谷氨酸对神经元钙离子内流和凋亡的影响及谷氨酸受体拮抗剂保护作用的研究

目的 探讨兴奋性氨基酸谷氨酸介导神经元钙离子内流与诱导神经元凋亡间的关系。方法 体外培养新生大鼠皮质神经元 ,用原位末端标记技术显示凋亡细胞 ;用激光共聚焦方法来观察细胞内钙离子浓度变化 ;谷氨酸处理神经元造成兴奋性氨基酸毒性 ;用MK 80 1做保护研究。结果 体外培养 9d的大多数神经细胞 ,用 1mmol/L谷氨酸处理后 ,细胞内钙离子快速增加 ;谷氨酸处理后细胞死亡的形式主要是凋亡。预先用MK 80 1(10 μmol/L)可明显的减少由谷氨酸介导的钙离子反应 ,并且MK 80 1可同时减少谷氨酸诱导的细胞凋亡。结论 谷氨酸诱导的神经元钙离子内流与细胞凋亡有明显的关系 ,钙离子内流在与谷氨酸毒性导致的细胞凋亡中起重要作用。

神经元钙传感蛋白的研究进展及其在脑缺血中的作用

神经元钙传感蛋白NCS-1(neuronal calcium sensor-1,NCS-1)是一种具有较强的钙离子结合能力的蛋白质。NCS-1可以结合、传导细微的钙离子浓度变化;而当钙离子浓度超过微摩尔/升数量级时(即生理浓度),其结合能力即达到饱和,这也是它与钙调素(可感受较高浓度的钙离子变化)等其它钙结合蛋白的重要区别之一。它在脑缺血损伤中的作用,还未引起足够的重视,但是根据现有报道,NCS-1极有可能是脑缺血损伤的一个重要的保护因子。另外有研究显示,NCS-1还与神经细胞金属沉积性疾病的发生有关,可以明显增加神经元突触的传导功能。

一种增强神经元钙电流的新型织锦芋螺毒素

目的:从中国南海织锦芋螺中分离生物活性强、电生理效应特异、新的芋螺毒素。方法:毒素分离纯化,生物活性测定,氨基酸测序,电生理效应研究。结果:分离到一种新的织锦芋螺毒素Tx7,序列为GCSS-VCNSHTDCVTHCICTFRGCGAVN,能引起小鼠痉挛,并能增强海马神经元钙电流和提高兴奋性突触后电流的发放频率。结论:Tx7具有较高的潜在应用价值。

神经元钙传感蛋白研究前沿与热点分析

背景:神经元钙传感蛋白的研究前沿和热点始终是这一领域的研究者共同关注的焦点。目的:从定量的层面探测神经元钙传感蛋白的前沿领域与研究热点。方法:以ISI的Web of Science数据库中1982至2014年363篇神经元钙传感蛋白相关文献为分析对象,采用文献共被引分析方法和词频分析方法,运用CiteSpaceⅢ可视化软件绘制神经元钙传感蛋白文献共被引网络图谱和关键词共现图谱,结合突现节点文献二次检索的方法,梳理并揭示神经元钙传感蛋白的研究前沿与热点。结果与结论:神经元钙传感蛋白的研究前沿与热点是蛋白质的生理功能,研究热点转变的时间点是1994至1996年,2000年,2008年和2012年。在不同时间阶段,其研究热点也表现出一定的差异性,1992至2000年研究热点是蛋白质的结构和性质,2004至2012年主要集中于研究蛋白质的功能和作用机制。而2008至2014年研究热点是在蛋白质生理功能的研究基础上,更侧重于这一蛋白质的高级功能(如记忆)和各种疾病(如精神分裂症、肿瘤、抑郁症、老年痴呆症、神经元损伤等)的研究。神经元钙传感蛋白前沿领域与研究热点的确定,为今后的研究提供一定的参考。

