NMDA受体在慢性吗啡处理大鼠伏隔核神经元突触可塑性改变中的作用

目的:探讨N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-asparticacid,NMDA)受体在慢性吗啡处理大鼠伏隔核神经元突触可塑性中的作用。方法:将15只雄性Sprague-Dawley大鼠随机等分为吗啡组(腹腔注射吗啡,起始剂量5mg/kg,2次/d,逐日递增5mg,至第10天为50mg/kg)、干预组(每次注射吗啡前30min腹腔注射NMDA受体拮抗剂地卓西平0.075mg/kg)及对照组(注射同体积的生理盐水)。末次注射后6d处死取伏隔核并制作电镜标本,日立H-600透射电镜下测量神经元突触界面结构参数。结果:吗啡组大鼠伏隔核神经元突触活性区长度犤(226.46±21.10)nm犦及突触后致密物厚度犤(43.50±5.44)nm犦显著小于对照组犤(319.30±13.40)nm,(58.70±4.95)nm犦(F=49.528,6.725;P均<0.01);干预组大鼠突触后致密物厚度犤(57.30±1.02)nm犦显著大于吗啡组犤(43.50±5.44)nm犦(P<0.05),与对照组差异无显著性。结论:NMDA受体在慢性吗啡处理所导致的伏隔核神经元突触可塑性改变中有重要作用。

AMPA受体的磷酸化与突触可塑性

突触可塑性在学习记忆中发挥了重要作用,AMPA(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid,AMPA)受体功能和运输的调节是突触可塑性机制研究的重要环节。在突触可塑性发生过程中,激酶和磷酸酶能够调节AMPA受体C末端的磷酸化水平,进而影响AMPA受体运输。对于AMPA受体磷酸化的研究能够加深我们对突触可塑性机制的理解。

α7nAchR拮抗剂对海马神经元突触可塑性的研究

目的观察α7烟碱样乙酰胆碱受体(α7 nicotinic acetylcholine receptor,α7n AChRs)对原代海马神经元存活率及突触可塑性的调节作用。方法将原代培养的海马神经元随机分为对照组(正常培养无任何干预);α7胆碱能受体拮抗剂作用1 h、3 h、6 h、12 h、24 h、48 h组。培养24 h的神经元换液后给予药物作用。作用终止后进行MTT代谢率和LDH漏出率检测。然后观察细胞模型突触的形态;Western blot检测神经颗粒素(Neurogranin,Ng)和神经调节素(Neuromodulin,Nm)的表达。结果 (1)MTT代谢率和LDH漏出率实验结果显示,相对于对照组,随着α7胆碱能受体拮抗剂作用时间延长其对海马神经元增殖的抑制作用更加明显;(2)在共聚焦显微镜下观察到,相对于对照组,α7胆碱能受体拮抗剂作用6 h后多突起神经元占总神经元的比例以及海马原代神经元突起长度明显低于对照组;(3)qRT-PCR和Western blot实验发现,相对于对照组,α7胆碱能受体拮抗剂作用6 h、12 h和24 h后Ng和Nm的表达均显著减少。结论 (1)α7胆碱能受体的拮抗剂明显抑制原代海马神经元的增殖及突触可塑性;(2)α7胆碱能受体的拮抗剂明显抑制原代海马神经元Ng和Nm的表达。

AMPA受体成像与突触可塑性

在中枢神经系统中,α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异唑丙酸(AMPA)型谷氨酸受体介导大部分快速兴奋性神经突触传递,受体插入和离开突触的转运过程高度动态化,该过程的调节对多种形式的突触可塑性起至关重要的作用。而突触可塑性被认为是包括学习、记忆在内的大脑高级认知行为的关键分子机制。研究表明,当AMPA受体或调控AMPA受体转运的蛋白发生遗传突变时,会导致各种各样的疾病,包括自闭症、精神分裂症、阿尔茨海默病以及智力障碍等疾病。因此,阐明AMPA受体转运和功能的调控对于理解大脑高级功能有重要意义。以前研究结果表明,利用连有荧光蛋白标签的AMPA受体,可以直接观察到受体在膜上的转移过程。大多数研究是在体外的原代神经元培养或急性脑片上进行的,令人欣喜的是,最近,活体内突触蛋白的可视化得以实现,为研究突触可塑性提供了崭新的手段。本文主要讨论AMPA受体转运领域的重要发现,阐述体外成像和体内成像技术的发展对突触可塑性研究的贡献,并对该领域未来的发展进行展望。

