌中琥珀酸脱氢酶(SDH)、乳酸脱氢酶(LDH)的活性以及骨骼肌、肝脏和肾脏中乳酸(LD)的含量.结果 表明,温度从10℃上升到35℃,SDH的活性先增高后降低,而LDH的活性和LD的含量随温度升高持续升高.说明白条锦蛇的能量供给方式与这种动物的喜好温度有密切关系.     

饥饿对小鼠脑中tau蛋白磷酸化和O-GlcNAc糖基化的影响

为了探讨大脑中葡萄糖摄取和代谢障碍在阿尔茨海默病(Alzheimer$sdisease,AD)神经退行性病变中的作用,将昆明种小鼠进行饥饿和再喂食处理,并使用多种磷酸化tau蛋白特异性的抗体和蛋白O-GlcNAc糖基化特异性抗体进行检测,观察饥饿及恢复喂养后不同时间点大脑皮质中tau蛋白糖基化及多个位点磷酸化的变化.结果显示:饥饿处理引起小鼠大脑皮质中总蛋白和tau蛋白的O-GlcNAc糖基化水平降低,同时tau蛋白磷酸化水平升高,饥饿引起的tauO-GlcNAc糖基化和磷酸化改变均在恢复进食后逆转成正常水平.该研究结果提示:大脑中tau蛋白的磷酸化和O-GlcNAc糖基化之间存在相互调节,脑中葡萄糖代谢障碍可能通过下调tau蛋白O-GlcNAc糖基化水平使tau蛋白产生异常过度磷酸化,进而促发AD的病理进程.这一结果为在早期阶段通过逆转tau蛋白异常过度磷酸化治疗AD成为可能提供了实验基础.     

钙蛋白酶对兔脑皮质中细胞骨架蛋白tau的降解作用

钙蛋白酶 (calpain)是钙依赖性中性蛋白酶 ,根据其对钙敏感性的不同 ,可分为m 和 μ 钙蛋白酶两型。分别用不同浓度CaCl2 溶液温育Wistar大鼠脑皮质匀浆液 ,并用Western印迹和定量图像分析技术检测不同亚型钙蛋白酶对tau蛋白的降解作用。发现 :在 37℃用 1mmol LCa2 温育底物 15min ,即出现大量分子量为 2 9kD的tau蛋白降解片段 ;当Ca2 浓度为 5mmol L时 ,tau蛋白几乎全部被降解 ;这种tau蛋白降解可被特异性的钙蛋白酶抑制剂完全逆转。进一步的研究发现 ,分别用 μ 钙蛋白酶抑制剂 ( 0 .0 5 μmol Lcalpastatin) ,m 钙蛋白酶抑制剂 ( 10 0 μmol LcalpaininhibitorIV)或总钙蛋白酶抑制剂 ( 5 5 2 μmol Lcalpeptin)与 1mmol LCa2 共同温育Wistar大鼠脑皮质匀浆液 ,1mmol LCa2 激活的tau蛋白降解分别被抑制 8.6 %、92 .5 %和 97.8%。该研究结果表明 ,一定浓度的Ca2 可同时激活 μ 钙蛋白酶和m 钙蛋白酶 ,这两种亚型均参与降解tau蛋白 ,但m 钙蛋白酶的作用比 μ 钙蛋白酶更强     

神经tau聚集物诱导乳酸脱氢酶的失活与构象变化

在37℃,pH 7.2条件下,人类神经tau经过保温形成自聚集物,从而丧失对微管蛋白组装的功能.进一步的实验表明,天然tau具有促进乳酸脱氢酶活性的作用,而tau聚集物却诱导乳酸脱氢酶活性的降低.     

The temperature dependence and involvement of mitochondria permeability transition and caspase activation in damage to organotypic hippocampal slices following in vitro ischemia

The aggravating effect of hyperglycemia on ischemic brain injury can be mimicked in a model of in vitro ischemia (IVI) using murine hippocampal slice cultures. Using this model, we found that the damage in the CA1 region following IVI in the absence or presence of 40 mm glucose (hyperglycemia) is highly temperature dependent. Decreasing the temperature from 35 to 31 degrees C during IVI prevented cell death, whereas increasing the temperature by 2 degrees C markedly aggravated damage. As blockade of the mitochondrial permeability transition (MPT) is equally effective as hypothermia in preventing ischemic cell death in vivo, we investigated whether inhibition of MPT or of caspases was protective following IVI. In the absence of glucose, the MPT blockers cyclosporin A and MeIle4-CsA but not the immunosuppressive compound FK506 diminished cell death. In contrast, following hyperglycemic IVI, MPT blockade was ineffective. Also, the pan-caspase inhibitor Boc-Asp(OMe)fluoromethyl ketone did not decrease cell death in the CA1 region following IVI or hyperglycemic IVI. We conclude that cell death in the CA1 region of organotypic murine hippocampal slices following IVI is highly temperature dependent and involves MPT. In contrast, cell death following hyperglycemic IVI, although completely prevented by hypothermia, is not mediated by mechanisms that involve MPT or caspase activation.     

