盧璽宇(綜述)，屈 強(qiáng)(審校)

(1.四川省瀘州醫(yī)學(xué)院研究生部，四川瀘州646000;2.四川省瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院麻醉科，四川瀘州646000)

近年來(lái)大量的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate receptor，NMDA)受體在腦神經(jīng)元的發(fā)育和可塑性等方面具有重要意義，尤其在小腦中突觸長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)方面具有非常重要的作用。NMDA受體通過(guò)改變其各亞基在普肯耶細(xì)胞表面的分布面積及其大小，改變突觸后電流的振幅增減，以及其他方面因素影響突觸傳遞過(guò)程及信息的傳遞，進(jìn)而影響小腦的學(xué)習(xí)和記憶功能?，F(xiàn)就NMDA受體影響小腦神經(jīng)突觸傳遞的相關(guān)過(guò)程予以綜述。

1 NMDA受體概述

1.1 NMDA受體的結(jié)構(gòu) 谷氨酸受體依據(jù)藥理學(xué)特點(diǎn)大致可分為親離子型和親代謝型兩類。親離子型谷氨酸受體分為D，L-α-3-羥基-5-甲基-4-異嗯唑受體、海人藻酸(kainic acid receptor，KA)受體和NMDA受體3亞類?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)NMDA受體至少存在3類7個(gè)亞單位，即1種NR1亞單位、4種NR2亞單位(NR2A、NR2B、NR2C和 NR2D)以及2種 NR3亞單位(NR3A和NR3B)，且NR1、NR2及NR3三種亞基具有同源性［1，2］。

NMDA受體主要由NR1和NR2亞基按一定的比例組成，NR1/NR2復(fù)合體中NR2亞基單位在很大程度上決定了NMDA受體其特定的藥理特性和生理功能［3］。NR1亞基是膜受體通道必需部分和功能單位。NR1受體主要分布在普肯耶細(xì)胞胞質(zhì)和分子層的樹(shù)突上，分子層的星形細(xì)胞、顆粒細(xì)胞層的顆粒細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞中也有不同程度的分布［4，5］。NR2 亞基決定NMDA受體的功能特性。NR2的C端決定域在調(diào)控NMDA受體在突觸后密度區(qū)的定位和功能中起著關(guān)鍵的作用，NR2A/NR2C亞基和部分C端決定域調(diào)控NMDA受 體 突 觸 的 活 性［6］。NR2的N端結(jié)構(gòu)域調(diào)控著NMDA受體亞基的特定通道。NR2A和NR2B亞單位與NR1結(jié)合形成NR1/NR2A和NR1/NR2B復(fù)合物調(diào)控著NMDA信號(hào)通道的開(kāi)放和關(guān)閉過(guò)程。NR2B是NMDA受體的調(diào)節(jié)亞基，在神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡過(guò)程中起著重要作用［7-9］。

大部分NMDA受體復(fù)合物是由NR1和NR2按一定比例結(jié)合成，但有時(shí)也可結(jié)合一定數(shù)量的NR3亞基。結(jié)合NR3亞基可降低異源性表達(dá)體系中NMDA受體通道內(nèi)鈣離子的通透性，而且在突觸和突觸外的NMDA受體反應(yīng)性中起著一定的作用。內(nèi)源性NR3A在神經(jīng)系統(tǒng)中起著保護(hù)作用，外源性地增加 NR3A 可增強(qiáng)神經(jīng)保護(hù)作用［10，11］。

1.2 NMDA受體在海馬及突觸中的分布 NMDA受體廣泛分布在海馬結(jié)構(gòu)中的CA1、CA3和齒狀回等腦區(qū)。NR1受體免疫熒光染色陽(yáng)性細(xì)胞在CA1和CA3區(qū)的錐體細(xì)胞層以及齒狀回門(mén)區(qū)的中間神經(jīng)元表達(dá)最強(qiáng)，而NR2在海馬CA1區(qū)、CA3區(qū)及齒狀回廣泛分布，其中以 CA1 區(qū)最多［12，13］。

NMDA受體屬于離子通道型受體，主要存在于谷氨酸能神經(jīng)元突觸后膜的致密體內(nèi)，并被谷氨酸能神經(jīng)元突觸末梢釋放的谷氨酸相繼激活，但突觸后膜的致密體蛋白對(duì)NMDA受體復(fù)合物起反面作用［14］。NMDA受體除了直接在突觸后膜和細(xì)胞胞質(zhì)庫(kù)間垂直運(yùn)動(dòng)外，還能沿突觸后膜表面在突觸和突觸外位作側(cè)向移位。受體在細(xì)胞膜表面的移位可以改變突觸受體的數(shù)目和組成，對(duì)突觸傳遞起著重要作用，同時(shí)也影響突觸修飾［15］。

