大白鼠上丘脑片深层部突触传递和LTP的研究

在大白鼠上丘脑片深层部的中层或深层给电刺激、分别在径向对应的深层或中层,记录到诱发的突触后场电位.以100Hz、1秒的强直刺激首次在上丘的深层部引出了长时程突触增强(LTP).N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体的选择性拮抗剂2-氨基-5-磷酸戊酸盐(APV)对LTP的阻断效应表明,NMDA受体不仅对上丘深层部LTP的产生有作用.而且也与LTP的维持有关.突触后场电位的幅度受APV或兴奋性氨基酸受体的非选择性拮抗剂犬尿喹啉酸(KYNA)的作用而减小,受γ-氨基丁酸(GABA)A型受体的选择性拮抗剂荷包牡丹碱(Bicu)的作用而增加,表明谷氨酸能神经递质在上丘深层部的兴奋性突触传递中起着重要作用,并且这些突触传递也受到GABA能抑制性突触的调节.     

大白鼠上丘脑片深层部突触传递和LTP的研究

在大白鼠上丘脑片深层部的中层或深层给电刺激、分别在径向对应的深层或中层,记录到诱发的突触后场电位.以100Hz、1秒的强直刺激首次在上丘的深层部引出了长时程突触增强(LTP).N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体的选择性拮抗剂2-氨基-5-磷酸戊酸盐(APV)对LTP的阻断效应表明,NMDA受体不仅对上丘深层部LTP的产生有作用.而且也与LTP的维持有关.突触后场电位的幅度受APV或兴奋性氨基酸受体的非选择性拮抗剂犬尿喹啉酸(KYNA)的作用而减小,受γ-氨基丁酸(GABA)A型受体的选择性拮抗剂荷包牡丹碱(Bicu)的作用而增加,表明谷氨酸能神经递质在上丘深层部的兴奋性突触传递中起着重要作用,并且这些突触传递也受到GABA能抑制性突触的调节.     

NMDA受体通道参与大鼠脊髓背角C纤维诱发电位LTP的表达

以往研究表明,激动NMDA受体是引起海马长时程增强(LTP)的必备条件,而LTP的表达主要与AMPA受体的磷酸化及其受体组装到突触后膜有关.但是,近年来有研究表明NMDA受体通道也参与了LTP的表达.为探讨NMDA受体通道是否参与了脊髓背角C纤维诱发电位LTP的表达,诱导LTP后,分别静脉或脊髓局部给予NMDA受体拮抗剂MK801或APV,观察其作用.发现静脉注射非竞争性NMDA受体MK801(0.1mg/kg)对脊髓LTP无影响,注射0.5mg/kg显著抑制LTP,但是当剂量增高到1.0mg/kg时,抑制作用并未进一步增大.脊髓局部给予MK801也能抑制脊髓背角LTP.为验证上述结果,使用了竞争性NMDA受体拮抗剂APⅤ.结果显示,脊髓局部给予50μmol/LAPⅤ对LTP无影响,100μmol/L对LTP有显著的抑制作用,当浓度升至200μmol/L时,抑制作用并未见进一步增强.因此认为,NMDA受体通道部分地参与了脊髓背角C纤维诱发电位LTP的表达.     

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     

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。     

褪黑素对大鼠海马 CA3区长时程增强诱导的影响

目的：研究褪黑素对海马CA3区长时程增强（LTP）诱导阶段的影响及可能的机制。方法：用细胞外电生理记录方法。通过向大鼠海马CA3区分别微量注射褪黑素、Tacrine（胆碱酯酶抑制剂）和DNQX（非NMDA受体的竞争性拮抗剂）,以海马CA3区群体兴奋性突触后电位（fEPSP）斜率的改变为指标,观察PP-CA3通路的LTP变化。结果：①0．2μg/μl、1μg/μl和5μg/μl的褪黑素对CA3区的诱发电位和LTP均有抑制作用,随着剂量加大,抑制作用加强。②褪黑素能抑制Tacrine对LTP诱导的易化作用。③DNQx能部分阻断褪黑素对LTP诱导的抑制作用。结论：褪黑素对LTP诱导的抑制作用可能与胆碱能系统和非NMDA受体有关。     

