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Cofilin表达调控与神经突触可塑性研究进展
肌动蛋白(actin)是真核细胞中丰富的蛋白质,参与诸多重要生理活动,切丝蛋白(cofilin)作为一种Actin结合蛋白,对于维持Actin的动态变化和由Actin参与的各种生理或病理过程具有重要的调控作用.近年来,Cofilin及其相关调控与神经系统损伤或疾病、学习记忆高级脑功能等的关系研究也在日益深入,而这些神经科学问题很多又与神经突触可塑性机制密切相关.
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以PirB为靶点治疗中枢神经再生的研究进展
哺乳动物中枢神经损伤后轴突再生、突触可塑性和神经功能恢复存在障碍的主要原因之一是由于中枢神经系统存在抑制神经再生的抑制因子和抑制因子受体.Nogo、髓磷脂相关蛋白(myelin-associated glycoprotein,MAG)和少突胶质细胞髓磷脂糖蛋白(oligodendrocyte myelin glycoprotein,OMgp)三种神经抑制因子通过与神经元细胞膜上的Nogo受体(Nogo receptor,NgR)结合,发挥抑制神经生长的作用[1].
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神经细胞粘附分子生化特征、信号传递、神经发育和可塑性调节功能
细胞粘附分子(cell adhesion molecules,CAMs)泛指一类调节细胞与细胞间、细胞与细胞外基质间相互结合和起粘附作用的膜表面糖蛋白.可为细胞提供一稳定的环境,以保证细胞的生长、分化和游走.在胚胎的发育和分化、维持正常组织结构、介导炎症反应和免疫应答、凝血与血栓形成、创伤的愈合、吞噬细胞杀伤、肿瘤的扩散与转移等许多生理和病理过程中发挥着重要的生物学功能.根据编码CAMs基因及其产物的功能特点,将已鉴定的CAMs分为6个家族:选择素家族( selectin family)、整合素家族(integrin family)、免疫球蛋白超家族( immunoglobulin superfamily,IGSF)、钙粘附素家族( cadherin family)、血管附着素家族(vascular addressin family)及CD44等粘附分子所属的尚未分类的家族.神经细胞粘附分子(neural cell adhesion molecules,NCAMs)属细胞粘附分子免疫球蛋白超家族,于1976年由Rutishauser等[1]首先在鸡视网膜及脑中发现,是表达于大多数脊椎动物和无脊椎动物中枢神经系统及外周神经系统,介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质( extracellular matrix,ECM)间粘附作用的膜表面糖蛋白.在正常神经细胞轴突生长、聚集、神经细胞的转移、神经纤维髓鞘的形成、神经纤维成束、神经通路的构建、跨膜信号的转导、突触可塑性及学习和记忆大脑的发育等过程中起着重要作用[2-4].本文综述了近年来关于神经细胞粘附分子的研究成果,对其分子生物学特征、信号传递、神经发育及临床研究进展进行阐述.
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突触结合蛋白-1与学习记忆的研究进展
突触结合蛋白-1(synaptotagmin-1,Syt-1)是脑内小突触囊泡和大致密核心囊泡特有的膜内在蛋白质,是在膜融合机制中起重要作用的一个蛋白,可以作为Ca2+感受器调节刺激偶联的快速化学突触传递[1],对胞吐及递质释放过程皆有影响.
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神经颗粒素与脑突触可塑性的相关性研究进展
大量研究表明,突触损伤是各种疾病导致学习记忆等智能障碍的重要病理机制之一,而脑内突触蛋白在突触信号传递中发挥重要作用.因此,脑特异性蛋白质在生理及疾病状态下突触传递功能改变中的作用已成为当前的研究热点之一.
