CaMⅡ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有诱导长时程增加（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.     

CaMK Ⅱ/HDAC4途径参与雷帕霉素对学习记忆的调节作用

雷帕霉素(rapamycin,Rap)在多种生物中有抗衰老和增强学习记忆的作用。HDAC4是Ⅱα类组蛋白去乙酰化酶(classⅡαhistone deacetylases),参与神经细胞的记忆形成及其他的功能。然而,二者在功能上的联系及雷帕霉素在学习记忆中的作用机制尚未见报告。本研究证明,HDAC4作为雷帕霉素信号途径的下游底物,雷帕霉素可通过依赖钙-钙调蛋白的蛋白激酶Ⅱ(Ca MKⅡ)/HDAC4途径调控学习记忆。小鼠水迷宫实验显示,雷帕霉素能有效改善D-半乳糖(D-galactose,Dgal)所致的学习记忆障碍,增强D-半乳糖诱导衰老小鼠和普通小鼠的学习记忆能力。已知Ca MKⅡ可修饰HDAC4的246位丝氨酸磷酸化。蛋白质印迹检测显示,雷帕霉素作用后的小脑海马细胞HDAC4(Ser246)和Ca MKⅡ(Thr286)磷酸化水平降低,而总蛋白水平无明显变化。D-半乳糖诱导衰老小鼠脑海马细胞HDAC4(Ser246)和Ca MKⅡ(Thr286)磷酸化水平较对照组无明显变化。本实验结果结合以往的研究揭示,雷帕霉素通过抑制其靶蛋白(mammalian target of rapamycin,m TOR)而减少Ca MKⅡ磷酸化水平,低磷酸化的Ca MKⅡ失去活性不能催化HDAC4磷酸化,HDAC4的磷酸化水平影响其定位和功能。本研究证明,Ca MKⅡ/HDAC4为雷帕霉素调控学习记忆的一个可能途径,而HDAC4调控学习记忆的机制还需要进一步研究。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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 …     

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.     

泻根醇酸对NMDA诱导的PC12细胞损伤的保护作用研究

钙离子内流、Ca2+/钙调蛋白(Ca M)依赖的蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)和c AMP应答元件结合蛋白(CREB)的磷酸化是NMDA诱导细胞凋亡的重要过程。本实验探讨了泻根醇酸(BA)对N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)诱导的PC12细胞损伤的保护作用及可能机制。MTT法测定细胞活力、测定LDH释放率、Fura-2/AM荧光标记法测定细胞内钙离子浓度,Western blot法测定CaMKⅡ、p-CaMKⅡ、CREB、p-CREB、Bax、Bcl-2蛋白表达。结果显示,与模型组相比,BA给药组细胞活力显著升高,LDH释放减少,[Ca2+]i降低,p-CREB,Bcl-2表达上调,Bax表达下调。BA能够通过Ca2+-CaMKⅡ-CREB信号通路保护NMDA诱导的PC12细胞损伤,进而有望成为脑缺血疾病的神经保护药物。     

脾气虚大鼠肝组织三磷酸腺苷酶活性和CaMKⅡ通路CaM、CaMKⅡ蛋白表达的变化

目的观察脾气虚大鼠肝组织三磷酸腺苷酶活性和CaMKⅡ通路关键分子[Ca2+]i以及CaM、CaMKⅡ、p-Ca MKⅡ蛋白表达水平的变化。方法受试动物随机分为4组,即空白对照组,脾气虚模型7 d、14 d、21d组,每组12只。除空白对照组外,其余受试动物采用复合法(苦寒破气法、游泳力竭法及饥饱失常法)成功建立脾气虚证大鼠模型,在观测各组大鼠一般生存状态和肝组织ATP酶活性的基础上,采用激光共聚焦技术检测肝组织细胞内[Ca2+]i浓度,蛋白免疫印迹技术检测肝组织CaM、CaMKⅡ和p-CaMKⅡ的表达变化。结果与空白组比较,脾气虚大鼠随着造模时间的延长,一般生存状况渐差,肝组织Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase活性均降低(P0.05,P0.01);肝组织[Ca2+]i浓度和CaM、CaMKⅡ、p-Ca MK Ⅱ蛋白表达量显著降低(P0.01);且脾气虚模型7 d、14 d、21 d组之间比较,以脾气虚21 d组变化更为显著。结论脾气虚大鼠肝组织Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase活性和[Ca2+]i浓度降低,并且CaMKⅡ信号通路关键分子CaM、CaMKⅡ和p-CaMKⅡ蛋白表现为低表达。     

钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ在卵母细胞减数分裂和受精中的作用

钙调蛋白依赖的蛋白激酶 (CaMK)是一类分布广泛的丝 /苏氨酸蛋白激酶家族 ,在钙离子和钙调蛋白存在的条件下发生自磷酸化而被激活 ,在细胞内对于钙信号的传递具有重要的介导作用 .近年来的研究表明CaMKⅡ是参与调节卵母细胞减数分裂的重要分子 ,在卵母细胞成熟、极体排放、受精和活化等过程中发挥作用 .CaMKⅡ作为Ca2 的下游信号分子 ,在受精后促进成熟促进因子 (MPF)和细胞静止因子 (CSF)的失活 ,并调节纺锤体微管的组装和中心体的复制过程 .虽然CaMKⅡ在减数分裂中的作用广泛而关键 ,但目前的研究主要集中于低等动物和小鼠 ,今后有待进一步阐明该蛋白激酶在其他哺乳动物中的作用和调节机制     

钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ与心血管疾病的研究进展

钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinaseⅡ,CaMKⅡ)是一种主要表达于心脏的多功能丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,通过磷酸化和氧化调节心肌细胞的活性,广泛参与心血管系统生理活动及病理变化的信号转导,与多种心血管疾病密切相关。新近研究表明,活性氧簇激活的CaMKⅡ在许多心血管疾病的发生发展中发挥关键作用,包括心律失常、缺血性心脏病、心肌肥大以及心力衰竭等。对氧化CaMKⅡ信号系统的研究可为临床心血管疾病的治疗提供重要策略和潜在靶点。     

脊髓背角Ⅱ板层长时程增强诱导及维持过程中的突触形态计量学研究

本研究和体视学方法探讨了在C纤维诱发电位长时程增强(long—-term potentiation,LTP)的诱导及维持过程中的脊髓背角Ⅱ板层的突触形念变化。结果显示(1)在LTP形成后30min,Ⅱ板层内的突触后致密物质(postsynaptic density,PSD)增厚,突触间隙增宽;(2)在LTP形成后3h,PSD厚度、突触间隙宽度及突触界面曲率都有明显增加;(3)在LTP诱导和维持全过程中,总突触的数密度比对照组有明显增高。(4)在LTP形成后3h和5h,穿孔性突触的数密度与对照组比较有明显增高。上述结果显示：PSD增厚是LTP诱导阶段的主要形态学变化。突触界面曲率增人及穿孔突触数目增多是LTP维持阶段的主要形态学基础。     

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。     

长时程增强翻转的研究进展

长时程增强(LTP)是突触传递功能可塑性的重要表现形式,是大脑内信息储存和记忆形成的细胞机制。近年来的研究资料表明,LTP诱导后,神经元的某些活动可使其翻转(LTP reversal),或称为去强化(depotentiation)。LTP翻转在一些生理功能的完成中具有重要作用,早时相LTP翻转参与了神经环路的细化过程,而晚时相LTP翻转可能是消除有害的或病理性记忆(如痛觉记忆、成瘾记忆)的重要机制之一。因而近年来LTP翻转研究成为神经科学领域的研究热点。本文对引起LTP翻转的条件与机制方面的研究资料予以综述。     