低频刺激诱发海马突触传递去长时程增强的特性研究

目的和方法：以频率为1、3或5Hz,脉冲数为300或900,与高频刺激（HFS）时间间隔是20min或100min的低频刺激（LFS）作用于大鼠海马脑片,分别观察其对CA1区突触传递去长时程增强（DP）形成的影响。结果：HFS（100Hz,100脉冲的串刺激两串,串间隔30s)可诱发突触传递效率的长时程增强（LTP）。HFS经20min给予3Hz900脉冲的LFS可翻转LTP,产生DP,该作用可为NMDA受体阻断剂AP5（50μmol/L)所阻断,1Hz、5Hz、低脉冲数或与HFS时间间隔长的LFS,其诱发DP的效率减弱。结论：诱发海马CA1区DP的产生,对LFS的参数有较强的依从性。该作用可能是通过激活NMDA受体而实现的。     

海马长时程增强与26S蛋白酶复合体活性变化的关系

实验观察了大鼠海马脑片上突触传递长时程增强(long term potentiation,LTP)的产生和维持中26S蛋白酶复合体活性的动态变化过程,初步分析了介导其变化的受体途径。结果显示:强直刺激前,26S蛋白酶复合体活性为190±14.3 cpm/(100 μg·2 h),强直刺激诱导fEPSP斜率增加10 min时,其活性升为273±18.3 epm/(100μg·2 h),强直刺激诱导fEPSP斜率增加60 min时,26S蛋白酶复合体活性又降为210±12.8 cpm/(100μg·2 h)。NMDA受体特异阻断剂AP-5在损害L1P产生的同时,抑制26S蛋白酶复合体活性升高。实验结果提示:大鼠海马LTP产生过程中,26S蛋白酶复合体活性存在一个短时间的,依赖于N-methyl-D-aspartate(NMDA)受体的升高过程。     

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。     

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。     

急性神经损伤引起脊髓背角C-纤维诱发电位长时程增强

神经损伤引起神经病性疼痛,表现为持续性痛超敏和痛觉过敏。目前对神经病性疼痛的机制尚缺乏了解。我们以往的工作表明强直电刺激坐骨神经可引起脊髓背角C-纤维诱发电位的长时程增强(long-term potentiation,LTP),该LTP被认为是病理性疼痛的突触模型。本研究的目的在于探讨急性神经损伤是否能在完整动物的脊髓背角诱发出C-纤维诱发电位LTP。在以测试刺激(10～20V,0．5ms)电刺激坐骨神经的同时在脊髓背角用微电极记录C一纤维诱发电位。分别用强直刺激、剪断或夹捏坐骨神经诱导LTP。结果发现：(1)剪断或夹捏坐骨神经都可以诱导脊髓背角C-纤维诱发电位的LTP,该LTP可持续到实验结束(3～9h),在剪断神经前10min用利多卡因局部阻滞坐骨神经则可完全阻断LTP的产生;(2)神经损伤诱导的LTP可被NMDA受体阻断剂AP5所阻断;(3)用单次强直刺激引起LTP后,切断坐骨神经可使LTP的幅度进一步增大,而用多次强直电刺激使LTP饱和后,损伤神经则不能使LTP进一步增大。切断神经引起LTP后,强直电刺激也不能使LTP进一步增大。这些结果表明,急性神经损伤可以诱导脊髓背角C纤维诱发电位LTP,且切断神经能更有效地诱导LTP。该试验进一步支持我们的设想,即脊髓背角C-纤维诱发电位LTP可能在病理性疼痛的形成中起重要作用。     