AMPA受体亚基GluA4在脑功能和神经精神疾病中的作用

AMPA受体(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor,AMPAR)亚基GluA4在不同脑区、不同类型细胞的表达具有时间特异性,GluA4同四聚体受体具有高Ca2+通透性和亚毫秒级的门控动力学,是快速突触反应和高保真神经传递的基础,在神经环路形成及神经信息传递等脑功能中发挥重要作用。越来越多的研究表明,GluA4表达异常可能会扰乱神经环路的放电节律,阻碍神经信息传递以及损害学习记忆,导致癫痫、阿尔茨海默病等神经精神疾病的发生。本文对GluA4在脑正常生理功能和抑郁症、阿尔茨海默病、精神分裂症、癫痫等神经精神疾病中的作用进行综述。

GluR2缺失的AMPARs在突触可塑性机制中的研究进展

α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异唑-丙酸(AMPARs)是调节快速突触传递的兴奋性谷氨酸受体,是由GluR1、GluR2、GluR3和GluR4四种亚基选择性组装构成同源或异源四聚物。GluR2亚基对AMPARs的特性有重要影响,含GluR2亚基的AMPARs对Ca2+不通透,中枢神经系统中大多数AMPARs为此类;不含GluR2亚基的AMPARs对Ca2+有较好的通透性,这类AMPARs在限定的神经元或特定的生理或病理条件下表达。近年来的研究发现,GluR2缺失的AMPARs对突触功能、突触可塑性、神经局部环路传导等有特殊的作用。本文对GluR2缺失的AMPARs及其对突触功能和可塑性的作用作一综述。

基于长时程突触可塑性形成的神经元网络模型

为研究长期记忆的形成内因以及影响因素,采用随机Hodgkin-Huxley神经元模型(即神经元电位模型)以及突触电流模型构建了长期记忆模型,神经元之间的连接基于具有明确生物意义的突触连接.通过数值方法模拟不同膜面积下神经元的发放情况,发现NMDA受体介导的电流对长期记忆的形成起着关键作用.讨论了外界重复刺激对长期记忆的影响,发现长期记忆与工作记忆的不同之处,探讨两种不同记忆之间的相互影响,其相关程度对彼此有着很大的影响.

AMPA受体转运的调节与突触可塑性之间关系的研究进展

AMPA受体介导大脑中绝大多数快兴奋性突触传递。突触可塑性即神经元突触效能的动态变化被认为是学习和记忆中信息编码和储存的基础。其中一个最重要的机制认为突触强度的调节与AMPA受体在突触中的转运调节密切相关。AMPA受体的生命周期包括生物合成、跨膜转运以及突触靶向性降解,

突触后神经元AMPA受体循环的机制

突触后神经元AMPA受体数量的动态调控是突触可塑性的核心机制.从受体聚集、转运到锚定和降解,每一个环节的失调都可能引起突触传递障碍,是神经发育障碍、退行性疾病以及认知功能障碍发生的根本原因.针对合成、转运、锚定和降解等一系列细胞内事件,总结AMPA受体在突触后膜实现突触传递功能的途径,并分析参与AMPA受体循环调控蛋白的作用,理解AMPA受体动态调控的基本生物学机制.

