艾克尔斯与中枢化学突触传递的实验验证

<正>1963年,60岁的约翰·卡鲁·艾克尔斯(John Garew Eccles)与另外两位科学家安德鲁·菲尔丁·赫克斯利(Andrew Fielding Huxley)和艾伦·劳埃德·霍奇金(Alan Lloyd Hodgkin)共同荣获了那一年度的诺贝尔生理学或医学奖。艾克尔斯一生成就卓著,在神经科学、认知心理学和哲学等领域都做出了杰出的贡献,他被称为20世纪重要的神经系统科学家之一。1951年他和同事所做的一个关键性的实验,证明了中枢的"化学突触传递",标志着神经科     

神经递质释放的分子机制

大脑中的神经细胞主要依赖神经突触进行细胞间信息传递。神经递质从突触前释放到突触间隙中,将电信号转换为化学信号。释放的递质与突触后的相应受体结合,引起受体通道的打开再将化学信号转换为突触后电信号。到目前为止,对SNARE复合体介导的钙离子触发的神经递质释放分子机制已经有了深入理解,囊泡融合的基本模型也得到了广泛认可,但仍有问题没有解决。该文对近年来与神经递质释放分子机制相关的研究作一综述,以期为递质释放过程中重要分子的深入解析提供理论依据。     

中枢神经系统内神经元信号处理(英文)

一种新颖的轴突断端(axon bleb)膜片钳记录方法大力促进了中枢神经系统轴突功能的研究。我们的工作应用这一方法揭示了大脑皮层锥体神经元的数码信号(具全或无特性的动作电位)的爆发和传播机制。在轴突始段(axon initial segment,AIS)远端高密度聚集的低阈值Na+通道亚型Nav1.6决定动作电位的爆发;而在AIS近端高密度聚集的高阈值Na+通道亚型Nav1.2促进动作电位向胞体和树突的反向传播。应用胞体和轴突的同时记录,我们发现胞体阈下膜电位的变化可以在轴突上传播较长的距离并可到达那些离胞体较近的突触前终末。进一步的研究证明了胞体膜电位的变化调控动作电位触发的突触传递,该膜电位依赖的突触传递是一种模拟式的信号传递。轴突上一类特殊K+通道(Kv1)的活动调制动作电位的波形,特别是其波宽,从而调控各种突触前膜电位水平下突触强度的变化。突触前终末的背景Ca2+浓度也可能参与模拟信号的传递。这些发现深化了我们对中枢神经系统内神经信号处理基本原理的认识,进而帮助我们理解脑如何工作。     

有髓鞘神经纤维冲动传导的计算机模拟

在分析电压箝位法大量实验结果的基础上,Hodgkin 和 Huxley 提出了乌贼大神经可兴奋膜的数学模型。此后,很多工作表明这个模型能够模拟无髓鞘神经的兴奋与传导。在这个模型的基础上,Fitzhugh 结合有髓鞘神经纤维的电缆特性,首先利用计算机描述了有髓鞘神经的跳跃传导现象。后来,Goldman 和 Albus 用 Frankenha-user 和 Huxley 提出的朗氏节膜方程,重新计算了有髓鞘神经纤维上的传导现象,表明传导速度与纤维直径成正比。关于温度、溶液中 Na 离子浓度、髓鞘厚度等对兴奋传     

“癫痫”线虫解析突触维持新机制

正突触是神经元与其靶细胞之间形成的执行信号传递功能的特化结构,由信号输出的突触前膜(通常位于轴突)和信号输入的突触后膜(通常位于树突)组成.高等动物的突触浸润于复杂的微环境当中并受其影响.例如,在中枢神经系统中,神经胶质细胞,尤其是星形胶质细胞和小胶质细胞,可通过释放多种因子以及直接的细胞-细胞接触,来调控突触的形成和功能.低等生物秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)虽然没有发达的神经胶质细胞体系,但其神     

离子通道研究的进展

回顾人类探索生物电现象已有很长的历史。本世纪初,Bernstein 就提出了生物电产生的膜学说。五十年代 Hodgkin 和 Huxley 等人成功地用电压钳法对枪乌贼大轴突作了一系列实验,在此基础上建立了有名的 Hodgkin—Huxley 模型。从此离子通道这一名词在文献中经常出现。膜电流就是流经离子通道的离子流。离子通道是一个穿膜蛋白,其中心有一个亲水的孔道,离了就是通过这些水孔道进出细胞的。细胞的各种功能,包括神经细胞的信息传递、效应器的活动、腺体的分泌等等都是与细胞的电活动有关,是离子通道活动的结果。不     

