神经肌肉接头研究世纪回顾

神经肌肉接头作为突触解剖、生理和发育的模型已被研究了一个多世纪。成像技术提供了诸多关于神经肌肉接头的信息,其中一些技术是专为观察该突触的结构和功能而发展起来的。本文回顾了神经肌肉接头研究中几个重要方面的发展史,包括其结构、N型乙酰胆碱受体的分布、突触小泡释放,以及神经肌肉接头的发育。     

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。     

受体酪氨酸激酶依赖的信号转导在突触可塑性中的研究

突触可塑性对于脑发育过程中的神经环路重构以及学习记忆等脑的高级功能是非常重要的。许多受体酪氨酸激酶家族成员,包括TrkB、ErbB和Eph在神经连接的建立和重构过程中起到核心作用。比如,突触后EphB依赖的信号会导致树突棘的产生和神经递质受体的聚集,而ephrinA引起的EphA4激活可以导致树突棘的回缩。但是,目前对EphA4依赖的树突棘重组和对神经递质受体的调节背后的机制还知之甚少。本文将集中探讨EphA4及其下游的信号通路在神经肌肉接头和中枢神经的突触中,对神经递质受体的调节功能。     

细胞黏附和突触发生

突触是神经网络中神经细胞间相互连接的基本工作单位。突触的分子构建是一个引人入胜的问题,数十年来一直吸引着科学家们的注意。冯德培和许多其他科学家早期在神经肌肉接头领域做出了开创性的研究工作。至今,神经肌肉接头仍是一个杰出的突触标本,为我们研究中枢神经系统的突触形成铺平了道路。近期的研究又有新的亮点,发现一组细胞黏附分子具有很强的突触发生作用,使中枢突触形成的分子机制更加明朗。本文综述了这些表达在非神经细胞里能引起中枢突触形成的细胞黏附分子的功能与特性。     

集聚蛋白:神经突触和免疫突触中的共同分子

集聚蛋白是一种细胞外基质蛋白其编码基因全长8kb左右,蛋白质分子量为200-600kD。先后发现于电鳐,大鼠,鸡,小鼠及人等机体内,在海马,神经肌接头,雪旺氏细胞,心肌,肾脏等组织均有表达,其在神经突触中的主要作用为引起神经突触后膜的AchR发生集聚和膜结构的稳定,促进神经突触的发育和形成,近来Rupp等人发现集聚蛋白亦在免疫系统中表达,活化T细胞产生的集聚蛋白对T细胞突触的形成,TCR,CD28,CD3等免疫分子和脂筏的集聚起着重要的作用并能明显降低特异性抗原的刺激域值。     

蝮蛇神经毒素引起的神经肌肉接头超微结构变化

当小鼠接受6—8微克(皮下注射、超最小致死量)的蝮蛇神经毒素后,一般经1—2小时便因呼吸麻痹而死亡。在中毒早期,即出现呼吸困难症状时所取出的样品中,神经肌肉接头超微结构均正常,但在中毒晚期,即呼吸即将停止之前所取出的样品中,接头前部分发生明显变化,主要是突触泡显著减少,甚至完全被排空,线粒体肿胀、破裂、变性和减少。但神经末梢轴突膜平滑匀整,未见Ω型凹陷的形成,突触裂隙和突触后皱褶亦未见变化。这些结果提示,蝮蛇神经毒素也可能和太攀蛇毒素等相似,通过影响突触泡再循环过程,以阻遏神经肌肉间的传递。文中还讨论了蝮蛇神经毒素与其它蛇毒突触前毒素对接头超微结构作用的异同。     

Neuregulin／Erb信号转导通路在神经发育中的作用

Neuregulins(NRG)是一在结构上相类似的多肽家族,它们由四个不同的基因编码。NRG有三种异构体（NRG1、2和3）。这些异构体在及脑内有高表达,包括发育中的脑和成熟的脑。这些异构体中,对NRG1研究最为广泛。NRG1对神经系统的发育有多种重要的调节作用。它能促进胶质细胞的生化和分化;也能调节小脑、颗粒细胞沿胶质细胞的迁移。在突触形成过程中,NRG1可诱导以下三种受体的表达：神经肌肉接头和中枢 神经系统内的乙酰胆碱受体的表达;小脑胶质细胞中NMDA受体的NR2C亚单位的表达;小脑胶质细胞中GABAA受体的表达。近年来的研究表明,NRG受体多分布于突触后膜致密区,提示NRG可能对突触的可塑性有重要的作用。本文综述了NRG的研究进展,特别对其功能及其信号转导机制有较多的讨论。     