神经元钙传感蛋白R102Q突变体的动力学构象特征

背景:神经元钙传感蛋白参与多种生理功能,在大脑皮质不同脑区都有很高的分布。在自闭症患者基因测序中识别出神经元钙传感蛋白第102个氨基酸精氨酸ARG102突变成谷氨酰胺Glu102(R102Q)。实验研究显示,R102Q突变对神经元钙传感蛋白局部区域影响很大,发生本质性的构象改变。目的:确定神经元钙传感蛋白单一氨基酸R102Q突变引起结构构象动力学变化的具体原因。方法:采用计算机分子动力学模拟的方法,进行6个独立的、模拟时间是450 ns的全原子动力学模拟。结果与结论:1神经元钙传感蛋白R102Q突变对蛋白整体结构影响不大,在整个模拟过程中都没有进行大的构象重组,但导致螺旋改变,结构更加稳定。2R102Q突变导致盐桥网络发生改变,一方面降低了L2的柔性,使其更加稳定;另一方面改变L3在疏水口袋中的位置,使其在疏水口袋中更加舒展。结果表明,螺旋在蛋白结构稳定中起到一定的作用,盐桥改变也是蛋白动力学变化的重要原因。这项研究可能从分子的层面和结构的视角,为与R102Q突变有关的蛋白质功能缺失提供理论参考。

分子动力学模拟:神经元钙传感蛋白生理机制研究的新方向

背景:神经元钙传感蛋白的生理功能及其发挥、结构折叠与解折叠的研究多采用实验方法进行研究,并提出蛋白可能的作用机制模型及维持结构稳定的可能因素,但实验手段受到时间和空间分辨的局限以及蛋白结构的复杂性,研究受到一定的限制,导致实验中提出的很多理论模型无法得以检验。分子动力学能够从原子水平上观察并解释实验现象,对理论假设和(或)模型进行验证,为实验提供参考和启示;也可以预测新的结构和现象,为建立理论模型和作用机制提供依据。目的:分别对采用实验方法和分子动力学模拟的方法对神经元钙传感蛋白生理功能及其机制研究的进展进行梳理,并对今后的研究做一展望。方法:以"Neuronal Calcium Sensor-1 or Neuronal Calcium Sensor1 or Neuronal Calcium Sensor 1 or NCS-1"为主题词,检索Pub Med数据库中有关神经元钙传感蛋白研究的相关文献,下载全文进行阅读,排除与蛋白生理机制无关的文章,最终对72篇文献进行归纳总结。结果与结论:(1)实验中主要对神经元钙传感蛋白在不同条件、不同位置中调控分泌、调控多巴胺D2受体、在肝细胞内调控腺苷A2A受体以及调控不同刺激下心肌细胞质和细胞核Ca^(2+)等方面提出相关理论模型;(2)分子动力学模拟从结构的视角,对维持蛋白结构稳定的关键因素进行了分析和总结;(3)建议将两种方法结合起来,不断加深对蛋白生理机制的理解,共同推动研究的深入发展。

NaCl浓度改变对人类神经元钙传感蛋白结构的影响:来自分子动力学模拟证据

背景:人类神经元钙传感蛋白是一个含有高电荷的蛋白,对溶液温度极其敏感,但溶液中离子浓度的变化是否能够改变蛋白结构,进而影响其正常功能的发挥,尚未发现相关研究。目的:探讨溶液中NaCl浓度的微小改变对人类神经元钙传感蛋白结构动力学影响的分子机制。方法:采用全原子计算机动力学模拟的方法,将蛋白质数据库中ID为2LCP的人类神经元钙传感蛋白前两个能量最低的结构作为初始结构,能量最小化后,将蛋白置于NaCl浓度分别为0.1,0.3和1 mol/L的水溶液中,以高速摄像速度(ps,10-12s)记录蛋白在模拟体系中的运行和变化情况。结果与结论:溶液中NaCl浓度升高,(1)人类神经元钙传感蛋白柔性增加,整体结构和局部的疏水口袋体积增大;(2)蛋白C端尾部L3蜷缩,首尾氨基酸D176和V190之间的次联系路径数量明显减少,导致两者之间的联系减弱;(3)蛋白N段和C段氨基酸之间的联系削弱,但两段段内氨基酸联系明显增强;(4)蛋白正负电荷间形成的盐桥数量和百分比均降低,尤其在0.3 mol/L NaCl水溶液中的减少更为明显。(5)结果说明,人类神经元钙传感蛋白对溶液NaCl浓度的改变非常敏感,NaCl浓度的微小变化能够引起蛋白关键结构的改变,从原子-分子的视角,为人类神经元钙传感蛋白在不同溶液环境中的结构变化提供理论参考。

