学习与记忆机制研究进展

学习与记忆是动物最具特色的高级神经活动之一，长时程增强(LTP)被认为是与学习记忆有关的神经元可塑性的理想模型，其分子机制涉及一个信号转导级联反应——谷氨酸释放、N-甲基-D-天(门)冬氨酸(N-Methyl-D-aspartic acid,NMDA)谷氨酸受体激活、Ca2+通道和Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶（Ca2+/calmodulin-dependent protein kinases,CaM激酶）Ⅱ、Ⅳ和丝裂原蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）激活。最后，CaM激酶Ⅱ使α-氨基羟甲基恶唑丙酸(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid,AMPA)谷氨酸受体磷酸化而激活，引起突触后神经元Ca2+ 内流增加。CaM激酶Ⅳ和MAPK通过刺激基因表达促使环磷腺苷反应元件结合蛋白 (cyclic AMP response element binding protein, CREB)磷酸化水平升高，c-fos表达增加。     

LTP的钙离子通道机制:VDCC LTP和NMDA LTP

长时程增强(LTP)与学习记忆机制关系密切.长时程增强的产生依赖于钙离子通道的活动特性,Ca2+经不同的钙离子通道内流引发的长时程增强对应不同的记忆作用.综述了通过N-甲基-D-天门冬氨酸(NMDA)受体钙离子通道和电压依赖性钙离子通道(VDCC)活动产生LTP及其各自对应的记忆作用,还介绍了以低频刺激方式产生长时程增强的研究实例.     

缺氧使非洲电鱼小脑浦肯野细胞之间的GABA能突触传递长时程增强

目的:研究急性缺氧对非洲电鱼小脑浦肯野细胞(Pc)之间γ-氨基丁酸(GABA)能突触传递的影响。方法:采用配对全细胞膜片钳记录法,记录电鱼小脑Pc-Pc之间的抑制性突触后电流(IPSC),观察急性缺氧对Pc-Pc IPSC的影响,以及GABA_A受体拮抗剂和谷氨酸α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异噁唑丙酸(AMPA)受体拮抗剂对Pc-Pc IPSC缺氧反应的调节作用。结果:短暂缺氧使Pc-Pc IPSC的幅值显著增大,表现为长时程增强(LTP);GABA_A受体拮抗剂荷包牡丹碱逆转了Pc-Pc IPSC的LTP,表现为长时程抑制;AMPA受体拮抗剂6-氰基-7-硝基喹喔啉-2,3-二酮(CNQX)阻断了Pc-Pc IPSC的LTP,表现为短时程增强。结论:急性缺氧引起电鱼小脑Pc之间的GABA能突触活动持续增强,GABAA受体和AMPA受体共同介导这种反应,提示GABA能和谷氨酸能突触活动的平衡可能是电鱼以及其他缺氧耐受动物缺氧保护反应的关键机制。     

突触内与突触外NMDA受体在β-淀粉样蛋白减少海马神经元突触后密度蛋白-95表达中的作用

目的 研究可溶性Aβ寡聚体在海马神经元中对突触蛋白表达的影响.方法 用免疫细胞化学方法检测在NMDA拮抗剂与激动剂作用下,Aβ25～35对突触后密度蛋白(PSD-95)表达的影响.结果 Aβ25～35引起的PSD-95减少具有时间、剂量依赖性.PSD-95的减少可被非特异性NMDA受体拮抗剂(MK801)缓解;突触外NMDA受体被阻断时,也可显著缓解;而在突触内NMDA受体被阻断时,无显著性改变.结论 Aβ引起的PSD-95减少依赖NMDA受体活性,突触外NMDA受体可能参与Aβ诱导突触蛋白降解.     