LRP4与人类罕见遗传病

低密度脂蛋白受体相关蛋白4(low-density lipoprotein receptor-related protein 4,LRP4)在2010年被报道确认为CLS型并指综合征(Cenani-Lenz syndactyly syndrome)的致病基因,相继有文献报道了LRP4的突变会造成17型先天性肌无力症(myasthenic syndrome,congenital 17)和二型硬化性骨病(sclerosteosis 2)。LRP4参与调节经典WNT信号通路和MAPK/JNK信号通路,在神经肌肉接头中与MUSK/AGRIN组成复合物,调节突触后转化。LRP4参与肢端、神经肌肉接头、肾脏、乳腺和牙齿的发育形成,参与骨代谢进程。现将重点介绍LRP4在人类中所引起的3种单基因疾病和从遗传发育角度综述目前关于LRP4的研究进展,对未来深入研究LRP4在脊椎动物早期发育中的功能机制提供一定的参考。     

神经调节素1-ErbB4信号通路在突触形成过程中的作用

nrg1和erbb4参与神经系统发育的多个环节,包括在神经元增生、迁移和分化,神经突起的生长和轴突导向,以及突触形成和可塑性等过程中发挥重要作用.同时,nrg1和erbb4还是精神分裂症的2个主要易感基因,在精神分裂症的发病中具有重要作用.抗精神分裂症药物也可能通过作用于神经调节素1-ErbB4信号通路而起到治疗的作用.因此,该信号通路由于其在突触和神经环路发育中的重要作用而备受关注,也成为当前开发新型抗精神分裂症药物的一个重要靶点.     

突触后细胞电活动促进突触发育的条件

突触在发育过程中体现出极大的可塑性,突触的简单形式：神经肌肉接点（Ｎｅｕｒｏｍｕｓｃｕｌａｒｊｕｎｃｔｉｏｎ,ＮＭＪ）在发育中的自发电活动的规率性变化常用来代征其突触塑造发育的程度．利用膜片钳技术对爪蟾胚胎ＮＭＪ突触后肌肉细胞进行全细胞电流钳制,并施予高频阈上电刺激可诱发ＮＭＪ处自发电活动的增强。深入的研究表明这种增强来自反复的去极化过程而不是单纯的膜电位升高;这种增强只有在施予电刺激的数目,频率,幅度到达一定程度才能诱发;Ｃｄ２＋胞外灌流实验提示Ｃａ２＋在肌细胞内的激增与这种增强有关。     

SHH信号通路在海马神经可塑性及相关神经系统疾病中的作用

音猬因子（sonic hedgehog,SHH）是一种分泌蛋白质,可在发育过程中控制神经祖细胞、神经元和神经胶质细胞的形成。研究发现,海马是学习和记忆中至关重要的大脑区域,SHH在海马神经元回路的形成和可塑性中发挥重要作用,可介导海马神经的发生和突触的可塑性调节。海马神经元树突中SHH受体的激活是跨神经元信号通路的组成部分,该信号通路可加速轴突的生长并增强谷氨酸从突触前末端的释放。SHH信号通路转导受损可导致中枢神经系统损伤和相关疾病（如自闭症、抑郁症和神经退行性疾病等）发生。因此,控制SHH信号通路转导,如使用SHH通路抑制剂或激动剂可能有助于相关疾病的治疗。综述了SHH信号通路的海马神经可塑性及其在中枢神经系统发育和相关疾病中的影响,以期为阐明SHH信号转导受损导致的海马神经受损和中枢神经系统相关疾病的机制奠定一定的理论依据。     

Wnt信号通路在突触可塑性及学习记忆中的作用

Wnt信号通路与大脑发育和中枢神经系统成熟密切相关,参与神经突触调节和重塑,在突触可塑性和学习记忆中有重要作用.该文综述了Wnt信号在突触结构与功能中的作用,Wnt信号途径与突触结构和神经功能的建立与维持的关系,以及Wnt信号在学习记忆相关的突触重塑与稳定中的重要作用.对Wnt信号通路的深入了解有助于理解学习记忆的结构...     