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NMDA受体的NR2A和NR2B亚基在海马可塑性中的作用
脑的学习和记忆功能的实现是一个相当复杂的生理过程,一直是神经科学研究的热点问题之一.人们认为脑之所以具有将短时的经历转化为几乎无限的长期记忆的能力,是因为神经突触问的传递效率发生了活动依赖性的改变,即突触可塑性.大量研究结果证明突触丌J塑性的形成与NMDA受体的激活密切相关.NMDA受体有NR1、NR2和NR3三种亚基.其中NR1亚基是组成功能性的NMDA受体所必须的;NR2亚基则起辅助NMDA受体形成多元化结构的作用,可分为NR2A～NH2D网个亚型.NMDA受体依赖不同的NR2哑基表达不同的受体功能.海马主要表达NR2A和NR2B亚基,但是关于它们的生理功能还远没有了解清楚.而关于以上亚基在突触可塑性形成中的作用及其作用机制还不是很清楚.本文分析和阐述了近年来关于NR2A和NR2B亚基在突触可塑性形成中的作用的研究报道.
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神经营养物质的快速作用
神经营养物质(neurotrophins,NTs)是一类属于神经营养因子(neurotrophic factor)家族的蛋白质分子,在中枢与外周神经系统广泛分布.目前,在哺乳动物共发现了4种NTs,即神经生长因子(nerve growthfactor,NGF)、脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF),神经营养素-3(neurotrophin-3,NT-3)和NT-4/5[1].NTs可高亲和力地与酪氨酸激酶(tropomyosin-related kinase,Trk)受体(TrkA、TrkB和TrkC)和低亲合力地与p75受体结合,激活胞内磷脂酶Cγ(PLC-γ)、Ras蛋白/细胞外信号调节激酶(ERK)和肌醇磷脂-3(PI-3)激酶等信号转导途径,产生多种生物学效应,包括调节细胞增殖、分化和存活,轴突与树突的生长,细胞骨架的组装,膜运输和突触传递等[1].NTs的这些作用常与基因的活化、蛋白质的表达有关,属于作用时间在几小时至几天不等的慢作用.近年来很多研究观察到NTs除产生上述的慢作用外,还有快速作用(本文主要介绍发生在1 h左右及更短时间内NTs引起的反应).这些快速作用发生在新基因转录和蛋白质合成之前,常涉及到Trk受体与其它膜受体,如p75受体、G蛋白偶联受体、辣椒素受体(VR1)、胶质源性神经营养因子受体(c-Ret)或离子型受体之间的"对话"[1-4].本文就近年来报道的NTs在神经元的形态、突触可塑性和电学特性等方面的快速效应予以综述.
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脊髓电压依赖性钙通道在病理性痛中的作用
胞内钙离子浓度的升高在神经系统的很多过程中都发挥重要的作用,例如递质在突触部位的释放,神经元兴奋性的调节以及突触可塑性和基因转录等过程.胞内钙离子浓度的升高主要有三条途径:其一,通过激活电压依赖性钙通道(Voltage-dependent calcium channels,VDCC,亦称Voltage-gated calcium channels,VGCC)使胞外钙离子进入细胞内;其二,通过激活通透钙离子的离子门控型受体如NMDA受体等,使胞外钙离子进入细胞内;其三,是通过激活细胞内内织网上的三磷酸肌醇(IP3)受体或ryanodine受体使胞内钙库中的游离钙离子进入胞浆内.
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记忆抑制基因
长期记忆贮存分子基础研究重要的进展之一是揭示了记忆的巩固涉及基因表达的改变.与肿瘤发生和形成的早期研究集中在生长的正向调节基因(即显性活跃的致癌基因)相似,既往关于长期记忆和突触可塑性分子水平的研究也主要集中于正向调节基因上.
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神经营养因子在中枢神经系统的作用
神经营养因子是一类对神经元有特异性的蛋白质.具有促进和维持神经细胞生长、存活和分化的作用.它是由靶细胞产生的天然蛋白质,经轴突摄取逆行运输至胞体,对神经元的存活和轴突的生长有重要作用,并具有调节突触可塑性和神经递质传递等功能.
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细胞外信号调节激酶在中枢神经系统中的研究进展
细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)是丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)的家族成员之一,也是迄今为止哺乳动物细胞中研究深入的MAPK成员.它在介导细胞增殖、分化及存活中发挥重要作用,可被神经递质、神经营养因子、生长因子等多种信号激活[1].