姜黄素对TNF-α损伤大鼠海马神经元的功能性保护作用及机制

目的:观察姜黄素对TNF-α损伤大鼠海马神经元的功能性保护作用并探讨其机制。方法:应用离体脑片记录技术,记录大鼠海马CA1区的兴奋性突触后电位(EPSP),给予Schaffer侧支高频刺激(HFS)诱发长时程增强(LTP),观察不同药物处理组EPSP起始斜率的变化情况。结果:与对照组相比,TNF-α和NMDA(N-甲基D-天冬氨酸)对大鼠海马脑片LTP产生明显的抑制作用(P0.05);而姜黄素可以部分拮抗TNF-α和NMDA对海马脑片LTP的抑制作用,与对照组相比无显著差异(P0.05);TNF-α、姜黄素和NMDA对大鼠海马神经元的基础突触传递没有显著影响。结论:姜黄素对TNF-α损伤的大鼠海马神经元有功能性保护作用,其机制可能是姜黄素部分拮抗TNF-α诱导的神经元细胞膜上的NMDA受体过度激活,维持神经元的长时程增强。     

在脑片水平上突触可塑性长时程增强的研究进展

长时程增强(LTP)是突触效能的重要表现形式,是研究学习与记忆突触机制的客观指标.近年来随着脑片技术的发展,很多关于LTP的实验研究都在脑片水平上进行.介绍了海马脑片CA1区LTP的调节表达机制的研究,海马脑片上诱导产生的LTP的特征和脑片条件的关系,多巴胺转运蛋白阻断剂通过活化D3多巴胺受体增强海马脑片CA1区LTP,以及激活大鼠海马脑片CA1区突触β-肾上腺素能受体增强联合LTP的研究,综述了在脑片水平上研究LTP的诱导表达维持及调节等方面的研究动态和进展.     

Exendin-4对Aβ_(1-42)所致大鼠在体海马长时程增强抑制的拮抗作用及机制

目的:研究2型糖尿病(T2DM)治疗药物Exendin-4拮抗β-淀粉样蛋白(Aβ)抑制大鼠在体海马长时程增强(LTP)的作用及机制。方法:将SD大鼠随机分为对照、Aβ1-42、Exendin-4、Exendin-4+Aβ1-42四组(n=8)。利用自制的刺激/记录/给药一体化装置记录大鼠在体海马CA1区LTP;通过免疫组化实验观察大鼠海马CA1区p-CREB、p-Ca MKIIα和p-Akt的表达情况。结果:(1)海马CA1区注射Aβ1-42能显著抑制LTP的诱导和维持,高频刺激(HFS)后场兴奋性突触后电位(f EPSPs)平均幅度较对照组明显降低(P0.05);(2)与单独给予Aβ1-42相比,预先给予Exendin-4处理的f EPSPs平均幅度明显增加(P0.05);(3)Aβ1-42引起海马CA1区p-CREB、pCa MKIIα和p-Akt的表达降低,预先给予Exendin-4部分抑制了Aβ1-42诱导的p-CREB、p-Ca MKIIα和p-Akt表达下降。结论:海马内注射Exendin-4能够拮抗Aβ1-42引起的海马LTP损伤,其可能机制是通过改变c AMP/PKA/CREB信号通路、NMDA受体信号通路和PI3K/Akt/m TOR信号通路相关蛋白而实现。     

N-甲基-D-天冬氨酸受体-3亚基研究进展

<正>NMDA受体(N-methyl-D-aspartate receptor,NMDAR)是一种离子通道型谷氨酸受体,这类受体还包括KA受体(kainic acid receptor,KAR)和AMPA受体(α-amino-3-hydrox-y-5-methyl-4-isoxa-zolep-propionate receptor,AMPAR)。绝大部分NMDA受体分布于中枢神经系统,参与兴奋性突触传     