缺血损伤对神经元膜表面AMPA受体构成变化的影响(英文)

背景:α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸(AMPA)受体的过度激活在继发性脑损害的发生过程中起重要作用,研究表明,AMPA受体第二亚单位(GluR2)的减少是引起Ca2+快速内流主要原因,但缺血损伤后神经元膜表面AMPA受体数量及结构(亚单位组成比例)变化特征尚不清楚。目的:探讨缺血后神经元膜表面AMPA受体亚单位(GluRs)含量组成变化及其对Ca2+内流和细胞死亡的影响,为脑缺血治疗的特异性干预途径提供理论依据。设计:随机对照的实验研究。单位:解放军第三军医大学大坪医院野战外科研究所。材料:孕18dSD大鼠8只(解放军第三军医大学野战外科研究所动物所提供),进行胚胎海马神经元分离和培养。干预:缺血损伤组更换无糖细胞外液后置专用缺氧箱内缺氧30min,然后重新添加维持培养基继续培养,对照组在相同时刻更换正常培养基。采用PI染色、双重免疫荧光标记和细胞比色分析技术定量观察神经元死亡和膜表面GluRs含量变化,采用Fura-2法测定胞内Ca2+含量。主要观察指标:①伤后神经元死亡数目。②突触内和膜表面GluRs含量。③胞内Ca2+含量。结果:缺氧损伤后24hGluR2阳性突触数目构成比为0.42±0.16,与对照组(0.58±0.15)相比显著降低,差异有显著性意义(t=2.348,P=0.023),膜表面GluR2含量也显著减少,差异有显著性意义(t=2.

七氟烷对老年大鼠认知功能和海马突触可塑性的影响

目的观察七氟烷对老年大鼠认知功能和海马突触可塑性的影响。方法30只老年SD大鼠随机分为对照组(C组)和七氟烷组(S组),每组15只,S组暴露于3%七氟烷、30%O2、5%CO_2环境,C组暴露于30%O_2和5%CO_2环境,每天干预2 h,连续3 d。于干预结束前1 h(T0)、干预停止(T1)、干预停止后1 h(T2)、干预停止后2 h(T3)测试大鼠大脑中动脉收缩期最大流速(peak systolic velocity,PSV)、舒张末期血流速度(end diastolic velocity,EDV)和阻力指数(resistance index,RI)的变化,观察大脑中动脉血流动力学情况;于干预停止后24 h(T4)、48 h(T5)、72 h(T6)应用水迷宫和旷场实验测试大鼠的认知功能和情绪状态;并用透视电子显微镜观察大鼠的突触面积和囊泡面积。结果大脑中动脉血流动力学显示,与C组比较,S组T0大脑中动脉血管RI、PSV、EDV降低,T1以后大脑中动脉血流阻力逐渐恢复;七氟烷暴露后3 d,与C组比较,S组T4、T5潜伏期增加,寻找平台时间延长,穿梭次数减少(P<0.05);旷场实验显示,七氟烷干预后,与C组比较,S组T4、T5周围格活动增加,中央格活动时间减少,直立次数增加(P<0.05);透射电子显微镜显示,与C组比较,S组大鼠的突触面积、囊泡面积减少(P<0.05)。结论七氟烷暴露可扩张大脑中动脉,扩张血管的作用很快就消失;重复暴露于七氟烷的SD老年大鼠可出现认知功能损害,并容易发生焦虑;七氟烷通过改变神经元突触的可塑性而损伤SD老年大鼠海马的认知功能。

突触后钙通路有助于视锥与L型水平细胞间的突触可塑性(英文)

我们实验室以前发现,视网膜视锥与亮度型水平细胞(luminosity-typehorizontalcell,LHC)之间的突触传递效率具有可塑性。重复性刺激红敏视锥增加了LHC对红光的超极化反应幅度,而且这种增强作用是可逆的。在本文中,我们运用细胞内记录技术和药理学分析的方法来考察重复性红光刺激引起的反应增强的可能机制。当通过胞内注射Ca2+的螯合剂EGTA来降低LHC内的Ca2+浓度后,重复性红光引起的反应增强被抑制,提示突触后钙信号是反应增强的一个重要因素。另外,反应增强现象还可以被钙离子通透的AMPA受体(Ca2+-permeableAMPAreceptor,CP-AMPAR)的拮抗剂阻断,说明通过钙离子通透的谷氨酸受体内流的Ca2+与胞内Ca2+浓度的改变有关。进一步发现,胞外灌流ryanodine或caffeine也可以消除反应增强现象,说明由钙诱导的钙释放(calcium-inducedcalciumrelease,CICR)引起的钙信号可能也参与了反应增强现象的产生。结果提示,CICR和CP-AMPAR与重复性红光刺激引起的LHC对红光的反应增强有关。