2 長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)現(xiàn)象

1973年Bliss等［16］首先發(fā)現(xiàn)了突觸傳遞的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)現(xiàn)象(long-term potentiation，LTP):當(dāng)以一個(gè)或幾個(gè)頻率為10～20 Hz，串長(zhǎng)為10～15 s或頻率為100 Hz，串長(zhǎng)為3～4 s的電刺激作為條件刺激時(shí)，繼后的單個(gè)測(cè)試刺激會(huì)引起群峰電位和群體興奮性突觸后電位的振幅增大，群體峰電位的潛伏期縮短。突觸前膜的突觸傳遞作用機(jī)制和興奮性顆粒細(xì)胞數(shù)量的增加對(duì)LTP的形成有著重要的影響。

這就是突觸的可塑性和學(xué)習(xí)記憶中涉及的一個(gè)重要生理機(jī)制:LTP和長(zhǎng)時(shí)程抑制。在該機(jī)制中NMDA受體與該機(jī)制的形成與發(fā)生有著密切的聯(lián)系，換句話說(shuō)LTP依賴于NMDA受體。

長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)是由高頻刺激激發(fā)的突觸可塑性的一種形式而且是特定的神經(jīng)元的反應(yīng)現(xiàn)象。它在學(xué)習(xí)、記憶以及突觸間信息傳遞的過(guò)程中起著重要的作用。突觸間的聯(lián)系在神經(jīng)元的活動(dòng)中處于持續(xù)改變的狀態(tài)。長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)和長(zhǎng)時(shí)程抑制在突觸強(qiáng)化長(zhǎng)時(shí)間的改變后兩者相互協(xié)同以調(diào)節(jié)突觸間信息的傳遞以及突觸的可塑性。誘導(dǎo)長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)受NMDA受體亞基的數(shù)量和類型的改變以及該受體本身的激活的影響［17，18］。

3 NMDA受體介導(dǎo)的神經(jīng)突觸長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)

自LTP被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，很多學(xué)者就其形成機(jī)制及生理功能作了大量的研究。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)NMDA受體對(duì)LTP的形成和作用過(guò)程中有著密不可分的關(guān)系，而且其他的因素也對(duì)該過(guò)程起著影響作用。

3.1 NDMA受體對(duì)海馬神經(jīng)突觸長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)的影響 由于NR2B在幼年大鼠海馬區(qū)中的重要作用，因此細(xì)胞外區(qū)域長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)可能在幼年大鼠接受反復(fù)的強(qiáng)直刺激時(shí)會(huì)被加強(qiáng)，而這種現(xiàn)象在成年大鼠中不會(huì)發(fā)生。然而Georg等［20］卻發(fā)現(xiàn)在NR2B沒(méi)有阻斷的情況下，CA3到CA1長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)在成年大鼠比幼年大鼠減少得更明顯，但是反復(fù)的強(qiáng)直刺激可以使其恢復(fù)到野生型大鼠的水平。因此除了NMDA受體介導(dǎo)的鈣離子復(fù)合物外，亞型特異性的信號(hào)肽在LTP的誘導(dǎo)過(guò)程中起核心作用，這種信號(hào)肽的特異性在于它與細(xì)胞內(nèi)與年齡相關(guān)的直接信號(hào)肽通道NR2亞基C端決定相關(guān)。

3.2 NMDA受體介導(dǎo)一氧化氮和一氧化氮合酶活性對(duì)LTP的影響 NMDA受體可以可逆地抑制突觸后電流。但與別的突觸前受體介導(dǎo)的調(diào)控不同，NMDA受體介導(dǎo)的抑制不涉及到轉(zhuǎn)運(yùn)體釋放的抑制。因?yàn)樗杀坏趸衔锖涂扇苄缘镍B(niǎo)甘酸抑制物所阻斷。Casado等［21］認(rèn)為這涉及突觸轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，在這種調(diào)控機(jī)制中，由平行纖維介導(dǎo)的一氧化氮的釋放降低了普肯耶細(xì)胞對(duì)谷氨酸鹽的敏感性。在生理環(huán)境下，突觸前NMDA受體是在有活性的平行纖維周圍的細(xì)胞外的谷氨酸鹽的增加的情況下被激活的。陳伯成等［22］用NMDA受體抑制劑AP-5抑制LTP產(chǎn)生的同時(shí)發(fā)現(xiàn)該抑制劑同時(shí)也阻滯了一氧化氮的含量和一氧化氮合酶的活性，與未用該抑制劑時(shí)一氧化氮含量和一氧化氮合酶的活性相反。即NMDA受體介導(dǎo)可能調(diào)控了LTP中一氧化氮和一氧化氮合酶的活性，使其功能活性上調(diào)。