汉防己碱与1, 6-二磷酸果糖对兴奋性氨基酸所致突触体内游离钙浓度升高的影响

目的:研究汉防己碱(Tet)与1, 6-二磷酸果糖(FDP)对兴奋性氨基酸(EAA)诱导的突触体内游离钙浓度升高的影响。方法:制备大鼠脑突触体, 以荧光法测定突触体内游离钙浓度;加入谷氨酸(Glu, 100μmol·L^-1), 天冬氨酸(Asp, 100μmol·L^-1), N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA, 100μmol·L^-1)及Glu+Asp(50μmol·L^-1+50μmol·L^-1)后, 测定突触体内游离钙浓度的变化;提前给予Tet(10、30、60μmol·L^-1), FDP(15、30、75、150μmol·L^-1), MK-801(10、20μmol·L^-1)及Tet+FDP(10+15, 30+30μmol·L^-1)预孵, 再加入上述浓度的Glu、Asp、NMDA及Glu+Asp, 观察突触体内游离钙浓度的变化。结果:Glu、Asp、NMDA及Glu+Asp均呈剂量依赖性升高突触体内游离钙浓度, 提前给予不同浓度的Tet、FDP、MK-801及Tet+FDP, 均可使突触体内游离钙浓度呈剂量依赖性降低, 且以Tet+FDP的作用最明显。结论:Tet与FPD可显著抑制EAA诱导的突触体内游离钙浓度的升高, 这可能是二者保护缺血脑细胞的作用机制之一。Tet与FDP联合应用可能对缺血脑细胞有更强的保护作用。     

兴奋性氨基酸受体的分子生物学

兴奋性氨基酸(EAA)受体有5种类型。如同 GABA、5-HT 和胆碱能受体等一样,EAA受体亦可分为两大类。其中 NMDA 和非 NMDA 受体都具有4个跨膜区段(TM),并由 TM 的某些顺序组成了离子通道:促代谢受体(mGluR)则系具有7个 TM、与 G 蛋白相偶联的受体,它是通过促进磷脂酰肌醇分解,产生第二信使而发挥作用的。NMDA、非 NMDA 和促代谢受体激活均为突触传递的长时程增强(LTP)所必需,后者乃是记忆形成和维持的必要条件。     

突触相关蛋白102的结构、功能及相关研究进展

突触相关蛋白102（SAP102）是突触后膜区域中一种重要的支架蛋白,属于膜相关鸟苷酸激酶家族（MAGUK）,在新生和成熟的神经元中均有高表达。SAP102有助于特化结构域的受体,如N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体和α-氨基-3羟基-5甲基-4异恶唑（AMPA）受体和通道蛋白定位在特定膜区域上,并在囊泡内NMDA受体簇的胞质运输过程中起重要的调节作用。此外,SAP102还可参与调节皮质突触的发育。SAP102的表达或功能异常与多种疾病,如阿尔茨海默病与精神分裂症等的发生发展相关。尽管SAP102与神经系统正常生理功能及某些疾病关系密切,但目前人们对SAP102的认识尚不够充分,我们将对SAP102蛋白的结构、生理功能及与之相关疾病的研究进展进行综述。     

NMDA受体在β-淀粉样蛋白引起海马神经元突触蛋白改变中的作用

为了研究NMDA受体活性对Aβ引发的海马神经元突触蛋白表达变化的影响,本文运用免疫细胞化学方法检测不同浓度NMDA受体激动剂以及拮抗剂对Aβ诱导的海马神经元突触蛋白变化的影响。结果显示:NMDA可浓度依赖性地缓解Aβ25-35引起的突触蛋白synaptophysin与PSD-95的减少。抑制突触内NMDA受体,NMDA缓解Aβ减少突触蛋白的作用减弱;抑制突触外NMDA受体,对抗Aβ的作用无显著变化。本研究结果提示NMDA受体活性改变影响Aβ诱导的突触蛋白减少,突触内NMDA受体激活可对抗Aβ的毒性作用。突触内NMDA受体活性减弱可能在谷氨酸兴奋毒性中发挥作用。     