成年小鼠前脑NMDA受体参与神经元的动作电位发放

谷氨酸是中枢神经系统主要的快速兴奋性递质。AMPA受体和海人藻酸受体主要参与突触传递,而NMDA受体主要参与突触可塑性。基因操作的方法增强NMDA受体的功能,可以增强动物在正常生理状态下的学习能力,及在组织损伤情况下的反应敏感性。NMDA受体参与生理功能的主要机制是长时程增强（long—term potentiation,LTP）。我们的研究表明,NMDA受体不仅参与刺激前扣带皮层的第五层细胞或刺激白质诱导的突触反应,而且参与在胞体施加去极化跃阶电流诱导的动作电位的发放。钙一钙调蛋白敏感的腺苷酸环化酶1（adenylyl cyclase 1,AC1）和cAMP信号通路可能介导了这些反应。由于扣带皮层神经元在伤害性刺激和痛中发挥重要作用,我们的结果为前脑NMDA受体参与突触传递和动作电位发放,以及与前脑相关的行为,如感受伤害性刺激和痛,提供了一个新的机制。     

长时程突触增强现象的研究

长时程增强(long-term potentiation,LTP)是神经元可塑性的反映,这一现象被认为是记忆过程中神经元生理活动的指标。伴随着海马LTP的产生,有神经元的形态学变化及蛋白质成份的改变。对LTP形成机理的研究表明,兴奋性酸性氨基酸及其NMDA受体可能参与了海马及新皮层LTP的形成。     

内源性甲醛参与调节记忆

甲醛是地球上进化早期阶段最早出现的同时含有C、H、O元素的最简单有机小分子之一,被发现存在于每一个真核细胞中,并参与"一碳代谢"。近期研究表明,内源性甲醛可能作为信号分子参与记忆的形成。电刺激或学习训练后,大鼠脑内甲醛含量瞬时升高,激活N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate, NMDA)受体,促进长时程增强(long-term potentiation,LTP)或空间记忆的形成。相反,降低脑内甲醛含量后,NMDA受体不能被激活,不能形成LTP和短时记忆。在正常老年大鼠和阿尔茨海默病转基因小鼠中,脑内甲醛浓度异常升高,NMDA受体活性受到抑制,空间记忆受损。因此,维持体内生理水平的甲醛浓度对于记忆的形成与储存尤为必要。本文对内源性甲醛在学习和记忆中的生理与病理生理学功能进行了综述。     

发现一种新的脑缺血保护剂NBQX

迄今已证实有一系列二羟喹(口恶)啉类物质具有高效力、选择性阻断非NMDA兴奋性氨基酸(EAA)受体的作用,这类药物的发现促进了使君子酸和海人酸两种非NMDA类EAA受体的药理学研究。现在又发现,此家族的一个新成员NBQX(2,3-二羟基6-硝基-7-氨磺酰苯基喹(口恶)啉)对非NMDA类EAA受体的阻断作用比以前发现的类似物有更好的选择性,而且还是一个抗脑缺血的神经保护剂。     

学习记忆中的关键物质

谷氨酸是神经系统中较普遍的兴奋性神经递质,其受体有三种亚型:海人草酸(kainate,KA)受体、使君子氨酸(quisqualate,QA)受体和N-甲基-D-天门冬氨酸(N-methyl-D-aspartate,NMDA)受体。KA、QA、NMDA都是L-谷氨酸的类似物。KA受体、QA受体通道维持平时的信息传递,而NMDA受体通道只在学习记忆过程中才开启,因而被认为是学习记忆中的关键物质。     