大鼠初级传入纤维与脊髓背角神经元间的动作电序列的突触传递

外周感觉神经元通过动作电位序列对信号进行编码,这些动作电位序列经过突触传递最终到达脑部。但是各种脉冲序列如何通过神经元之间的化学突触进行传递依然是一个悬而未决的问题。研究了初级传入A6纤维与背角神经元之间各种动作电位序列的突触传递过程。用于刺激的规则,周期、随机脉冲序列由短簇脉冲或单个脉冲构成。定义“事件”(event)为峰峰问期(intefspike interval)小于或等于规定阈值的最长动作电位串,然后从脉冲序列中提取事件间间期(interevent interval,IEI)。用时间,IEI图与回归映射的方法分析IEI序列,结果表明在突触后输出脉冲序列中可以检测到突触前脉冲序列的主要时间结构特征,特别是在短簇脉冲作为刺激单位时。通过计算输入与输出脉冲序列的互信息,发现短簇脉冲可以更可靠地跨突触传递由输入序列携带的神经信息。这些结果表明外周输入脉冲序列的主要时间结构特征可以跨突触传递,在突触传递神经信息的过程中短簇脉冲更为有效。这一研究在从突触传递角度探索神经信息编码方面迈出了一步。     

神经型钙粘素与突触功能调节:粘附和信号传递的双重作用

神经型钙粘素(N-cadherin)作为经典钙粘素家族的一员,是钙离子依赖的细胞连接中的一种重要跨膜成分,而其作为神经突触的粘附受体不仅为跨突触的细胞骨架提供了形式上的连接,还成为了功能上沟通突触前后膜的桥梁,传递粘附信号并调节突触的发育和成熟突触的可塑性。本文主要就后者讨论N-cadherin参与的成熟突触形态和功能的变化及调节中的新近进展,并试从粘附作用与信号传递两方面,分别从粘附作用的建立和调节,跨膜、跨突触,以及胞内信号传递,来分析N-cadherin对成熟突触的作用。可以看出,粘附是基础,信号传递是建立在其上的功能,并受粘附的调节。二者相互联系,协调作用。粘附的建立需通过信号传递与细胞骨架沟通,而粘附反过来又成为信号传递通路的起始信号,从而共同介导突触的形态和功能的变化及重塑。     

COX-2调节的前列腺素在突触信号传递中的作用

环氧合酶-2 (cyclooxygenase-2,COX-2)是催化花生四烯酸转化为前列腺素的限速酶,广泛参与脑创伤、缺血诱导的神经元损伤、炎症反应及神经变性性疾病等.COX-2在神经病理学中的作用与神经元的突触变化有关.增强或抑制COX-2表达可增强或抑制兴奋性谷氨酸能神经元的神经传递和长时程增强 (LTP),这些效应由COX-2的主要产物前列腺素E2(PGE2)及其受体亚型EP2所介导.因此,阐明COX-2在突触信号中的作用机制将有助于设计新的药物来预防、治疗及减轻神经源性炎症相关的神经紊乱性疾病.     

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。     

神经系统中的一氧化氮

一氧化氮(NO)是一种广泛存在的独特的生物信使因子和效应因子.NO参与脑内许多生理功能和病理生理过程.NO调节神经递质释放和脑血流,参与神经发育和基因表达调控.NO可能作为一种逆行信使物质参与海马的长时程突触传递增强和小脑的长时程突触传递抑制.过多的NO则具有神经毒性并与许多神经系统疾病有关.     

吗啡对大鼠海马神经元突触传递的作用及机制探讨

目的 :从离子通道角度研究吗啡对中枢神经系统兴奋性及抑制性突触传递的作用并探讨其机制。方法 :　原代培养新生Wistar大鼠的海马神经元。采用膜片钳技术研究吗啡对其兴奋性及抑制性突触后电流及谷氨酸诱发电流的影响。结果 :①吗啡可明显增强海马神经元兴奋性突触传递 ,加吗啡后自发兴奋性突触后电流 (sEPSC)的发放频率增加了 ( 2 0 7.8± 2 0 .9) %。此作用可被阿片受体阻断剂纳洛酮阻断 (P <0 .0 1) ;②吗啡对微小兴奋性突触后电流 (mEPSC)的发放频率及谷氨酸诱发电流的幅度没有明显影响 (P >0 .0 5 ) ;③吗啡可明显抑制神经元自发抑制性突触后电流 (sIPSC) ,纳洛酮可拮抗吗啡作用 (n =13 ,P <0 .0 1)。结论 :实验结果提示吗啡对海马神经元的兴奋作用不是由于吗啡直接作用于兴奋性氨基酸—谷氨酸突触传递过程 ,而是可能由于抑制了抑制性中间神经元 ,间接产生的兴奋作用。     

星形胶质细胞参与阿尔茨海默病早期突触功能损伤的研究进展

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是以β淀粉样蛋白(amyloidβ, Aβ)沉积和神经纤维缠结(neurofibrillary tangles, NFTs)等病理特征及记忆衰退等临床特征为标志的一种神经退行性疾病。AD的主要症状认知障碍与突触减少密切相关。可溶性寡聚Aβ引起的突触功能损伤是AD早期病理机制研究的热点。星形胶质细胞对突触功能调控起重要作用,其功能改变与AD病理表现密切相关。星形胶质细胞可以通过参与Aβ代谢、中枢炎性反应、突触调控和胞内钙信号传递等途径参与AD早期的突触功能损伤。该文对近年来星形胶质细胞在AD早期突触功能损伤中的主要作用及机制进行综述,同时对这一领域的开放问题进行了归纳。     

