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在脑神经回路的突触传递中,信息是通过神经递质谷氨酸释放到突触间隙来传递的,除了传递所需的谷氨酸外,多余的谷氨酸会被周围的细胞迅速回收。然而,如果谷氨酸未被回收而残留下来,则会损伤突触功能,导致癫痫、精神疾病和发育障碍。
神经网络电活动增强快速调控抑制性突触稳态可塑性的分子机制 于翔研究组发表了题为“Postsynaptic spiking homeostatically induces cell-autonomous regulation of inhibitory inputs via retrograde signaling”的文章,文中阐述了神经网络电活动增强快速调控抑制性突触稳态可塑性的分子机制,这一研究成果公布在The Journal of Neuroscience杂志封面上。发育中的神经网络需要兼顾生长与稳定这两种相辅相成的需求。稳态可塑性可通过调节兴奋性或抑制性突触传递从而维持神经网络的稳定。已报道的关于稳态可塑性机制方面的研究主要集中在其对兴奋性突触传递的调节,很少关注其对抑制性突触的调控。研究人员发现,在体外培养的海马神经元中,持续增强神经元电活动4小时能够诱导抑制性突触传递的稳态上调,且这一过程明显早于兴奋性突触的变化。抑制性突触传递的稳态调节依赖于突触后神经元自身电活动的改变,是一种自我调节方式。这种调控通过突触后神经元分泌的脑源性神经营养因子(BDNF)逆突触作用于突触前的抑制性神经末梢,从而增强其自身的抑制性突触输入。重要的是,对幼年大鼠腹腔注射红藻氨酸,从而在体增强神经电活动,能够在海马CA1区域的锥体神经元中诱导出这种抑制性突触传递的稳态调控。这些结果提示,抑制性突触传递的自治性稳态调控是神经元应对网络电活动增强的一个快速代偿性保护反应。
液体分子在神经传递中的关键作用生物通报道:神经递 质或介质,是存在于突触间传递神经冲动的一种化学物质,一般是由突触前囊的囊泡释放。一项新的研究表明一种液体分子在突触囊泡的行为控制中起到重要作用。这种分子就是PtdIns(4,5)P2,Pietro De Camilli的这篇文章发表在9月23日的Nature上。囊泡能够储存神经元释放的神经递质。最初,突触囊泡在神经元内部装载神经递质分子。然后,它们在突触上将货物卸载下来,即囊泡在突触上经历了胞外分泌的过程。完成这个过程后,它们被神经元吞入细胞内,即内吞作用。之前已经从无细胞系统、药理学和转染研究中获得了间接的证据证明PtdIns(4,5)P2在控制这个过程中起到一定的作用,但却苦于无足够份量的遗传学证据。这项新研究则提供了决定性的证据支持了这个假说,这种液体分子能够通过与胞外分泌机器的蛋白结合影响胞外分泌作用并且能够与包涵素转接器结合来影响内吞作用。 实验中,De Camilli和同事将小鼠的编码一种叫做PIP kinase type 1 gamma的酶的基因敲除,已经知道这种酶能够加工PtdIns(4,5)P2。研究发现缺乏这种酶的小鼠大脑中的PtdIns(4,5)P2水平极大地减少并且不能分泌神经递质。而缺失了这个基因的两个拷贝的小鼠则在出生后不久就会死亡。接着,他们检测了培养的新生小鼠的神经元(无PtdIns(4,5)P2)中的突触传递情况。结果发现这些小鼠的囊泡循环库较小并且能够进行融合的囊泡数量也较少。之后,他们又利用一种荧光追踪剂来跟踪研究这个过程以确定PtdIns(4,5)P2对融合后囊泡再利用的速率。 他们还用一种蛋白质转染培养的神经元,并以此研究内吞作用的详细过程。荧光追踪剂的使用使研究人员能够监视囊泡在胞外分泌和内吞过程中打开和关闭的情况。观测结果表明缺乏PtdIns(4,5)P2的神经元中内吞作用缓慢。电镜观察结果表明这种神经元的依赖内涵素的内吞作用被削弱。 这项研究能够让人们更好地了解与磷酸肌醇代谢有关的基因的分子机制,强调了膜脂质代谢在膜上的一些重要过程的调节作用。而脂质生物学领域的进展也将会为人类疾病的治疗提供新的靶标。