3.3 NMDA受體介導(dǎo)鈣離子、鉀離子通道影響LTP的機(jī)制 鈣離子在信息傳遞中起著至關(guān)重要的作用，它介導(dǎo)突觸信號(hào)通道的開(kāi)放以增強(qiáng)信息的傳遞過(guò)程。由于 NMDA受體的 NR1含有天冬酰氨，NMDAR可與其相應(yīng)的離子通道相耦連，它對(duì)于活化Ca2+的通透性具有重要作用。鈣調(diào)蛋白CaM與C端末端結(jié)合使Ca2+敏感元件靠近Ca2+內(nèi)流的通道引起通道迅速發(fā)生變化，從而保護(hù)多余的Ca2+內(nèi)流。其通道是鈣離子依賴性電壓門(mén)控通道［23，24］。

鉀通道由大多數(shù)不同種類的離子通道組成。在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，鉀通道在突觸的整合和輸出的產(chǎn)生方面起著關(guān)鍵的作用。每個(gè)小腦中間神經(jīng)元包含有許多特定的鉀離子通道，這種通道在樹(shù)突狀神經(jīng)元表面分布，而且這種特定的鉀離子通道不僅僅在小腦中存在，而且也廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)。分布在神經(jīng)元細(xì)胞膜表面的高密度的鉀通道還具有雙向信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能。當(dāng)小腦處于缺血狀態(tài)時(shí)，ATP供能的缺失導(dǎo)致鈉鉀泵受抑制，也是鉀離子反泵入細(xì)胞內(nèi)(鉀子應(yīng)釋放出細(xì)胞外)的結(jié)果。NMDA受體的激活不僅引起離子通透性的增加，還可導(dǎo)致劑量依賴性花生四烯酸的釋放，花生四烯酸作為第二信使調(diào)控著神經(jīng)元的活性，其大量釋放，引起更進(jìn)一步的生化過(guò)程，從而對(duì) NMDA受體激活性損傷產(chǎn)生放大作用［25］。

突觸傳遞中的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)依賴于NMDA受體，但星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)釋放鈣依賴性的NMDA受體拮抗劑D-絲氨酸來(lái)調(diào)控它們的活性［26］。在NMDA受體激活之后海馬神經(jīng)元需要鐵來(lái)產(chǎn)生由RyR(ryanodine receptor)調(diào)控的鈣信號(hào)，這種信號(hào)激發(fā)ERK1/2的活性，這一過(guò)程是持續(xù)LTP的關(guān)鍵一步［27］。在LTP中還涉及神經(jīng)黏附分子的上調(diào)。高頻刺激誘導(dǎo)突觸長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)需要蛋白激酶A和蛋白激酶C的突觸后活性的參與。和谷氨酸能長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)作用一樣，鈣非通透性AMPA受體也是把信號(hào)傳遞給CA3和CA1錐體細(xì)胞［28］。

3.4 NDMA受體介導(dǎo)LTP的其他影響因素 LTP的產(chǎn)生和維持涉及一系列以功能上調(diào)為特征的神經(jīng)變化過(guò)程，如遞質(zhì)釋放增加、受體上調(diào)、基因轉(zhuǎn)錄增加，新蛋白合成，突觸聯(lián)系加強(qiáng)等啟動(dòng)信號(hào)分子功能上調(diào)、蛋白合成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。另一方面在LTP功能上調(diào)的同時(shí)也存著功能下調(diào)的過(guò)程以啟動(dòng)以蛋白酶激活為標(biāo)記的蛋白水解的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。如給予強(qiáng)直刺激后海馬CA1區(qū)23S蛋白酶復(fù)合體酶活性在LTP早期升高，維持1 h后又恢復(fù)至正常水平。

NMDA受體對(duì)突觸可塑性的作用隨著年齡而減退，并且這種減退被認(rèn)為是記憶短缺的結(jié)果。細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)的與衰老相關(guān)的轉(zhuǎn)變通過(guò)鈣依賴性蛋白激酶Ⅱ影響著NMDA受體減退的過(guò)程。鈣依賴性蛋白激酶Ⅱ的氧化在衰老，NMDA受體減退過(guò)程中和改變突觸的可塑性中存在著一定的聯(lián)系［29］。

4 展望

NMDA受體是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的神經(jīng)遞質(zhì)受體，在神經(jīng)系統(tǒng)的生長(zhǎng)發(fā)育、突觸的可塑性、突觸傳遞、興奮性毒性及記憶方面所起的至關(guān)重要的作用日益受到人們的重視。但其在海馬學(xué)習(xí)記憶機(jī)制中的作用還有待進(jìn)一步的研究。目前多方面的因素都影響著NMDA受體對(duì)海馬突觸傳遞特別是長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)的作用，更深入地了解NMDA受體作用于海馬突觸傳遞的機(jī)制，可能為臨床治療腦缺血再灌注損傷及其愈后的腦功能恢復(fù)提供新的思路。

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