背根神经节中神经元钙敏感蛋白VILIP-1上调P2X3受体促使大鼠骨癌痛发生

原发性或继发性的骨癌往往伴有严重且棘手的疼痛问题。目前骨癌痛的发生机制尚不明确。本文研究首先证实，在接种MRMT-1肿瘤细胞的胫骨骨癌痛大鼠，背根神经节（DRG）P2X3受体表达和功能上调，并参与神经元兴奋性增加及骨癌痛。其次，神经元钙敏感蛋白（VILIP-1）氨基末端可与P2X3受体的C-末端直接作用，增加P2X3受体在细胞膜上的表达与功能。

次级视觉皮层组织病理学改变和神经元钙活动增强参与微波辐射致焦虑样行为

目的阐明微波辐射对焦虑样情绪行为以及次级视觉皮层组织结构和神经元钙活动的影响。方法选取C57BL/6N小鼠36只,按照随机数表法分为对照组和微波辐射组,其中单纯行为学检测对照组8只,辐射组7只;光纤记录结合行为学实验对照组8只,辐射组7只;苏木素⁃伊红(HE)染色每组各3只。采用中心频率9.875 GHz,平均功率密度12 mW/cm^(2)的X波段高功率微波模拟源,辐射15 min,建立微波辐射动物模型。利用旷场和高架十字迷宫实验,检测微波辐射后小鼠焦虑样情绪行为改变。采用HE染色和光学显微镜观察,研究微波辐射对次级视觉皮层组织形态学结构的影响。基于遗传编码钙成像技术,通过光纤记录结合旷场、高架十字迷宫行为学范式,检测次级视觉皮层V2M区神经元钙活动变化。结果微波辐射后,辐射组小鼠探索旷场中央区域次数及高架十字迷宫开放臂次数较对照组下降,差异均有统计学意义(t=2.24、3.10,P<0.05);辐射组小鼠次级视觉皮层部分神经元变性、凋亡,主要表现为核固缩深染,胞体皱缩,血管周间隙略增宽。光纤记录结合行为学实验结果表明,微波辐射后小鼠探索旷场中央区域与对照组比较差异有统计学意义(t=-2.75,P<0.05);高架十字迷宫开放臂时辐射组对照组和辐射前比较,差异也均有统计学意义(t=-2.77、-3.41,P<0.05)。次级视觉皮层神经元钙活动均显著增强。结论微波辐射可导致焦虑样行为发生以及次级视觉皮层组织的病理学改变,次级视觉皮层神经元钙活动增强是微波辐射致焦虑样行为改变的重要机制。

功能性多神经元钙成像技术在海马神经元动作电位观察中的应用

目的:观察海马脑片中锥体细胞层群体神经元的电活动。方法:取出生后7 d的Sprague Daw-ley大鼠全脑,无菌条件下水平方向切片,转至6孔板中培养;另取出生后3～5周的C57-BL/6J小鼠全脑,无菌条件下水平方向切片,转至37℃氧饱和的人工脑脊液中稳定至少60 min备用。大鼠培养脑片及小鼠急性脑片负载钙离子荧光指示剂,采用功能性多神经元钙成像技术检测海马锥体细胞层中大规模神经元与动作电位相关的钙瞬变。结果:大鼠培养脑片及小鼠急性脑片中记录到大量单个神经元的与动作电位相关的钙瞬变。结论:功能性多神经元钙成像技术是揭示海马神经网络活动及中枢神经系统有关创新药物评价的全新且有效的研究方法。