NMDA对GABAA受体的抑制作用由钙-钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ介导

应用制霉菌素(nystatin)穿孔全细胞记录方法,研究了N-甲基-D-门冬氨酸(NMDA)对新鲜分离的大鼠骶髓后连合核(SDCN)神经元γ-氨基丁酸(GABA)激活的全细胞电流的调控.实验结果如下:(ⅰ) 在无Mg2+及含1 μmol/L甘氨酸的标准细胞外液中,当钳制电位为-40 mV时,NMDA(100 μmol/L)可抑制GABA和muscimol (Mus)在SDCN神经元激活的全细胞电流(IGABA和IMus),且NMDA受体的竞争性拮抗剂D-2-amino-5-phosphonovalerate(APV,100 μmol/L)可完全阻断NMDA激活的电流,并可消除NMDA对IGABA的抑制作用.(ⅱ)当细胞外液中无Ca2+及待测神经元被Ca2+螯合剂BAPTA AM预处理2 h后,NMDA对IGABA的抑制作用消失;而用电压依赖性钙通道阻断剂Cd2+(10 μmol/L)或La3+(30μmol/L)预处理后,NMDA对IGABA的抑制作用仍然存在.(ⅲ) NMDA对IGABA的抑制作用可被钙-钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)的抑制剂KN-62所阻断.提示在大鼠SDCN神经元,NMDA对IGABA的抑制作用为一Ca2+依赖性的过程,这一过程的"下游"机制与细胞内CaMKⅡ有关.揭示了Ca2+和CaMKⅡ分别作为细胞内第二信使和第三信使将NMDA受体和GABAA受体的功能联系起来.     

N-甲基-D-天氡氨酸受体的分子结构与生理功能

NMDA(N-甲基-D-天氡氨酸)受体是离子型谷氨酸受体的一种亚型,在中枢神经系统的突触传递和突触可塑性调节中起着重要的作用。生物体内已经发现了三种NMDA受体亚基,通过基因的选择性剪切可产生多种亚单位。NMDA受体是一个具有多个结合位点的大分子复合物,其生理特性同异聚体通道的装配密切相关。NMDA受体的异常会导致一些认知功能的缺失,这为治疗性药物开发提供了靶点。     

长时程增强诱导和维持过程中海马CA1区神经细胞粘附分子蛋白水平与mRNA表达的变化

既往研究发现,神经细胞粘附分子(neural cell adhesion molecules,NCAM)对海马CA1区突触传递长时程增强(longterm potentiation,LTP)的诱导和维持极为关键。本文采用原位杂交法和Western blot法,观察了大鼠海马腑片LTP诱导和维持过程中NCAM mRNA和蛋白水平的动态变化过程。结果显示,强直刺激诱发fEPSP斜率升高10 min时,海马CA1区NCAM mRNA染色阳性神经元数量显著增加(76.6±11.5个),NCAM蛋白水平亦明显升高(7.190±0.64任意单位/50μg蛋白)。强直刺激诱发fEPSP斜率升高1 h时,NCAM mRNA染色阳性神经元数量为73.3±14.0个,NCAM蛋白量为9.031±0.71任意单位/50 μg蛋白;与强直刺激后10 min比较,NCAM mRNA表达无显著变化,而NCAM蛋白水平变化明显。NMDA受体特异阻断剂AP-5在损害LTP的同时,显著抑制NCAM mRNA和蛋白的增加。实验结果表明,在大鼠海马LTP诱导和维持过程中,NCAM mRNA增强的表达相对稳定,而NCAM蛋白水平呈现先低后高的变化。     

大鼠海马CA1区β受体参与长时程增强和空间学习

在离体海马脑片上, 激活CA1区β肾上腺素能受体(β受体)易化这一区域突触传递的长时程增强(LTP). 然而, 在体情况下, CA1区β受体是否参与LTP的调控, 是否参与海马依赖性的学习和记忆, 尚无实验证据. 为此, 观察了β受体激动剂异丙肾上腺素或拮抗剂心得安对在体CA1区LTP的调控作用以及对大鼠在Morris水迷宫中的空间学习的影响. 正常情况下对突触强度仅有微小调制作用的10 Hz的θ节律刺激(每串150个脉冲, 1串), 在CA1区局部给予L-异丙肾上腺素后, 显著地诱导出LTP, 这一效应被DL-心得安所阻断; 相反, 正常情况下对突触强度有显著调制作用的5 Hz的θ节律刺激(每串150个脉冲, 3串), 在CA1区局部给予DL-心得安后, 诱导出的LTP显著地被压抑. 相应地, 训练前20 min在CA1区注射DL-心得安, 大鼠在水迷宫中的学习速度显著地慢于对照组大鼠, 训练后24 h的空间记忆保持亦相应较差. 以上结果表明, β受体参与海马CA1区的突触可塑性, 且对空间学习重要.