《新生大鼠海马CA1区神经元牛磺酸诱导的电流及其调控》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新生大鼠海马CA1区神经元牛磺酸诱导的电流及其调控（93页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、圈科学技术大学硕士学位论文摘要与牛磺酸简单结构形成鲜明对比的是其广泛的分布及复杂的生理功能。牛磺酸在哺乳动物体内的分布存在一定的时空差异。而其在发育中的变化以中枢神经系统( C N S ) 最为典型。牛磺酸在C N S 中含量丰富，而且浓度在出生初期达到最大值，随后逐渐减小。特异性拮抗剂实验的结果提示牛磺酸可能通过结合并激活G A B A A 受体和甘氨酸受体发挥其神经抑制作用。d e lO l m 等( 2 0 0 0 ) 研究了成年大鼠海马神经元上牛磺酸的电生理性质。但神经递质受体( 如G A B A “受体、甘氨酸受体) 表达分布在发育过程中的显著变化提示牛磺酸的生理功能在海马的发育过程
2、中可能会有相应的变化。我们采用膜片钳记录方法，以急性分离的2周龄W i s t a r 大鼠海马C A l 神经元为研究对象，较系统地研究了牛磺酸诱导电流的电生理学和药理学性质及其调控。，_ 结果：牛磺酸诱导电流( 七。) 的激活闽值约为o 1m M ，在o 1 。3 0m M 范围内未观测到最大反应的平台。厄。的反转电位约为2 8m V ，接近于本实验条件下c 1 平衡电位，提示厄。可能是c l 。电流。特异性拮抗剂实验表明中等浓度牛磺酸( 流动的减少程度与G A B A 释放的减少成比例。无c a 2 + 时，牛磺酸对G A B A 释放没效果。故牛磺酸的作用可能是通过减少c a 2 +
3、内流实现的。荷包牡丹碱阻断牛磺酸对G A B A 释放的抑制，这提示牛磺酸的作用可能是通过G A B A 自身受体( 如果我们认为荷包牡丹碱是特异性的G A B A 拮抗剂) 或荷包牡丹碱敏感受体( 如果我们更谨慎一点的话) 介导的( N a m i m a 等，1 9 8 3 ) 。蝇蕈醇也可抑制G A B A 释放，且也面l 瞄同样的判断。另一方面，牛磺酸增强K + 、乌本苷和藜芦定引起的去极化诱导G A B A 释放( L e a c h ，1 9 7 9 ) 。图1 - 2 为G A B A A 受体模式图。牛磺酸非竞争性阻断G A B A 在突触后结合位点的结合( 1 w a t a
4、 等，1 9 8 4 ) 。有项研究没有检测到牛磺酸的特异性结合。作者推测牛磺酸是通过引起受体复合物的变构来影响G A B A 的结合的( M a l m i n e n 和K o n t r o ，1 9 8 7 ) ，但是这也只能发生在牛磺酸结合后。牛磺酸还可调控G A B A 的突触后膜反应。G A B A 可在洗脱的，而不图1 - 2G A B A 。受体模式图! 里型兰垫查查兰塑圭堂篁丝兰在未洗脱的脑组织膜上刺激b e n z o d i a z e p i n e 的结合。牛磺酸在洗脱的膜上抑制b e n z o d i a z e p i n ef l u n i t r a z
5、 e p a i n 的结合。但是在洗脱的膜上，牛磺酸轻微刺激f l u n i t r a z e p a l r l 的结合，但对d i a z e p a m 的结合没有影响。牛磺酸可拮抗O A B A 对b e n z o d i a z e p i n e 结合的刺激作用。但不同的研究小组报道的I C s 0 不同。由此可以推测牛磺酸可作为G A B A b e n z o d i a z e p i n e 受体复合体的部分激动剂，影响G A B A的识别位点，而不影响b e n z o d i a z e p i n e 的结合位点。牛磺酸的拮抗作用不能为增加的G A B A 浓