针刺对快速老化小鼠P8海马神经元突触可塑性及AMPA受体表达的影响

目的研究针刺对快速老化小鼠P8（SAMP8）海马神经元突触可塑性及谷氨酸α-氨基-3-羟基-5-甲基4．异唑丙酸（AMPA）受体表达的影响。方法选取雄性9月龄SAMP819只，按随机数字表法分为模型组（10只）和针刺组（9只），另选取雄性同月龄抗快速老化小鼠（SAMR1）9只作为对照组。针刺组给予“百会”、“涌泉”穴位针刺治疗，每日1次，7d为1个疗程，疗程之间相隔2d，共治疗4个疗程。第4疗程内每次治疗后，采用Morris水迷宫实验评估动物的学习记忆能力。应用透射电镜观察治疗后小鼠海马CAl区神经元突触的超微结构变化，用Western blot法检测小鼠海马AMPA受体亚基谷氨酸受体1（GluR1）及谷氨酸受体2（GluR2）的含量。结果定位航行实验中，与对照组比较，模型组逃避潜伏期延长（P〈0．05），针刺组较模型组缩短（P〈0．05）。空间探索实验中，对照组、模型组、针刺组小鼠穿越有效区的次数分别为（5．33±2．29）次、（2．30±0．82）次、（5．22±2．05）次，与对照组比较，模型组穿越有效区的次数减少（P〈0．05），针刺组较模型组增加（P〈0．05）。与对照组比较，模型组小鼠海马CA1区神经元PSD[（39．83±9．30）nm]变薄（P〈0．05）、突触间隙[（19．98±5．21）nm]增宽（P〈0．05）、突触界面曲率（1．12-t-O．05）下降（P〈0．05）；与模型组比较，针刺组小鼠突触PSD[（46．78±11．37）nm]增厚（P〈0．05）、突触间隙[（15．68±4．03）nm]缩小（P〈0．05）、突触界面曲率（1．14±0．09）增大（P〈0．05）。模型组小鼠海马GluR1含量较对照组下降（P〉0．05），针刺组较模型组GluR1含量增加（P〉0．05），模型组GluR2含量较对照组下降（P〈0．05），针刺组较模型组GluR2含量增加（P〈0．05）。结论针刺可显著提高SAMP8的学习记忆能力及突触可塑性，并促进其海马AMPA受体GluR2亚基表达，提示针刺可能是促进神经康复、改善学习记忆能力的方法之一。

突触后膜AMPA受体输运机制的理论研究

突触可塑性是大脑学习和记忆的基础.AMPA受体是中枢神经系统快速兴奋性突触传递主要的特异性受体,研究AMPA受体在突触后膜上如何迁移运动,可明确突触传递强度的生物物理基础.AMPA受体位于突触后膜的突触致密区,在突触区域以及突触外之间的区域输运.本研究建立了AMPA受体的动态输运模型,并且探讨AMPA受体在突触后3个区域中数量与跃迁概率之间的关系.通过数学解析求解方程组的稳定解和特征根发现,AMPA受体在PSD、ESM和细胞内部3个部位的稳态数量,数学解析结果与数值结果相一致,并且不依赖于初始分布.特征根的数学解析解可以表达为各跃迁概率的函数,其大小决定系统演化的时间尺度.我们的模型对于进一步研究调控AMPA受体上下膜的钙离子依赖的化学信号通路,以及介导突触强度变化的作用机制提供了理论基础.