刺激延髓背角诱发的小鼠脑干网状结构内向Vmo投射的GABA能神经元突触后反应的电生理学研究

本实验利用谷氨酸脱羧酶67-绿色荧光蛋白(GAD67-GFP)基因敲入小鼠制备离体脑片,结合TMR逆行束路追踪技术,在荧光镜和红外镜头下,利用膜片钳全细胞记录的方法对电刺激延髓背角(即三叉神经脊束核尾侧亚核,Vc)诱发的小鼠小细胞网状结构(PCRt)内GABA能和TMR逆标的运动前神经元的突触后反应及其反应类型、药理学特征进行系统的研究。结果显示:(1)高频刺激(20 Hz)Vc,在PCRt内GFP和TMR双标的运动前神经元上可记录到兴奋性的突触后电流(EP-SCs),波形显示为单突触反应;(2)电压钳记录模式下,α-氨基羟甲基恶唑丙酸受体(AMPA受体)拮抗剂氨基-2-硝基喹啉-2,3-二酮(CNQX)及N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDA受体)阻断剂D,L-2-氨基-5-磷酸基戊酸(AP-5)均可显著降低刺激Vc所诱发的小鼠PCRt内GFP和TMR双标神经元的EPCSs的幅值;(3)电流钳模式下,刺激Vc,在PCRt内GFP和TMR双标的神经元上记录到兴奋性突触后电位,其幅度与刺激强度在一定范围内呈正相关。以上结果提示,小鼠PCRt内向三叉神经运动核(Vmo)发出投射的GABA能运动前神经元可通过其细胞膜上AMPA受体或NMDA受体的介导,对口面部伤害性信息发挥整合和调控作用,以实现对口面部伤害性反射活动的精确调节。     

脑缺血再灌注损伤后神经元损伤机制及治疗研究进展

近年来 ,对脑缺血再灌注损伤的研究越来越深入 ,大量的实验研究表明 ,脑缺血再灌注损伤对脑损害的机制是非常复杂的 ,本文就脑缺血再灌注损伤的相关病理生理机制及治疗方面的进展进行综述。1脑缺血再灌注损伤的病因机制1.1兴奋性氨基酸 (EAA)与缺血再灌注损伤EAA是一种神经递质 ,神经系统内EAA主要是谷氨酸(Glutamate) ,EAA受体有三种亚型 :N -甲基 -D -天门冬氨酸受体 (NMDA)、α -氨基羟甲基恶唑丙酸受体 (AMPA)、亲代谢受体。其中NMDA受体是受配基调节的离子通道 ,对Ca2 + 具有通透性 ,可被Mg2 + 电压依赖性阻断。EAA造成的…     

NMDA对新生大鼠皮层神经元的兴奋毒作用

目的:建立NMDA诱导原代培养皮层神经元兴奋毒损伤模型,探讨NMDA对NMDA受体过度活化诱导兴奋性神经毒的可能途径。方法:原代培养新生大鼠大脑皮层神经元,通过倒置显微镜形态学观察、细胞活力检测(MTT及LDH释放的检测)及胞内Ca2+的动态测定,探索NMDA诱导毒性作用的适当浓度及时间。通过对ROS、NO检测,分析NMDA诱导毒性作用于线粒体的损伤情况。结果:NMDA(100μmol/L/2 h)引起皮层神经元形态学改变,且引起神经元细胞活力时间和浓度依赖性的下降,由同时伴随LDH释放增加(P<0.05),ROS和NO的生成量明显增加(P<0.05),皮层神经元内Ca2+的快速升高,并维持在高水平。结论:NMDA诱发皮层神经元明显的细胞毒性作用,提示NMDA过度活化NMDA受体后通过神经元膜内Ca2+超载造成ROS和NO的生成量增加,导致皮层神经元产生毒性损伤。     

慢性脑缺血模型大鼠神经突触可塑性与N-甲基-D-天门冬氨酸型受体

背景：N-甲基-D-天门冬氨酸型受体是与神经突触可塑性密切相关的离子型谷氨酸受体,且由N-甲基-D-天门冬氨酸型受体启动突触的可塑性调节。 目的：探索N-甲基-D-天门冬氨酸型受体亚单位N-甲基-D-天门冬氨酸型受体亚单位2A(NR2A)和N-甲基- D-天门冬氨酸型受体亚单位2B(NR2B)在脑缺血后对神经突出的可塑性调节机制。 方法：60只Wistar大鼠随机等分为假手术组和脑缺血组,脑缺血组大鼠依据改良型2VO模型方法构建大鼠慢性脑缺血模型,假手术组大鼠不结扎颈总动脉和迷走神经。 结果与结论：慢性缺血后0-12 h大鼠大脑海马中NR2A表达水平逐渐降低,而NR2B慢性缺血后4 h达到峰值,且在脑缺血的情况下,无论低频或高频刺激均不能诱导长时程增强的形成。提示NR2B对条件刺激诱导的长时程增强形成有抑制作用;而NR2A对条件刺激长时程增强形成具有促进作用。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：肾移植;肝移植;移植;心脏移植;组织移植;皮肤移植;皮瓣移植;血管移植;器官移植;组织工程     