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谷氨酸受体及其在弱视方面研究进展
谷氨酸受体可分为促离子型谷氨酸受体(iGluR)和促代谢型谷氨酸受体(mGluR),促离子型受体可分为NMDA型受体和非NMDA型受体.促代谢型受体包括mGluR1～mGluR88种.其在中枢神经系统分布广泛,与突触的可塑性、谷氨酸的兴奋毒性、神经元的损伤与保护、长时程增强(LTP)和长时程抑制(LTD)、学习和记忆等多种功能密切相关.在弱视方面研究较多的是NMDA受体,其数量、活性在弱视组与正常组相比都有显著性差异.
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大豆磷脂酰胆碱提高幼年大鼠学习记忆能力及海马突触素的表达
目的:观察大豆磷脂酰胆碱(SB-pc)对幼年大鼠海马结构突触素(SYN)的免疫表达和空间辨别性学习记忆能力的影响. 方法:5 wk龄雄性Wistar大鼠21只,随机分为3组:①SB-pc添加喂养组(PC,n=8);②迷宫对照组(MC, n=7);③正常对照组(NC, n=6). 喂养8 wk,PC组和MC组大鼠在Morris水迷宫中进行连续4 d的空间辨别性学习记忆能力检测,计算机分析系统自动记录逃避潜伏期(escape latency, EL)等相关参数,分析大鼠行为变化. 用免疫组织化学方法检测PC、MC和NC各组大鼠海马结构SYN的免疫表达. 结果:逃避潜伏期(EL):PC组与MC组比较,差异有统计学意义(P<0.01). SYN免疫表达:PC组与MC组比较,大鼠海马结构各区SYN免疫反应阳性产物的吸光度值差异有统计学意义(P<0.01); MC组与NC组比较,差异有统计学意义(P<0.01). 结论:添加SB-pc喂养幼年大鼠,可促进其海马结构突触的增长,使SYN的免疫表达增强,提高了突触的可塑性,从而提高幼年大鼠的空间辨别性学习记忆能力.
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剥夺异相睡眠对大鼠海马结构突触囊泡膜蛋白表达的影响
目的: 观察剥夺异相睡眠对大鼠海马结构突触囊泡膜蛋白表达的影响. 方法: 34只雄性Wistar大鼠随机分为4组:①剥夺异相睡眠组(PSD, n＝9),采用"小平台水环境法"(Flower Pot Technique)剥夺大鼠异相睡眠;②大平台对照组(TC, n＝8)置于"平台水环境",平台直径为20㎝;③普通鼠笼对照组(CC, n＝9);④非游泳对照组(NC, n＝8). 除NC组外,其余3组大鼠在Morris水迷宫中进行游泳训练对比,水迷宫记录分析系统自动记录游泳速度、游泳距离、逃避潜伏期等相关参数. 通过免疫组织化学方法检测大鼠海马结构突触囊泡膜蛋白(synaptophysin, SYN)的表达. 结果: 从第2日开始到第4日,PSD组大鼠游泳距离大于CC组和TC组,有显著性差异(P<0.05). PSD组和NC组大鼠海马结构突触囊泡膜蛋白阳性产物的光密度值较CC组和TC组低(P<0.05). 结论: 剥夺异相睡眠可能通过影响海马结构突触的增长使大鼠的空间辨别性学习记忆能力下降.
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突触可塑性与长时程增强现象的研究进展
长时程增强(LTP)是突触传递功能可塑性的重要表现形式,是研究学习与记忆的细胞模型.长持续LTP(LL-LTP)是进行长时记忆研究的细胞模型.近年来的研究资料表明,静寂突触转化为功能性突触可能是LTP维持的重要机制.LTP形成后,可以因生理性刺激或外源性刺激而出现反转.由于LTP具有可反转性和反转输入通路的特异性,采用特异电刺激干预成瘾记忆,以创建不损伤正常脑功能的特异的"成瘾记忆丧失疗法"是我们追寻的目标.
