研究突觸后膜NMDA受體在突觸內(nèi)外側(cè)向移位對(duì)突觸可塑性的可能影響.pdf

1、NMDA(N-甲基-D-天冬氨酸)受體是離子型谷氨酸受體的一種亞型，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性突觸傳遞和突觸可塑性調(diào)節(jié)中起著重要的作用。已有研究表明：NMDA受體并非簡單地鎖定于突觸后致密區(qū)(postsynaptic density,PSD)，相反，NMDA受體在突觸后膜的數(shù)目能夠快速改變，即能根據(jù)神經(jīng)元的活動(dòng)狀態(tài)在垂直方向上從胞漿內(nèi)插入或撤離突觸膜，這可能是一種突觸功能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的機(jī)制。NMDA受體在突觸內(nèi)外分布不均勻，其中，含有NR2A亞

2、基的NMDA受體大多定位于突觸位點(diǎn)，且相對(duì)穩(wěn)定；而含有NR2B亞基的NMDA受體大多簇集于突觸外區(qū)域，并具有較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)活性。近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，含不同亞基的NMDA受體能夠在突觸和突觸外區(qū)域之間雙向側(cè)向運(yùn)動(dòng)(側(cè)向移位)，并保持動(dòng)態(tài)平衡。 谷氨酸受體的側(cè)向移位很可能動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)突觸受體的數(shù)目和功能，從而影響突觸傳遞的效率。然而，受體的側(cè)向移位和突觸功能變化的直接關(guān)系尚未建立。在本研究中，我們深入探討了受體側(cè)向移位對(duì)突觸傳遞的影響。首先

3、，我們?cè)诖笫蠛ｑR腦片CA1區(qū)用藥理學(xué)方法驗(yàn)證了NMDA受體的側(cè)向移位現(xiàn)象，即用不可逆的NMDA受體開放性通道阻斷劑(+).MK-801，選擇性地阻斷突觸前釋放的谷氨酸所激活的NMDA受體，證實(shí)NMDA受體介導(dǎo)的誘發(fā)興奮性突觸后電流(excitatory postsynaptic current,EPSC)和自發(fā)EPSC在被MK-801完全阻斷后均能夠在短時(shí)間內(nèi)(數(shù)十分鐘)逐步恢復(fù)，并且排除了可能引起這種異常恢復(fù)的其他突觸前和突觸后因素，

4、證明這一現(xiàn)象是由于NMDA受體的側(cè)向移位引起的。其次，當(dāng)使用全細(xì)胞打孔膜片鉗記錄時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)NMDA受體介導(dǎo)的自發(fā)EPSC在被MK-801阻斷恢復(fù)后，其動(dòng)力學(xué)特性發(fā)生了改變，衰減時(shí)間(τ)延長，這說明突觸NMDA受體的數(shù)目和亞基組成在阻斷恢復(fù)后均發(fā)生改變。我們推測含NR2B亞基的NMDA受體從突觸外通過側(cè)向移位到達(dá)突觸內(nèi)。最后，進(jìn)一步研究了側(cè)向移位對(duì)突觸可塑性的影響。當(dāng)MK-801阻斷NMDA受體介導(dǎo)的自發(fā)EPSC并洗脫后，在其頻率完全

5、恢復(fù)時(shí)，我們使用誘導(dǎo)長時(shí)程增強(qiáng)(long-term potentiation，LTP)的配對(duì)(Pairing)刺激參數(shù)只誘導(dǎo)產(chǎn)生了長時(shí)程抑制(long-term depression，LTD)。而在相同情況下，使用NMDA受體競爭性拮抗劑D,L-AP-5阻斷并洗脫恢復(fù)后，同樣的LTP誘導(dǎo)參數(shù)仍然能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生明顯的LTP，即突觸可塑性方向未發(fā)生改變。此外，在胞外場電位記錄中，當(dāng)用MK-801阻斷NMDA受體介導(dǎo)的興奮性突觸后場電位(fie

6、ld excitatorypostsynaptic potential，fEPSP)并恢復(fù)后，運(yùn)用誘導(dǎo)LTP的高頻刺激(high frequency stimulation，HFS)參數(shù)，我們同樣發(fā)現(xiàn)了類似的LTP向LTD的逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 綜上所述，本研究支持這樣一個(gè)修正的(revised)NMDA受體轉(zhuǎn)運(yùn)模型：突觸外NMDA受體(主要是運(yùn)動(dòng)活性較高的NR1/NR2B受體)組成了一個(gè)龐大的NMDA受體庫。當(dāng)突觸NMDA受體被MK-8