6、度抵消，提示这种拮抗作用是非竞争性的( 1 w a t a 等，1 9 8 4 ) 。戊巴比妥存在时，牛磺酸可增加b e n z o d i a z e p i n e 的结合提示牛磺酸可作用于戊巴比妥结合位点( 1 w a t a 等，1 9 8 4 ) 。9 2 牛磺酸与甘氨酸相比而言，牛磺酸与甘氨酸之间联系的研究就少多了。只不过相通的是，这一研究也严重地依赖于士的宁作为甘氨酸受体拮抗剂的特异性。士的宁对牛磺酸作用的阻断几乎无一例外的被解释为是通过甘氨酸受体介导的( H u x t a b l e ，1 9 8 9 ) 。甘氨酸和牛磺酸都能减弱光刺激的乙酰胆碱释放，而这都可被士的宁阻断(
7、C u n n i n g h a m 和N e a l ，1 9 8 3 ) 。而在其它实验中，这两种氨基酸的作用有明显差异。在蛙脊髓上，虽然甘氨酸和牛磺酸的抑制作用都可被石斛碱和士的宁拮抗，但是0 1m M 士的宁可阻断牛磺酸的超极化作用而对甘氨酸的无作用( K u d o 等，1 9 8 8 ) 。同样在蛙脊髓上，T A G 阻断牛磺酸诱导的去极化，而对甘氨酸的类似效应无影响。在浦肯野细胞上，T A G 阻断牛磺酸诱导的超极化，而对甘氨酸的无影响( Y a r b r o u g h 等，1 9 8 1 ) 。牛磺酸对G A B A 释放的抑制效应是特异性的，甘氨酸没有这种效应( N a
8、 r n i m a 等，1 9 8 2 ) 。在脊髓腹侧施加甘氨酸或牛磺酸都可抑制心肺反应( G a t t i 等，1 9 8 5 ) 。士的宁和T A G 可阻断以上效应，提示作用位点相似。但是士的宁在无牛磺酸和甘氨酸存在时对心肺反应没有增强作用，而T A G 却有刺激作用，这提示不是同一作用位点。甘氨酸和牛磺酸的浓度效应曲线斜率有显著差别，而如果作用同一受体则不应出现这种情况。但是，有一研究小组没有观察到T A G 对牛磺酸抑制心肺反应的拮抗作用( W e s s b e r g 等，1 9 8 3 ) 。! 里型堂垫查查堂堡主兰竺鲨兰有众多实验结果显示士的宁和牛磺酸结合位点之间存在紧
9、密的关系。牛磺酸在脑干、脊髓和视网膜上竞争性减少士的宁的结合，而士的宁拮抗牛磺酸的结合，在脑干上减少牛磺酸而不是G A B A 的抑制作用( H u x t a b l e ，1 9 8 9 ) 。9 , 3 牛磺酸与多巴胺4 一氨基吡啶阻断电压敏感K + 通道，从而延迟复极化，延长C a 2 + 通道开放。因此它可以增加c a 2 + 依赖性神经递质释放。牛磺酸可以拮抗纹状体突触体上4 一氨基吡啶对多巴胺释放的刺激作用，而G A B A 没有这种作用。在更接近生理环境的条件下，牛磺酸和G A B A 都可增加纹状体多巴胺的释放( 测量高香草酸的释放) 。多巴胺被摄取到突触囊泡中的过程是c l
10、 依赖性的。而牛磺酸可以增加c 1 。电导，其对多巴胺的作用可能是通过c 1 。调节的。牛磺酸还可增强纹状体多巴胺的合成。将牛磺酸注射至纹状体，可引起大鼠的旋转运动，这提示黑质纹状体通路的激活。G A B A 也可引起旋转运动，但选择性拮抗剂实验表明这两种氨基酸是通过不同受体实现的。在大鼠黑质中注射牛磺酸可抑制s p i n d l e 发放活性，而G A B A 没有这种作用。相似的是，6 一羟基多巴胺损毁尾状核可削弱牛磺酸诱导的旋转行为，但对G A B A 引起的旋转行为没有影响。损毁可以增加多巴胺的含量。以上结果提示牛磺酸诱导的旋转行为是通过黑质纹状体一黑质下丘脑通路实现的，而G A B
11、 A 的不是这条通路。T A G 选择性阻断牛磺酸诱导的旋转行为也提示两种氨基酸的作用通路不同。S p i p e r o n e 是多巴胺和5 一羟色胺受体的配体。牛磺酸及其类似物t a l t r i m i d e和M Y l 0 3 减少S p i p e r o n e 在纹状体突触膜上的结合( 其中5 一羟色胺结合位点只占1 5 ) 。对S p i p e r o n e 的结合，牛磺酸增加其亲和力，减少其结合容量( K o n t r o和O j a ，1 9 8 6 ) 。而纹状体中牛磺酸的释放似乎受多巴胺能系统的调节( K o n t r o 和O j a ，1 9 8 8