秋水仙素对大鼠神经肌肉接头传递的作用

在不均匀牵拉法固定的离体大鼠膈神经膈肌标本上,用秋水仙素探讨了突触后膜的微管在神经肌肉接头乙酰胆碱受体兴奋中的作用。秋水仙素使小终板电位的幅度下降;使串刺激(10Hz,50Hz)诱发的平均终板电位幅度和平均量子含量减少;并使有神经支配的膈肌终板区乙酰胆碱电位幅度降低;但不影响膜电位、小终板电位的频率及终板电位和乙酰胆碱电位的时程。结果表明该药对神经肌肉接头乙酰胆碱受体的兴奋有抑制作用。而其同分异构体光化秋水仙素则无此作用。据此本文提出突触后膜下的微管可能参与神经肌肉接头乙酰胆碱受体的反应过程。     

智障相关基因调控神经突触的生长发育

智力障碍病人约占人群的1%~3%,给家庭、社会带来严重的心理和经济负担,因此深入研究智障的发病机理具有非常重要的理论和现实意义.目前已发现500多个基因突变后可导致智障,这些基因的功能虽复杂多样,但其中多个基因在神经突触形成和学习记忆等生物学过程中发挥重要作用.神经突触是神经元与靶细胞之间进行信息交流的特化结构,而在智障病人中常伴有突触发育和功能异常.本文以本课题组的研究工作为主线,围绕神经突触的发育简要综述最近几年在智力障碍研究方面所取得的重要进展,并重点介绍BMP信号通路,微管和微丝细胞骨架在智障相关的突触病理发生过程中的作用.     

神经营养因子可以顺行性运输

神经营养因子可以顺行性运输在正常发育中神经营养因子逆行性信号的重要性已被阐明。如轴突切断或靶细胞切除引起突触前细胞的萎缩、死亡,而注入外源性神经营养因子则防止这一现象的发生。目前知之甚少的是,当轴突切断后也发生顺行性退变———突触后细胞丧失树突、萎缩...     

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。     

microRNA与认知功能疾病

microRNA是一类长约22个核苷酸的非编码RNA,广泛参与神经发育、组织分化和神经突触形成等多种生命进程。认知与神经发育、组织分化和神经突触形成关系密切。因此microRNA在认知功能改变这一病理生理过程中起到非常重要的作用。本文将从microRNA在神经发育、突触形成、在神经退行性疾病和术后认知功能障碍发病机理中的作用等方面作一综述。     

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。     

神经细胞粘连分子和多聚唾液酸在神经发育和再生中的作用

神经系统的形成依赖于细胞间的互相粘连。本文综述了神经细胞粘连分子（ＮＣＡＭ）及其多聚唾液酸（ＰＳＡ）组份对神经发育和再生的作用。ＮＣＡＭ的基本功能是介导细胞粘连,ＰＳＡ则由于其特殊的分子结构而降低细胞间的粘连。研究表明,鸡胚的发育过程中,ＰＳＡ含量在三个关键时期表达的高低决定了运动神经元能否准确地识别和支配肌肉。成年大鼠周围神经损伤后,肌肉内ＮＣＡＭ含量的高低决定于该肌肉的神经支配状况。成年大鼠脑内,切断内嗅皮层与海马的神经联系,发现齿回外分子层ＰＳＡ含量显著增加,并至少可持续６０天。已有的研究资料提示在去神经靶区域ＰＳＡ的重新表达可能有利于移植神经元轴突的生长并与宿主重建突触联系。     

一种作用于突触前的神经肌肉接头传递阻断剂—川棟素

本文利用大鼠膈神经膈肌标本观察了川楝素对神经肌肉接头的作用,主要结果如下:1.川棟素不可逆地阻遏间接刺激引起的肌肉收缩,但不影响兴奋在神经的传导,也不降低肌肉对直接刺激的反应。2.在经川楝素作用下接近麻痹的标本,于终板区做细胞内记录可观察到肌肉动作电位的消失,终板电位下降、脱落和完全消失的过程。3.川楝素对肌细胞膜的静息电位无明显作用。用小鸡颈二腹肌标本检查,川棟素引起接头传递阻遏后,肌肉的乙酰胆碱敏感性不受影响。4.川棟素对在新斯的明存在下由单个间接刺激诱起的神经末梢的重复发放的作用是先加强然后减弱,在川楝素引起接头传递阻遏前重复发放完全消失。这些结果表明,川棟素是一个选择性地作用于突触前的神经肌肉传递阻遏剂。