大鼠下丘神经元上酸敏感离子通道功能特性的研究

论文摘要

酸敏感离子通道是可被胞外的H+直接激活的配体门控的阳离子通道,在哺乳动物的中枢及外周神经系统中都有广泛的分布。越来越多的证据表明,ASICs在生理及病理的条件下都发挥了重要的功能。在生理条件下,ASICs参与了味觉、嗅觉和视觉的感受;在病理条件下,ASICs在痛觉、癫痫及缺血造成的损伤中扮演了重要的角色。而对于ASICs在听觉通路上的表达及功能研究得不多,仅有的几篇文献主要是研究ASICs在外周的听觉通路上的表达及功能特性。在听觉中枢上ASICs的表达、通道特性及其生理功能目前还不清楚。因此,本研究用RT-PCR、全细胞膜片钳及钙成像等方法,研究了下丘ASICs的表达以及下丘神经元上酸诱导电流的电生理学和药理学特性,鉴定了介导该电流的ASICs的亚基组成,主要结果如下:1.RT-PCR的结果显示在下丘可检测到ASIC1a,ASIC1b,ASIC2a,ASIC2b四种亚基的表达,而ASIC3亚基在下丘上不表达。2.细胞外环境的pH值的下降可在培养的下丘神经元上诱导出快速失活的内向电流;该电流对胞外pH高度敏感,激活阈值约为pH 6.9,半效激活pH为5.92;ASICs通道非选择性拮抗剂amiloride可以阻断下丘神经元上酸诱导的电流(IC50=20.4±0.4μM):该电流的反转电位接近Na+的反转电位,且用NMDG取代Na+极大的抑制了该电流。这些结果提示酸在下丘神经元上诱导的电流是由ASICs介导的。3.更进一步的证据表明,ASIC1a同聚体通道参与介导酸在下丘神经元上介导的电流:（1）经典的离子替换及钙成像的结果显示,介导下丘神经元上酸诱导电流的通道可以通透Ca2+;（2）PcTX1（ASIC1a同聚体通道的选择性拮抗剂）对下丘神经元上酸诱导的电流有明显的抑制作用;（3）胞外的Ca2+及pb2+可以显著的抑制该电流,进一步验证了ASIC1a亚基的存在。此外,Zn2+（300μM）可以增强该电流的幅度,提示ASIC2a亚基的存在。而水杨酸钠对该电流没有影响,进一步验证了在下丘神经元上不表达ASIC3亚基。4.最后,用全细胞电流钳的方法,本研究观察到胞外酸化可以导致下丘神经元膜电位的去极化并诱发动作电位的发放,提示ASICs的激活可以调节神经元的兴奋性。本研究表明,下丘神经元上ASIC1a同聚体通道及包含ASIC2a的异聚体通道的存在。下丘神经元上ASICs在生理及病理条件下的功能,值得进一步的研究探讨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论（酸敏感离子通道研究进展）
• 1.1 引言
• 1.2 ASICs受体结构及功能特性
• 1.2.1 ASICs的分子多样性
• 1.2.2 ASICs的受体结构
• 1.2.3 ASICs的表达分布
• 1.2.4 ASICs的电生理学特性
• 1.2.5 ASICs的阻断剂
• 1.3 ASICs的功能相关调控
• 1.3.1 金属离子对ASIC电流的调控
• 1.3.2 蛋白及多肽对ASIC电流的调控
• 1.3.3 缺血相关因素对ASIC电流的调控
• 1.3.4 非类固醇类抗炎药（NSAID）对ASICs的调控
• 1.3.5 氧化还原状态对ASICs的调控
• 1.3.6 胞内pH对ASICs的调控
• 1.3.7 温度对ASICs的调控
• 1.3.8 Nitric oxide对ASICs的调控
• 1.3.9 ASICs表达水平的调控
• 1.4 ASICs蛋白复合体
• 1.5 ASICs与其他受体间的作用
• 1.6 ASICs的生理病理功能
• 1.6.1 外周神经系统中ASICs的功能
• 1.6.1.1 ASICs在听觉系统中的作用
• 1.6.1.2 ASICs在触觉和痛觉中的作用
• 1.6.1.3 ASICs在酸味觉中的作用
• 1.6.2 中枢神经系统中ASICs的功能
• 1.6.2.1 ASICs在视觉中的作用
• 1.6.2.2 ASICs在学习记忆中的作用
• 1.6.2.3 ASICs在突触前释放的作用
• 1.6.2.4 ASICs在缺血损伤中的作用
• 1.6.2.5 ASICs在神经胶质瘤迁移中的作
• 1.6.2.6 ASICs在慢性痛中的作用
• 1.6.2.7 ASICs在轴突退化中的作用
• 1.6.3 非神经系统中ASICs的功能
• +-门控的其他通道'>1.7 H⁺-门控的其他通道
• 1.7.1 辣椒素受体（VR1）
• 1.7.2 CLC2
• 1.7.3 被酸关闭的钾通道
• 1.8 小结
• 1.9 参考文献
• 第二章 绪论（下丘结构功能概述）
• 2.1 引言
• 2.2 下丘的解剖学特性
• 2.2.1 下丘中央核
• 2.2.2 下丘侧核
• 2.2.3 下丘背侧皮层
• 2.3 下丘的神经投射
• 2.3.1 到达下丘的上行投射
• 2.3.2 到达下丘的下行投射
• 2.3.3 由下丘发出的下行投射
• 2.3.4 由下丘发出的下行投射
• 2.3.5 下丘intrinsic及commissural投射
• 2.4.下丘神经元的功能特性
• 2.4.1 频率响应特性及拓扑分布
• 2.4.2 双耳响应特性
• 2.4.3 时间响应特性
• 2.5.下丘的功能概述
• 2.6.下丘的损伤与组织酸化
• 2.7.小结
• 2.8.参考文献
• 第三章 本论文将回答的问题
• 第四章 大鼠下丘神经元上酸敏感离子通道特性的研究
• 4.1 实验材料与方法
• 4.1.1 细胞培养
• 4.1.2 全细胞电生理记录
• 4.1.3 钙成像
• 4.1.4 药品与溶液
• 4.1.5 RNA抽提及RT-PCR技术
• 4.1.6 数据分析
• 4.2 结果
• 4.2.1 细胞外低pH可在培养的下丘神经元上诱导ASIC样电流
• 2+内流'>4.2.2 细胞外溶液pH降低可导致下丘神经元的Ca²⁺内流
• 2+内流'>4.2.3 细胞外溶液pH降低可导致下丘神经元的Ca²⁺内流
• 4.2.4 下丘ASICs转录水平的表达
• 4.2.5 下丘神经元上ASIC样电流可被ASIC1a及ASIC2a亚基的调节剂所调控
• 4.2.6 下丘神经元上ASIC样电流对ASIC3亚基的阻断剂水杨酸不敏感
• 4.2.7 胞外酸化可导致下丘神经元的去极化
• 4.3 讨论
• 4.3.1 下丘神经元上ASICs的表达及亚基组成
• 4.3.2 下丘神经元上ASICs可能的功能
• 4.4 参考文献
• 第五章 全文总结与展望
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果