拉莫三嗪抑制突触后AMPA受体及齿状回谷氨酸的释放

齿状回（dentate gyrus，DG）在海马环路癫痂活动传递的调节中起重要作用，对从内嗅皮质传递来的阵发性癫痫活动，DG表现为频率依赖性滤过，而DG颗粒细胞1-氨基丁酸（GABA）能神经元特异性分布产生的长时程抑制性突触后电位也减少了癫痫后发放，阻止了二次动作电位的产生。拉莫三嗪（1amotrigine，LTG）是一种治疗强直阵挛性癫痂及部分性癫痫发生的有效的抗惊厥药，有研究报道，LTG可以阻断电压门控性钠通道及减少神经元去极化，可以通过阻断电压门近代钠通道或钙通道抑制兴奋性突触后电流。

AMPA受体和相关蛋白在束缚应激大鼠相关脑区的表达变化及逍遥散对其影响

目的:观察海马及杏仁核α-氨基羟甲基恶唑丙酸(AMPA)受体亚基和相关调节蛋白在束缚应激状态下蛋白表达变化及逍遥散的调节作用。方法:使用每天捆绑3 h的方法制作慢性束缚应激动物模型,并用逍遥散进行干预,分别于7 d后和21 d后用Western blot方法检测各组大鼠海马CA1区、CA3区、齿状回(DG)和杏仁核的AMPA受体亚基GluR2/3及N-乙基顺丁烯二酰亚胺敏感性的融合蛋白(NSF)、PKC作用蛋白1(PICK1)蛋白表达的情况。结果:7 d应激可使DG和杏仁核的GluR2/3、NSF表达显著降低(P均<0.05),使PICK1在CA1区的表达量显著增多(P<0.05),逍遥散对PICK1变化显示出一定调节作用。21 d应激可使CA1区的GluR2/3、NSF表达升高,其中GluR2/3有显著性差异(P<0.01),而在杏仁核表达有降低趋势,逍遥散对其均有显著调节作用(均为P<0.05),21 d应激使杏仁核PICK1表达量出现升高趋势,逍遥散可显著降低其表达(P<0.05)。结论:AMPA受体在短期重复应激和慢性应激状态下反应不同,海马和杏仁核反应相反,逍遥散对慢性应激状态下AMPA受体表达的调节作用较短期重复应激强。

左归降糖解郁方对糖尿病并发抑郁症胎鼠海马神经元NR及mEPSC的影响

目的探讨左归降糖解郁方对模拟糖尿病并发抑郁(diabetes mellitus with depression,DD)症状态下胎鼠海马神经元N-甲基-D-天冬氨酸受体(n-methyl-d-aspartic acid receptor,NR)和微小兴奋性突触后电流(miniature excitatory postsynaptic current,mEPSC)频率及幅度的干预作用。方法取胎鼠(16~18 d)的海马,进行分离纯化和培养,用神经元特异性烯醇化酶(NSE)免疫细胞化学染色法鉴定。随机把海马原代神经元分6组:空白组、模型组、空白血清组、MK-801组、二甲双胍+氟西汀组、左归降糖解郁方组。根据分组,于空白组加10%的培养液;其他5组加15 mmol/L的高糖和50μmol/L的皮质酮予以造模;造模后,空白血清组、二甲双胍+氟西汀组、左归降糖解郁方组中分别加10%的空白血清、二甲双胍+氟西汀含药血清、左归降糖解郁方含药血清,MK-801组中加10μmol/L的MK-801,同时干预18 h。蛋白NR2A、NR2B的表达运用高内涵细胞成像技术(high content analysis,HCA)检测;海马神经元细胞的mEPSC采用全细胞膜片钳技术来记录,并对比不同组间神经元细胞的mEPSC频率和电流幅度。结果经镜下观察及NSE鉴定,所培养的细胞是海马神经元细胞,阳性率在95%以上。经HCA检测,空白组细胞的胞体明显,形态完整,突触之间形成丰富的神经网络。与空白组比,模型组和空白血清组的海马神经元细胞出现萎缩、突触断裂或神经网络消失,蛋白NR2A、NR2B的荧光值增强(P<0.01);与空白血清组比,MK-801组、二甲双胍+氟西汀组、左归降糖解郁方组细胞突触间的连接恢复,蛋白NR2A、NR2B荧光值减弱(P<0.01或P<0.05)。膜片钳结果显示,对比空白组,模型组、空白血清组的mEPSC频率和幅度上升(P<0.01);与空白血清组比,MK-801组、二甲双胍+氟西汀组和左归降糖解郁方组的mEPSC频率和幅度下降(P<0.01)。结论左归降糖解郁方抗DD大鼠海马神经元细胞受损的保护作用机制,可能在于其能够调控DD状态下的海马神经元蛋白NR2A、NR2B的表达及突触可塑性功能。