一种神经元钙通道相关的家族性偏瘫性偏头痛的临床谱

据《IMJ》2000年7卷第4期报道 世界范围内的大量研究表明,采用降低胆固醇水平技术的地方精神病发生率比较高,然而在恐慌症病人中,除模仿心血管系统疾病常存在心脏情况为联合发病因素外。

颞叶癫痫神经元型钙粘素mRNA表达研究

目的 研究匹罗卡品诱导的颞叶癫痫神经元型钙粘素的表达变化。方法 用氯化锂加匹罗卡品诱导SD大鼠颞叶癫痫模型,特异性探针原位杂交检测神经元型钙粘素mRNA表达。结果 对照组动物神经元型钙粘素mRNA在皮层和海马各区均有表达,给药后4 h和12 h神经元型钙粘素mRNA在CA1、CA3 和齿状回均表达下降,24 h开始恢复,注药后3 d神经元型钙粘素mRNA表达显著高于对照组,7 d表达最高。结论 神经元型钙粘素mRNA在颞叶癫痫表达呈双相变化。

普鲁卡因在氰化物中毒中作用的初步研究

为了对普鲁卡因等药物拮抗氰化物中毒作用及其机制进行研究，采用ＬＤ５０测定的序贯法，观察了普鲁卡因及其药物组合对氰化物ＬＤ５０的影响。同时采用原子吸收火焰分光光度法，测定了普鲁卡因对氰化物引起脑神经元钙改变的影响。普鲁卡因具有拮抗氰化物中毒作用。此作用在其单独应用时相对较小，当普鲁卡因合用亚硝酸钠或硫代硫酸钠，或三者一起合用时其抗毒效价分别达到２．８１，３．５７和６．２２，而且普鲁卡因的抗氰作用具有剂量－反应关系。氰化物中毒时，脑神经元钙的含量在３０分钟内明显升高。普鲁卡因具有抑制氰化物中毒所引起的脑神经元钙升高的作用。普鲁卡因抗氰作用可能与其维持神经细胞内的钙稳态有关。

普鲁卡因拮抗氰化物中毒机理初探

普鲁卡因具有一定拮抗氰化物中毒的作用。本文通过测定小鼠神经细胞内钙离子浓度，外周血中高铁血红蛋白浓度以及不同时间血中氰化钾浓度水平，研究其作用机理。结果发现：普鲁卡因拮抗氰化物中毒的机理与拮抗氰化物中毒所造成的神经细胞内钙离子浓度升高有关，从而可防止因钙内环境紊乱所带来的细胞损伤。此外，普鲁卡因的抗氰作用与升高血中高铁血红蛋白浓度无关，也不影响氰化物的代谢速率。

Mechanisms underlying low [Ca^(2+)]_o-induced increased excitability of hippocampal neurons

Objective Concentration of extracellular calcium （[Ca2＋]o） in the central nervous system decreases substantially in different conditions. It results in facilitating neuronal excitability. The goal of this study is to examine the mechanisms of enhanced neuronal excitation in low [Ca2＋]o in order to provide new clues to treat the hyperexcitability diseases in clinic. Methods Whole-cell patch-clamp technique and neuron culture were used in the study. Results The firing threshold of cultured hippocampal neurons decreased markedly in low [Ca2＋]o saline. Unexpectedly, apamine and isoprenaline, antagonists of medium afterhyperpolarization （mAHP） and slow AHP （sAHP） respectively, had no statistic significant effect on excitability of neurons. TTX at a low concentration was sufficient to inhibit/Nap, which blocked the increase of firing frequency in low [Ca2＋]o. It also reduced the number of spikes in normal [Ca2＋]o. Conclusion These results suggest that in cultured hippocampal neurons, modulation of spiking threshold but not AHP may cause the increased excitability in low [Ca2＋]o.