快速老化小鼠P8海马神经元突触可塑性相关的AMPA受体表达异常

目的比较快速老化小鼠P8(SAMP8)与抗快速老化小鼠R1(SAMR1)海马神经元突触可塑性相关的谷氨酸α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异唑丙酸(AMPA)受体表达差异,为阿尔兹海默病(AD)的发病机制提供实验依据。方法取雄性10月龄SAMP8 10只和SAMR1 9只,应用Morris水迷宫实验评价动物学习记忆能力,透射电子显微镜观察海马CA1区神经元突触界面超微结构,蛋白质免疫印迹法检测海马AMPA受体亚基GluR1、GluR2的表达。结果与SAMR1比较,SAMP8逃避潜伏期延长,目标象限时间百分比下降,穿台次数减少;海马CA1区神经元突触后致密带变薄,突触间隙增宽,突触界面曲率下降;海马GluR2含量下降,GluR1含量有下降趋势,但差异无统计学意义。结论海马AMPA受体异常可能是导致突触可塑性受损,引发SAMP8认知障碍的原因之一,AMPA受体在AD的发病中可能占有重要地位。     

捆绑应激对学习和记忆的影响研究进展

1神经科学关于学习和记忆的基本原理研究根据经典的Hebb原理,学习和记忆是以同时活跃的神经元之间的突触修饰能力为基础的。唐亚平等利用基因技术,通过增强神经元之间的依赖NMDA(N-Methyl-D-Aspartate即N-甲基-D-天冬氨酸)受体2B(NR2B)的突触性结合能力,诱导和维持长时程增强(L     

急性给予ApoE4升高大鼠皮层神经元内静息[Ca~(2+)]i

目的研究载脂蛋白E(ApoE)对大鼠皮层神经元内游离钙离子水平[Ca2+]i的影响。方法用激光共聚焦显微镜(LSCM)和Fluo-3/AM荧光探针标记检测皮层神经元钙信号瞬间动态变化;用N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体阻断剂MK-801观察ApoE4对其影响。结果ApoE4可以呈时间及浓度依赖性升高神经元内静息[Ca2+]i(P<0.01或P<0.05),MK-801可以部分阻断ApoE4所致的静息[Ca2+]i升高(P<0.05或P<0.01);而ApoE3无影响。结论急性给予ApoE4能升高神经元内静息[Ca2+]i,NMDA受体的激活可能参与了ApoE4所致的胞内钙信号改变与其神经毒作用。     

5-HT_2受体-磷脂酶C的激活易化大鼠基底外侧杏仁核突触可塑性的研究

为了探讨5-HT2受体激动剂盐酸2,5-二甲氧基-4-碘苯基丙烷(DOI)对杏仁核突触可塑性的调节作用,本研究在杏仁核脑片上记录基底外侧杏仁核(BLA)场电位,应用单串的θ频率波刺激(TBS)诱导突触可塑性,观察DOI对TBS诱导的突触可塑性的影响,及5-HT2受体拮抗剂、磷脂酶C抑制剂能否抑制DOI的作用。结果显示:单串的TBS刺激外囊,在BLA仅诱导约为10min的短时程增强。灌流液中加入100μmol/L DOI 20min,对基础的场电位没有作用。但在DOI存在的情况下,单串的TBS即可诱导长时程增强,强直刺激30min后,增强的场电位斜率仍维持在基础值的(162.5±9.7)%(n=9,P<0.01)。DOI对TBS诱导的突触可塑性的易化作用可被5-HT2A/2C受体拮抗剂ketanserin和PLC抑制剂U73122所抑制。以上结果提示5-HT2A/2C受体的激活可通过磷脂酶C通路易化杏仁核的突触可塑性。