香水莲花提取物对东莨菪碱诱导记忆障碍小鼠学习记忆能力的影响

探究香水莲花提取物(Nymphaea hybrid extract,NHE)对东莨菪碱诱导记忆障碍小鼠的学习记忆能力的影响。采用腹腔注射东莨菪碱建立记忆障碍模型,Morris水迷宫实验测定小鼠空间学习和记忆能力。水迷宫实验结束后,断头处死小鼠,进行生化指标的测定。结果表明,与模型组小鼠相比,NHE干预后,小鼠的逃避潜伏期明显缩短(P <0. 01),目标象限停留时间百分比和穿越平台次数增加(P <0. 05或P <0. 01),小鼠海马和皮质区的SOD和GSH-PX活力显著升高(P <0. 01或P <0. 05),MDA含量极显著降低(P <0. 01),ACh E活性显著降低(P <0. 01),ACh含量增加(P <0. 01或P <0. 05)。同时,免疫印迹结果表明,NHE能够改善东莨菪碱引起小鼠海马和皮质中ERK、CREB磷酸化水平和BDNF蛋白表达的减少。综上,香水莲花提取物可以提高东莨菪碱诱导的记忆障碍小鼠的学习记忆能力,具体机制涉及缓解大脑的氧化应激损伤,平衡胆碱能系统,激活ERK-CREB-BDNF信号通路。     

CaMKⅡ介导的谷氨酸受体磷酸化(英文)

钙/钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ,CaMKⅡ)在脑内兴奋性突触部位丰富表达。通过催化谷氨酸受体和众多突触蛋白磷酸化,CaMKⅡ调节磷酸化蛋白在基础或细胞兴奋时的转运、分布和功能。谷氨酸NMDA受体是CaMKⅡ的直接底物,有证据表明CaMKⅡ直接与NMDA受体胞内C末端相互结合,催化一特定丝氨酸(S1303)的磷酸化。CaMKⅡ也加强谷氨酸AMPA受体的磷酸化,通过磷酸化AMPA受体C末端特定的丝氨酸(S831),CaMKⅡ增强AMPA受体的功能。此外,CaMKⅡ可与代谢型谷氨酸受体mGluR1亚型的胞内C末端结合,促进一特定苏氨酸(T871)的磷酸化,从而促进受体兴奋后脱敏。CaMKⅡ在正常状态下与mGluR5受体结合以储存于突触内,刺激mGluR5受体时,CaMKⅡ与mGluR5受体分离,转运至NMDA受体,以介导mGluR5信号对NMDA受体的增强作用。总之,CaMKⅡ与谷氨酸受体相互作用,改变受体磷酸化水平,参与受体的数量和功能以及突触传导活动的调节。     

血管性痴呆小鼠海马神经细胞静息态[Ca2+]i及CaMmRNA、CaMPKⅡmRNA表达的变化

目的:观察血管性痴呆小鼠海马神经细胞内静息态游离Ca2 浓度([Ca2 ]i)和钙调素(CaM)、CaM依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMPKⅡ)mRNA表达水平的变化,探讨上述因素在血管性痴呆发病中的作用.方法:采用双侧颈总动脉线结、缺血/再灌注的方法,制备小鼠血管性痴呆模型,并设假手术组作为对照.分别于术后第29 d、第30 d进行学习、记忆成绩测试,然后快速取海马制备海马活细胞,以Fluo-3/AM为荧光探针,在激光扫描共聚焦显微镜下观察两组海马神经细胞静息态[Ca2 ]i变化,并应用RT-PCR技术检测海马神经细胞内CaMmRNA、CaMPKⅡmRNA的表达水平.结果:①模型组的学习和记忆成绩均低于假手术组(P＜0.05);②模型组神经细胞静息态[Ca2 ]i显著高于假手术组(P＜0.05);而CaMmRNA、CaMPKⅡmRNA表达水平低于假手术组,具有极其显著性差异(P＜0.01).结论:海马神经细胞静息态[Ca2 ]i增高、CaMmRNA和CaMPKⅡmRNA表达减少是导致小鼠血管性痴呆发生的机制之一.