12、) 。9 4 牛磺酸与肾上腺素在外周，牛磺酸与交感神经系统之间存在一定的相互作用。在心脏中，1 一肾上腺素激动剂可刺激牛磺酸转运，同样，可刺激细胞c A M P 水平升高的试剂中国科学技术大学坝：L 学位论文也有类似效应( H u x t a b l e 和C h u b b ，1 9 7 7 ) 。研究表明这是高血压和充血性心力衰竭引起心脏牛磺酸水平升高的机制。但是，在脑和松果腺上p 1 一肾上腺素能的激活刺激牛磺酸的释放。肾上腺素能的激活刺激胶质细胞牛磺酸的释放，提示肾上腺素能系统可以调节神经元一胶质细胞的相互作用。单肾切除的，D O C A 一高血压大鼠去甲肾上腺素升高，但在饮水中添加1
13、 牛磺酸后，这种升高几乎被完全抑制。血压也降下来了。口服牛磺酸可降低高血压患者的血压，同时削弱交感肾上腺素t o n e 外周施加牛磺酸也可阻断D O C A 盐高血压大鼠下丘脑中去甲肾上腺素的升高。在高血压和正常血压动物上，中枢施加( i c y ) 牛磺酸可降低血压、心率和胶感神经活性。在松果腺中，牛磺酸刺激N 一乙酰基转移酶活性，增加a c e t y l s e r o t o n i n 产量4 0 倍，褪黑色素2 5 倍。这一效应似乎是由D 一肾上腺素能系统介导的，因为L 一心得安可特异性阻断这一效应。在去神经支配的松果腺中牛磺酸也有类似效应，但显然这不是由去甲肾上腺素释放引起的。
14、对于刺激诱导的去甲肾上腺素释放，牛磺酸具有刺激和抑制效应，这取决于内源性牛磺酸的水平和所检测的组织。在额叶切片中观察到的是增强效应，而在枕部切片中观察到的是抑制效应。另一研究表明，午磺酸可以增加中脑去甲肾上腺素的水平，但减少下丘脑去甲肾上腺素的水平。这一效应可能是浓度依赖性的，高浓度牛磺酸抑制释放。在清空牛磺酸的脑组织中这一效应更显著。牛磺酸对K + 诱导释放的刺激效应可能是由突触前一肾上腺素受体介导的，同时与刺激一分泌偶联所需c a 2 + 的增加有关。而在皮层和s u p e r i o rc e r v i c a lg a n g l i o n 上，牛磺酸对刺激诱导的去甲肾上腺素释放
15、有抑制作用，而对其自发释放没有影响。而且，牛磺酸抑制突触体预先加载去甲肾上腺素的释放。牛磺酸对运动行为和温度调节似乎是通过儿茶酚胺能系统介导的( A l d e g u n d e 等，1 9 8 3 ) 。9 5 牛磺酸与5 羟色胺牛磺酸与5 一羟色胺之问的相互作用研究较少。牛磺酸减少下丘脑5 - 羟色胺中国科学技术大学预士学位论文t u m o v e r ( A l d e g u n d e 等，19 8 3 ) 。p - c h l o r o p h e n y l a l a n i n e 处理可降低脑内5 - 羟色胺含量，而这可以削弱牛磺酸诱导的体温降低。因此，牛磺酸诱导体温
16、降低可能部分通过5 一羟色胺能系统介导。同时有实验提示牛磺酸对泌乳刺激素分泌的刺激效应可能是由5 一羟色胺能系统介导的。9 6 牛磺酸与胆碱能在蟑螂腹神经节、脑片、视网膜、肾上腺、s u p e r i o rc e r v i c a lg a n g l i o n 和大脑皮层切片上，牛磺酸抑制乙酰胆碱释放( H u x t a b l e ，1 9 8 9 ) 。在第一种系统上，牛磺酸的作用不受T A G 、高浓度c a 2 + 或4 - a r n i n o p y r i d i n e 影响，但可被t h e o p h y l l i n e阻断，提示这种作用是通过c A M P 水平的改变实现的。运动神经元上C S A 脱羧酶和胆碱乙酰转移酶的共存提示牛磺酸突触前作用。而且，牛磺酸非竞争性抑制c a r b a m y l c h o l i n e 诱导的蛙腓肠肌收缩。9 7 牛磺酸与谷氨酸脑中牛磺酸和谷氨酸水平密切相关，提示他们在细胞结构上共存( H u x t a b l e等，1 9
