组胺及其受体对NMDA受体介导的神经元毒性作用机制研究

论文摘要

N-甲基-D-门冬氨酸（NMDA）受体是中枢神经系统兴奋性突触的突触后膜最重要的组份之一。在正常条件下,NMDA参与了突触形成、突触可塑性和学习记忆等许多生理功能。但当其过度激活时,能引起细胞外Ca2+的过量内流,产生兴奋性毒性。NMDA还参与多种中枢神经系统疾病的发生,如中风（脑缺血）、癫痫和肌萎缩性侧索硬化等。NMDA受体的过度激活会产生神经元兴奋性毒性,而阻断NMDA受体将会导致神经元的广泛凋亡。目前许多研究者已经将研究目标从直接阻断NMDA受体转向如何调节NMDA受体及其信号转导途径来控制神经元的兴奋性毒性。组胺能神经的胞体位于下丘脑结节乳头核,组胺神经元在脑内有着广泛而弥散的投射。作为脑内一种重要的神经递质或调质,通过H1、H2、H3和H4（7）受体发挥着多种神经调节作用,如参与调节睡眠—觉醒活动、学习和记忆等生理作用。研究显示脑内低组胺水平容易诱发精神分裂症、癫痫以及失眠等。我们的前期研究也发现并报道了脑内的肥大细胞源性组胺参与调节大鼠脑缺血后急性损伤和慢性恢复过程。离体细胞和脑片电生理的研究表明,组胺可能直接作用于NMDA受体的多胺位点并增强NMDA受体依赖的LTP和电流,且具有对NR1/NR2B亚型的作用特异性。这些结果提示脑内组胺及其受体可能参与了调节兴奋性氨基酸的中枢兴奋性机制,尤其是其受体与NMDA受体之间可能存在某种形式的相互作用。在培养小脑颗粒细胞上发现,H1受体拮抗剂特非那丁可增强NMDA诱发的神经元损伤,而组胺则能抑制特非那丁的作用。组胺前体物质组氨酸能显著性减轻大鼠局灶性脑缺血后的纹状体神经元的损伤,H2受体拮抗剂可以阻断组氨酸的保护作用,而H1受体拮抗剂却没有抑制作用。以上研究结果至少提示,组胺可能对NMDA受体介导的兴奋性具有调节作用,在正常的突触传递过程中增强NMDA受体功能,在NMDA受体过度激活时又能抑制其介导的神经兴奋性毒性。但是,目前的研究报道还很难解释实验中组胺及组胺受体对NMDA诱导的神经元毒性的保护作用机制。另一方面,H3受体拮抗剂具有可通过血脑屏障的特点,而且目前很少有其在外周的副作用报道。H3受体拮抗剂已经在许多疾病（睡眠和认知障碍等）中都显示了诱人的前景,但迄今尚未见H3受体拮抗剂对NMDA受体介导的神经元毒性作用的报道。有报道组胺作用于突触前H3受体时可降低谷氨酸释放,抑制突触传递。但是其具体机制还有待进一步研究。因此,为了进一步研究组胺及其受体对NMDA介导的神经兴奋性毒性的作用及机制,本研究采用NMDA诱导的兴奋性损伤为模型,观察组胺及其H3受体拮抗剂在其中的作用,并进一步探讨其作用机制,特别是对NMDA受体的调节机制。第一部分组胺对NMDA诱发的兴奋性损伤的保护作用机制在培养的皮层神经元上,利用NMDA诱导的兴奋性损伤为模型,观察组胺的作用及机制。100μmol/L的NMDA攻击细胞3h,能引起神经元的坏死,随着作用时间的延长,神经元凋亡的逐渐增加。组胺能浓度依赖地保护这种兴奋性损伤,并在10-7mol/L呈现最大的保护作用。这种保护作用能被H2受体拮抗剂cimetidine和zolantidine所拮抗,但不能被H1受体拮抗剂pyrilamine和diphenhydramine所拮抗。H2受体激动剂amthamine也能保护NMDA诱发的兴奋性损伤,且cimetidine能拮抗其作用。cAMP类似物8-Br-cAMP也能保护NMDA诱导的损伤作用。另外,腺苷酸环化酶抑制剂SQ-22536和PKA抑制剂H-89能拮抗组胺的保护作用。这些结果提示了组胺是通过H2受体和cAMP/PKA通路调节NMDA诱导的兴奋性损伤作用。另外,初步研究表明组胺促使NMDAR1的内化也可能参与了其保护作用。第二部分H3受体拮抗剂对NMDA诱发的兴奋性损伤的保护作用机制H3受体拮抗剂由于其可以通过血脑屏障且很少有外周副作用,已经在许多疾病（睡眠和认知障碍等）中都显示了诱人的前景,因此我们进一步观察H3受体拮抗剂thioperamide和clobenpropit在NMDA诱发的兴奋性损伤中的作用。Thioperamide在10-7～10-5mol/L时能保护NMDA诱发的兴奋性损伤作用,Clobenpropit也能保护NMDA诱导的兴奋性损伤,EC50显示clobenpropit有更大的效能。Thioperamide和clobenpropit的保护作用能被H3受体激动剂（R）-α-methylhistamine所逆转,但不能被pyrilamine和cimetidine所逆转。另外,thioperamide和clobenpropit的保护作用也能被GABAA受体的拮抗剂picrotoxin和bicuculline所抑制。进一步研究发现,thioperamide和clobenpropit的保护作用是通过促进GABA浓度的升高而保护了NMDA诱导的损伤作用。此外,SQ-22536和H-89能拮抗clobenpropit引起的GABA的升高作用及保护作用。另外,clobenpropit还能抑制NMDA诱发的[Ca2+]i的升高作用,这也可能是clobenpropit的保护作用机制之一。总结1.NMDA急性攻击培养的皮层神经元,随着时间的延长,凋亡的逐渐增加,在攻击3h时,神经元主要以坏死为主。2.组胺激活H2受体,通过cAMP/PKA通路保护NMDA诱导的兴奋性损伤。3.组胺能促使NMDAR1的内化,这也可能参与了组胺保护NMDA受体诱导的兴奋性毒性作用机制,但这与H1以及H2受体无关的。4.H3受体拮抗剂通过增加GABA的浓度而保护NMDA诱导的兴奋性损伤,这与H3受体/cAMP/PKA通路激活有关,另外,H3受体拮抗剂降低NMDA诱导的[Ca2+]i的升高也参与了保护作用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 引言
• 第一部分 组胺对NMDA诱发的兴奋性损伤的保护作用机制
• 实验材料
• 实验方法
• 实验结果
• 讨论
• 小结
• 3受体拮抗剂对NMDA诱发的兴奋性损伤的保护作用机制'>第二部分 组胺H₃受体拮抗剂对NMDA诱发的兴奋性损伤的保护作用机制
• 实验材料
• 实验方法
• 实验结果
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 总结
• 综述
• 已发表论著
• 致谢