鎘對大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元鉀通道、甘氨酸受體的作用以及對AMPA受體介導(dǎo)的興奮性突觸傳遞的影響.pdf

1、鎘(Cd<'2+>)是一種常見的環(huán)境污染物，嚴(yán)重危害人類健康。慢性鎘暴露會對腎、肺、胃腸道、骨骼以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成損傷。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，特別是在發(fā)育期，鎘會造成生化和形態(tài)學(xué)上的改變以及可能由此引起的認(rèn)知功能障礙。在本論文中，我們運用電生理學(xué)的方法，從以下幾個方面研究了鎘在海馬中的神經(jīng)毒性機制。 1) 應(yīng)用全細(xì)胞腦片膜片鉗技術(shù)，我們研究了Cd<'2+>AMPA受體在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性突觸傳遞及突觸可塑性方面起著非常重要的作用。

2、中樞神經(jīng)系統(tǒng)一些正常的生理過程比如學(xué)習(xí)記憶，以及一些病理狀念都可能涉及到AMPA受體所介導(dǎo)的突觸傳遞的改變。Cd<'2+>以濃度依賴的方式抑制了誘發(fā)的興奮性突觸后電流(eEPSCs)，并且增強了雙脈沖易化效應(yīng)和頻率易化效應(yīng)。Cd<'2+>降低了自發(fā)興奮性突觸后電流(sEPSCs)的頻率和幅度，但是沒有影響到微小興奮性突觸后電流(mEPSCs)的頻率和幅度。這些作用可能是由于Cd<'2+>抑制了突觸前電壓依賴的鈣離子流入誘發(fā)的谷氨酸釋放。

3、此外，Cd<'2+>延長了sEPSCs和mEPSCs的衰減相，提示Cd<'2+>的突觸后作用位點。我們的結(jié)果表明Cd<'2+>影響了海馬雪氏側(cè)枝到CA1區(qū)錐體神經(jīng)元由AMPA受體介導(dǎo)的谷氨酸能突觸傳遞以及短時突觸可塑性，這可能是鎘神經(jīng)毒性的一個可能機制。 2) 我們在急性分離的大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元上應(yīng)用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)研究了Cd<'2+>對瞬時外向鉀電流I<,A>和延遲整流鉀電流I<,K>的作用。 在神經(jīng)系統(tǒng)，電壓門控

4、鉀電流對于神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的興奮性有非常重要的作用，鉀通道功能的改變可能會造成神經(jīng)元發(fā)放特性的變化和異常放電。結(jié)果表明Cd<'2+>以濃度依賴的方式可逆地抑制了I<,A>和I<,K>的幅度，半數(shù)抑制濃度IC<,50>分別為546±59 μM和749±53 μM，并且Cd<'2+>的抑制作用是電壓依賴性的。Cd<'2+>使I<,A>的穩(wěn)態(tài)激活曲線和穩(wěn)念失活曲線顯著右移。與之相比，Cd<'2+>使I<,K>的穩(wěn)態(tài)激活曲線也顯著右移但移動程度

5、較小，失活曲線未受到影響。Cd<'2+>延緩了I<,K>的復(fù)活，但對I<,A>的復(fù)活時間沒影響。這些結(jié)果提示Cd<'2+>可能是通過與鉀通道蛋白上某一特定位點的直接相互作用從而影響I<,A>和I<,K>，而不是通過對細(xì)胞膜表面電荷的屏蔽作用來產(chǎn)生效應(yīng)。Cd<'2+>對電壓門控鉀電流的作用可能是其神經(jīng)毒性機制的一個方面，另外本實驗表明Cd<'2+>對鉀電流的有效濃度與其作用于鈣電流的濃度重疊，提示在將其作為鈣通道阻斷劑時要考慮到其對鉀電流

6、的作用是否會對實驗結(jié)果帶來影響。 3) 我們在急性分離的大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元上應(yīng)用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)研究了Cd<'2+>對甘氨酸誘導(dǎo)的氯電流(尼I<,Gly>)的作用。 甘氨酸受體(GlyR)可以調(diào)控CA1區(qū)海馬神經(jīng)元的發(fā)放以及興奮性突觸傳遞，GlyR功能的改變會影響到海馬整個神經(jīng)環(huán)路的信息處理。我們的結(jié)果表明Cd<'2+>以濃度依賴的方式可逆地抑制了I<,Gly>，半數(shù)抑制濃度IC<,50>和Hill系數(shù)分別為1.27mM和0

7、.45。在-60 mV到+40 mV范圍內(nèi)，Cd<'2+>對I<,Gly>的作用是非電壓依賴的，并且其反轉(zhuǎn)電位不受影響。對甘氨酸的劑量效應(yīng)曲線進行雙倒數(shù)作圖，表明Cd<'2+>對I<,Gly>的抑制是非競爭性抑制。胞內(nèi)透析3mM的Cd<'2+>對I<,Gly>沒有影響表明其作用位點可能在胞外。3 mM的Cd<'2+>不能影響Zn<'2+>對I<,Gly>的抑制作用，表明Zn<'2+>和Cd<'2+>在甘氨酸受體上的作用位點可能不同。這些