低氧对小鼠学习记忆力及脑中tau蛋白磷酸化的影响

目的：研究不同低氧暴露对小鼠学习记忆及脑中tau蛋白磷酸化的影响。方法：雄性昆明小鼠40只,随机分为4组（n=10）：对照组（control）、8h低氧暴露组（8h）、7d低氧暴露组（7d）和28d低氧暴露组（28d）。将低氧暴露模型组置于模拟高原海拔5500m的低压氧舱,每天低氧暴露8h,避暗和旷场实验检测其活动能力及学习记忆能力：免疫印迹技术检测小鼠海马和皮层中tau蛋白磷酸化水平。结果：随着低氧时间的增加,小鼠短期学习记忆力及活动能力下降程度增大,28d低氧暴露后其下降程度最大;海马中tau蛋白多个位点的磷酸化水平呈现升高趋势,28d时tau蛋白磷酸化程度最高（P〈0．05）;皮层中的磷酸化水平在低氧暴露7d时达到最高,低氧暴露28d时略有降低,但与control组相比仍有明显差异（P〈0．05）。结论：慢性间歇性低氧可导致小鼠学习记忆能力下降,其机制可能与tau蛋白过度磷酸化相关。     

蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰对tau蛋白磷酸化修饰的影响

蛋白质的O位N-乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)糖基化修饰是一种新近发现的广泛存在于细胞核蛋白与细胞浆蛋白的蛋白质翻译后修饰.其性质与经典的膜蛋白和分泌蛋白的糖基化修饰不同,而与蛋白质磷酸化修饰更相似.O-GlcNAc糖基化和磷酸化均修饰tau蛋白的丝氨酸和苏氨酸残基,通过改变O-GlcNAc糖基化供体底物浓度以及其关键酶活性等方法,改变分化后成神经细胞样的PC12细胞中的蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰水平,然后用特异性识别不同位点磷酸化的tau蛋白抗体,进行蛋白质印迹分析来检测tau蛋白磷酸化水平的变化.结果发现细胞内蛋白质O-GlcNAc糖基化对tau蛋白磷酸化的影响,在不同的磷酸化位点其影响不同.增加蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰导致tau蛋白大多数磷酸位点的磷酸化水平降低,反之亦然.这些结果说明,tau磷酸化在大多数位点受到O-GlcNAc糖基化修饰的负性调节.这一研究为阐明调节tau蛋白磷酸化水平的机理和阿尔茨海默病脑中tau异常过度磷酸化的分子机制提供了新的线索.     

器官型培养的脊髓与体内脊髓的对比

旨在观察体外器官型培养的脊髓薄片是否与同龄大鼠体内生长的脊髓具有相似的形态和恒定的前角a运动神经元数目,建立能模拟体内生长环境的稳定的脊髓器官培养模型。利用出生后8天乳鼠的腰段脊髓组织切片建立脊髓器官型培养模型,用神经元的特异性免疫组化染色SMI-32对脊髓前角a运动神经元加以鉴定并与同龄大鼠体内生长的脊髓做比较。结果发现脊髓体外生长良好,形态完整,a运动神经元数目恒定,与同龄大鼠比较无显著差异,并可长期存活达2个月。脊髓的器官培养技术为研究脊髓生理、病理改变及神经保护提供了有效的方法。     

Organotypic Hippocampal Slice Cultures: A Model System to Study Basic Cellular and Molecular Mechanisms of Neuronal Cell Death,Neuroprotection, and Synaptic Plasticity

The hippocampus has become one of the most extensively studied areas of the mammalian brain, and its proper function is of utmost importance, particularly for learning and memory. The hippocampus is the most susceptible brain region for damage, and its impaired function has been documented in many human brain diseases, e.g. hypoxia, ischemia, and epilepsy regardless of the age of the affected patients. In addition to experimental in vivo models of these disorders, the investigation of basic anatomical, physiological, and molecular aspects requires an adequate experimental in vitro model, which should meet the requirements for well-preserved representation of various cell types, and functional information processing properties in the hippocampus. In this review, the characteristics of organotypic hippocampal slice cultures (OHCs) together with the main differences between the in vivo and in vitro preparations are first briefly outlined. Thereafter, the use of OHCs in studies focusing on neuron cell death and synaptic plasticity is discussed. Special issue dedicated to Dr. Simo S. Oja     

高频电刺激对大鼠海马脑片癫痫样放电特性影响的研究

本文采用电极阵列检测技术,在大鼠海马脑切片上诱导出稳定的癫痫样放电,分析、研究130 Hz的高频电刺激(high-frequency stimulation,HFS) CA3区时,海马切片在癫痫发作间期放电(inter-ictal discharges,IID)和发作期放电(ictal discharges,ID)的各项参数、癫痫样放电地起始位点、传播方向和传输速率以及各频段的功率谱密度.结果显示:高频电刺激可以有效地降低癫痫发作期的幅值、减少持续时间、增长潜伏时间、抑制癫痫样放电由IID向ID的转变等.提示高频电刺激抑制癫痫的作用机制是通过促进神经元之间的抑制性传输系统,并且抑制海马神经元之间的兴奋性连接,从而达到抑制效果.     

Evaluation of Drugs Acting at Glutamate Transporters in Organotypic Hippocampal Cultures: New Evidence on Substrates and Blockers in Excitotoxicity

Removal of L-glutamate (Glu) from the synapse is critical to maintain normal transmission and to prevent excitotoxicity, and is performed exclusively by excitatory amino acid transporters (EAATs). We investigated the effects of substrates and blockers of EAATs on extracellular Glu and cellular viability in organotypic cultures of rat hippocampus. Seven-day treatment with a range of drugs (L-trans-pyrrolidine-2,4-dicarboxylate, (2S,4R)-4-methyl-glutamate, (±)-threo-3-methylglutamate and DL-threo--benzyloxyaspartate), in the presence of 300 M added Glu, resulted in increased extracellular Glu and a significant correlation between Glu concentration and cellular injury (as indicated by lactate dehydrogenase release). In contrast, (2S,3S,4R)-2-(carboxycyclopropyl)glycine (L-CCG-III) exerted a novel neuroprotection against this toxicity, and elevations in extracellular Glu were not toxic in the presence of this compound. Similar results were obtained following two-week treatment of cultures without added Glu. Whilst blockade of GLT-1 alone was relatively ineffective in producing excitotoxic injury, heteroexchange of Glu by EAAT substrates may exacerbate excitotoxicity.