神经营养因子对神经肌肉接头传递的调制作用

运动单位由运动神经元及其支配的肌纤维组成。神经肌肉接头(neuromuscular junction,NMJ)传递受到严密的调节,因而能和运动单位的活动协调一致。在NMJ,神经调制物质的释放与运动单位的活动有关,并能决定突触传递的效能。脑源性神经营养因子(brain—derived neurotrophic factor,BDNF)和神经营养因子4(neurotrophin-4,NT-4)由运动神经末梢和肌纤维产生。肌肉释放营养因子受肌肉活动调节。在NMJ,BDNF和NT-4通过激活酪氨酸激酶B受体(tyrosine kinase receptor B,TrkB),能加强自发性和诱导性的突触活动。突触前Ca^2 量的迅速增加或突触胞吐过程的易化,都能增加突触囊泡的释放,从而改善NMJ的突触传递。事实上,BDNF能促进突触前细胞内Ca^2 的释放,TrkB的激活也能通过有丝分裂活化蛋白激酶,引起突触素I(synapsinI)的磷酸化,进而增加可释放的突触囊泡的数量。在NMJ,神经营养因子还能通过影响神经调节素(neuregulin)或其他神经源性调制物质的局部释放,对接头传递进行调节。本文对近年来在NMJ突触传递的调节,运动单位的NMJ特性以及神经营养因子对突触传递效能的影响等方面的研究进展做一综述。     

中枢多巴胺转运蛋白的结构功能与调控

中枢多巴胺 (ＤＡ)能系统信号传递决定于突触间隙ＤＡ的浓度水平。ＤＡ在完成神经信息传递后 ,通过重摄取和酶解二种途径灭活以终止信息传递。其中大部分ＤＡ为位于突触前膜上的中枢多巴胺转运蛋白 (ＤＡＴ)所摄取 ,转运至突触前神经元以备再次利用。近年来研究发现 ,ＤＡＴ并不只是简单地重摄取ＤＡ ,ＤＡＴ同时又是调控突触间隙ＤＡ水平和维系突触前ＤＡ合成、储存功能的关键因素[1] 。另外 ,ＤＡＴ还是许多精神药物潜在的作用靶位点。因此 ,研究ＤＡＴ结构、功能及其调控 ,有助于阐明ＤＡＴ与ＤＡ系统精神神经疾病的关系和探索治疗策略。…     

我国科学家揭示神经肌肉接头突触形成的“阴阳＂调和机制

突触是介导神经信号传导的基本单位，其结构的形成和稳定受到各种正性和负性信号的调节，“阳性信号”如何对抗“阴性信号”从而稳定突触结构？2007年7月19日，国际著名学术期刊Neuron发表了中科院上海生科院神经科学研究所罗振革研究员领衔的突触信号研究组的最新研究成果，提示了神经肌肉接头突触形成过程中的“阴阳”调和机制。     

突触前抑制和易化

中枢神经系统的突触前控制,在中枢的兴奋抑制活动、痛与镇痛、各种反射协调以及学习记忆活动中,均占重要地位。这些突触前控制总的概念是:通过某种突触前机制,减少或增加递质释放,从而抑制或增强突触传递活动。     

突触可塑性与阿尔茨海默病

突触可塑性是指突触在神经元持续活动影响下发生的特异性数目、结构和功能的变化,它是学习记忆形成的基础,在神经功能中发挥重要的作用。突触可塑性包括突触传递和结构可塑性,二者与阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)发病有密切关系。本文从突触可塑性相关的长时程增强(longterm potentiation,LTP)、突触相关蛋白、神经递质以及神经受体和离子在AD脑内的改变,探讨突触可塑性在AD发病机制中的可能作用,为研究AD发病机制,预防和治疗提供新思路。     

内源性大麻素系统对皮层下运动中枢的调控作用

以往研究已证明,内源性大麻素系统广泛存在于中枢和外周神经组织中,并作为逆向信号分子在突触信号传递中发挥重要调节作用。本文就内源性大麻素系统对皮层下运动中枢的调控作用及相关机制进行综述,以期系统地论述皮层下运动中枢在躯体运动、动作选择和运动技能学习等高级神经活动过程中的突触和神经环路机制,并为相关疾病的治疗和靶向药物开发提供理论依据。     

神经突触化学传递中胞吐作用的分子机制

目　　录一、参与胞吐作用的相关蛋白　(一)突触囊泡膜蛋白　(二)突触前膜有关蛋白　(三)胞液可溶性蛋白质　(四)其他蛋白质二、突触囊泡泊靠和融合的分子机制突触传递是神经系统实现其功能的最基本方式。详细阐述突触传递的机制对人们理解神经信息传递的特异性、行为和可塑性以及学习和记忆等都是至关重要的。近年来,随着分子生物学的发展,在分子水平阐明突触传递的机制才有可能。神经末梢的突触前部分通常含有两类囊泡:一是透明的较小囊泡,含有乙酰胆碱、儿茶酚胺等经典递质;另一类是有致密核心的较大囊泡,含有神经肽类物质。迄今研究较深…