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有氧运动延缓大鼠脑组织衰老及影响突触可塑性的研究
目的 探究有氧运动对大鼠脑组织突触可塑性的影响和延缓脑衰老的作用及机制.方法 选择30只D-半乳糖致衰的SD大鼠,随机分为衰老对照组、衰老运动组和正常对照组三组,每组10只,衰老运动组进行8周的跑台运动,正常及衰老对照组不运动.8周跑台运动后,观测大鼠的学习记忆能力和突触可塑性的改变.结果 8周后,运动组能明显提高其突触密度并降低膜粘滞度,完成时间和错误的臂数明显减少,且差异有统计学意义(P＜0.05).结论 有氧运动可以延缓大鼠脑衰老并影响突触可塑性.
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中枢免疫失衡与认知功能障碍:聚焦TNFα的作用
中枢免疫对于神经系统内稳态的维持意义重大.免疫活性分子TNFα 及其受体系统参与神经发育、突触可塑性和认知功能调节;其表达异常,无论过度或者不足都可能导致对脑功能和行为的不良影响.应激,尤其是发育早期应激可能通过影响中枢TNFα 的动态发展过程从而造成其功能的持续改变,并与后期免疫相关的心理病理发生密切相关.未来研究需拓展中枢免疫与认知功能障碍之间的因果联系,建立基于免疫调节的疾病防治新策略.
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NMDA受体的结构与药理学特性
NMDA受体是一类离子型谷氨酸受体,其功能主要参与发育过程中神经回路的细化及触发多种形式的突触可塑性.近年来的证据表明,组成NMDA受体的亚单位有着复杂的生理学和药理学特性;NMDA受体的数量、分布和亚单位组成并非一成不变,而是在发育过程中,神经元活动时,以一种细胞特异性和突触特异性的方式变化着.这种NMDA受体的双向变化是突触可塑性重塑的基础,而其调节的异常又可导致神经-精神疾病的发生,如可卡因成瘾、精神分裂症等.
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多巴胺及其受体与学习记忆的研究进展
多巴胺作为脑内重要神经递质,参与控制情绪、奖赏、运动、觉醒和认知等行为,近年来多巴胺在学习记忆等方面的调控作用受到广泛关注.本文综述了神经递质多巴胺、多巴胺不同受体信号通路及多巴胺神经元参与学习记忆的机制,为学习记忆等认知功能障碍的机制研究提供新思路,为多巴胺药物在认知领域的相关研究提供科学依据.
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早期母婴分离对大鼠海马GFAP表达的影响
目的 比较早年母婴分离对大鼠海马GFAP(Glial fibrillary acidic protein,胶质细胞原纤维酸性蛋白)表达的影响及成年后行为学的改变,探讨与抑郁相关的可能机制.方法 出生后3天(PND3)的新生雄性鼠从第4天开始和母鼠分开,分为应激敏感组(每天分离时间3h)、应激抵抗组(每天分离时间15min)、正常对照组,每组各20只,持续一周.PND12开始处死一半的取大鼠海马,分别进行蛋白免疫印迹和免疫组化实验检测GFAP,比较不同组GFAP的表达量.PND56开始对剩下的大鼠进行旷场实验和强迫游泳,评价行为学差异.结果 母婴分离时间长的大鼠(应激敏感组)与正常组大鼠相比,蛋白免疫印迹和免疫组化结果一致,海马GFAP表达量减少,差异有统计学意义(P＜0.05).母婴分离时间短的大鼠(应激抵抗组)和正常组大鼠相比,海马GFAP表达量差异无统计学意义(P＞0.05).母婴分离时间长的大鼠,成年后表现出旷场总移动距离减少,中心移动距离减少,强迫游泳中不动时间延长,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 长时间母婴分离使幼年大鼠海马GFAP表达减少,成年后出现抑郁样行为,可能和星形胶质细胞重吸收谷氨酸减少影响突触可塑性有关.