Effects of Rhynchophylline on L type Calcium Channels in Isolated Rat Cortical Neurons During Acute Hypoxia

Aim: To study the effects of rhynchophylline (Rhy) on the L type calcium channels in freshly dissociated cortical neurons of Wistar rats during acute hypoxia. Methods: Cell attached configuration of patch clamp technique. L type calcium channel was activated by stepping from 40 mV to 0 mV. Results: The results showed that the L type calcium channels of cortical neurons were activated by acute hypoxia. The mean open time of the channel was increased, the mean close time decreased and the open state probability raised during acute hypoxia. Rhy (15 and 30μmol·L -1 ) in concentration dependent manner blocked activity of the channels. The drug shortened the mean open time of the channels from 8 87 ms to 3 03 ms and 2 23 ms ( P 【0 001), prolonged the mean close time from 9 23 ms to 38 84 ms and 54 43 ms ( P 【0 001), and decreased the open state probability from 0 142 to 0 031 and 0 025 ( P 【0 001) under the hypoxia condition, respectively. The effects of Rhy were similar to but weaker than those of verapamil (15 μmol·L -1 ). Conclusion: The study confirmed that Rhy has the blockade effects on L type calcium channels in cortical neurons of rats during hypoxia, by which it protects the brain from hypoxic injury.

Effect of motilin and erythromycin on intracellular Ca2+ mobilization in rat myenteric neurons in culture

Objective: To investigate the effects of motilin and erythromycin on intracellular Ca2+ mobi-lization in cultured myenteric neurons of rats. Methods: The cultured myenteric neurons were identified with immunofluorescence staining technique. Motilin-induced and erythromycin-induced intracellular Ca2+ mobilization was studied in primary cultures of myenteric neurons using the ratiometric Ca2+ indicator Furo3/AM, with a laser confocal microscope. Results: The effects of motilin and erythromycin on intracellular Ca2+ mobilization were as follows: (1)In Hank's solution, 10 -8, 10-7, 10-6 mol/L motilin could elevate intracellular Ca2+ concentration ([Ca2+]i)in a dose-dependent manner. (2) In Hank's solution, 10μg/ ml erythromycin also could induce the elevation of [Ca2+]i. (3) After pretreatment with antibody against the motilin receptor in Hank's solution, the Ca2+ response to erythromycin was almost restricted. Conclusion: It is suggested that motilin could increase [Ca2+]i in myenteric neurons in a dose-dependent manner, and erythromycin may also have this effectivenesss by binding to the motilin receptor.

偏头痛预防药物研究进展

偏头痛是一类高度流行并具病废性（指疾病发作期间可因此而丧失劳动能力）、然其大多患者又未被诊出和得到治疗的神经病学疾病。偏头痛似有明显的遗传性基础。其中如家族性偏瘫型偏头痛等某些不太常见类型偏头痛的特定致病基因业已获得鉴识并发现。最常见的突变影响到一种编码神经元钙通道的染色体19上的基因。这些观察结果提示，其它类型偏头痛也可能属离子通道病。另在偏头痛发作期间，神经事件会致脑膜血管扩张、由此引起疼痛、进一步的神经激活和炎症等。因为神经事件与血管事件相关联，所以偏头痛亦被认作为一神经血管性头痛疾病。

Astrocyte calcium wave induces seizure-like behavior in neuron network

It has been revealed experimentally that astrocytes can participate in synaptic transmission by modulating and responding to the release of neurotransmitters with calcium elevations. Researches suggest that seizure-like discharges(SDs) or seizure-like firings(SFs) in neurons, characterizing neurological disorder, may arise locally in restricted areas(focal area) and then propagate throughout the brain. But the underlying mechanism remains unclear. To study the possible role astrocytes playing in the SDs propagation, we construct a minimal neuron-astrocyte network model by connecting a neurons chain and an astrocytes chain.The focal area is modelled by an IP3 reservoir which provides persistent IP3 out-flux. The study suggests that calcium wave propagation in astrocytes determines the propagation of SDs in the connected neurons. On the other hand, SDs in neurons allows the calcium wave propagates longer distance in the astrocytes, which suggests the mutually cooperating of astrocytes and neurons in accomplishing SD propagation. Furthermore, once SDs propagate and occupy the neuron network, it could not be terminated by recovery of the focal area. The results may imply that treatment of brain disorders should not only focus on local area but the whole neuron network.