AMPA受体介导的突触可塑性与药物依赖

突触可塑性改变是形成药物依赖长期效应的病理基础,兴奋性氨基酸受体在其中起十分重要的作用。近年来的研究表明,多种药物依赖过程与AMPA受体有关。联系药物依赖所致的AMPA受体的变化与神经元的可塑性改变,探讨AMPA受体介导药物依赖的形成机制,可为进一步理解AMPA受体在药物依赖中的作用提供帮助。

左归降糖解郁方对模拟糖尿病并发抑郁症环境下海马神经元的影响

目的观察左归降糖解郁方对模拟糖尿病并发抑郁症(DD)环境下海马神经元的影响,探讨其可能的作用机制。方法海马神经元原代细胞取自受孕18 d SD大鼠胎鼠,葡萄糖联合皮质酮干预构建DD海马神经元细胞模型。将培养的海马神经元随机分为正常组、空白血清组、模型组、阳性药(二甲双胍+氟西汀)药物血清组、中药(左归降糖解郁方)药物血清组和阻断剂组。正常组和模型组给予等量培养液,阻断剂组给予促肾上腺皮质激素释放激素1型受体(CRHR1)阻断剂安塔拉明200μmol/L,其余组给予体积分数为10%的药物血清或空白血清,造模干预18 h后,尼氏染色检测海马神经元损伤情况,高内涵细胞成像分析(HCA)技术检测CRHR1、突触可塑性相关蛋白切丝蛋白(Cofilin)和肌动蛋白(Actin)蛋白的表达,实时荧光定量PCR检测CRHR1、Cofilin和Actin mRNA的表达。结果与正常组及空白血清组比较,模型组海马神经元神经网络、树突棘断裂或消失,尼氏小体数量显著减少,CRHR1表达明显上调(P<0.01),Cofilin和Actin表达明显下调(P<0.05);与模型组比较,阳性药药物血清组、中药药物血清组和阻断剂组可一定程度上逆转上述变化(P<0.05,P<0.01)。结论左归降糖解郁方对模拟DD环境下海马神经元具有保护作用,其机制与调控CRHR1、Cofilin、Actin的表达有关。

围神经元网、硫酸软骨素蛋白多糖受体及其对神经可塑性的调节作用（英文）

围神经元网是中枢神经系统中一种包绕在特定类型神经元胞体和近端神经突周围的细胞外基质网络。在1883年,围神经元网最早被Camillo Golgi所描述,直到近几十年,研究人员才对其分子组成、发育成熟以及潜在的功能有密集的研究。研究表明,围神经元网主要由透明质酸、硫酸软骨素蛋白多糖、连接蛋白和肌腱蛋白-R组成。围神经元网在神经发育的晚期才渐次出现,它的发育成熟水平和神经可塑性水平的高低呈负相关。功能上,一方面,围神经网络被认为在稳定细胞外微环境、维持被包裹神经元的性能和保护被包裹的神经元免受有害物质的影响等方面起到了重要的作用,围神经元网的异常可以导致诸如癫痫、中风和阿尔茨海默病等中枢神经系统的机能障碍;另一方面,围神经元网作为包裹在细胞外的一道屏障限制了神经可塑性的发生和阻碍了神经损伤后的再生。在成年动物中,用软骨素酶法降解围神经元网可以促进脊髓损伤后的功能修复以及恢复活动依赖的中枢神经系统可塑性调节机制,表明围神经元网在调节神经可塑性方面起到了非常重要的作用。本文就早期发育中活动依赖的围神经网络的形成和围神经网络信号通路中的重要分子——硫酸软骨素蛋白多糖受体的研究进展进行综述,并就它们如何调节神经可塑性展开讨论。