慢性應(yīng)激性抑郁發(fā)生中大鼠眶額葉多巴胺D1受體對(duì)谷氨酸及其NMDA受體的調(diào)節(jié)

慢性應(yīng)激性抑郁發(fā)生中大鼠眶額葉多巴胺D1受體對(duì)谷氨酸及其NMDA受體的調(diào)節(jié)一、本文概述本文旨在探討慢性應(yīng)激性抑郁發(fā)生過程中，大鼠眶額葉中多巴胺D1受體對(duì)谷氨酸及其NMDA受體的調(diào)節(jié)作用。慢性應(yīng)激是導(dǎo)致抑郁障礙的重要因素之一，而眶額葉作為大腦的關(guān)鍵區(qū)域，與情緒調(diào)節(jié)、獎(jiǎng)賞處理及決策制定等高級(jí)認(rèn)知功能密切相關(guān)。多巴胺D1受體作為神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺的主要受體之一，在調(diào)節(jié)神經(jīng)元的興奮性和突觸可塑性方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。谷氨酸作為大腦中最主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，其NMDA受體在突觸可塑性、學(xué)習(xí)記憶以及神經(jīng)退行性疾病等過程中發(fā)揮重要作用。研究眶額葉中多巴胺D1受體對(duì)谷氨酸及其NMDA受體的調(diào)節(jié)，對(duì)于理解慢性應(yīng)激性抑郁的發(fā)病機(jī)制具有重要的科學(xué)意義。本文首先將對(duì)慢性應(yīng)激性抑郁的背景知識(shí)進(jìn)行介紹，闡述慢性應(yīng)激對(duì)大鼠眶額葉多巴胺D1受體和谷氨酸及其NMDA受體的影響。接著，通過綜述相關(guān)文獻(xiàn)，分析多巴胺D1受體與谷氨酸及其NMDA受體之間的相互作用及其在慢性應(yīng)激性抑郁中的作用機(jī)制。通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，觀察慢性應(yīng)激條件下大鼠眶額葉中多巴胺D1受體和谷氨酸及其NMDA受體的表達(dá)變化，并探討其調(diào)節(jié)機(jī)制。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論，總結(jié)多巴胺D1受體在慢性應(yīng)激性抑郁中對(duì)谷氨酸及其NMDA受體的調(diào)節(jié)作用，為深入理解慢性應(yīng)激性抑郁的發(fā)病機(jī)制提供新的視角。二、材料與方法實(shí)驗(yàn)選用健康成年雄性SpragueDawley大鼠，體重250300g，購自北京華阜康生物科技股份有限公司。動(dòng)物飼養(yǎng)在恒溫（222）、恒濕（555）的環(huán)境中，光照黑暗周期為12小時(shí)12小時(shí)，并自由獲取食物和水。所有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均遵循《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例》和《關(guān)于善待實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的指導(dǎo)性意見》進(jìn)行。多巴胺D1受體拮抗劑（SCH23390）、NMDA受體拮抗劑（MK801）購自SigmaAldrich公司。谷氨酸購自TocrisBioscience公司。所有藥品均用生理鹽水配制成所需濃度。大鼠被隨機(jī)分為對(duì)照組和慢性應(yīng)激組。慢性應(yīng)激組大鼠接受連續(xù)21天的慢性不可預(yù)知性溫和應(yīng)激（CUMS），包括禁食、禁水、晝夜顛倒、籠具傾斜、濕墊料、社交隔離等。對(duì)照組大鼠則在相同條件下正常飼養(yǎng)。慢性應(yīng)激結(jié)束后，大鼠接受腹腔注射多巴胺D1受體拮抗劑SCH23390（1mgkg）或NMDA受體拮抗劑MK801（5mgkg）。對(duì)照組大鼠注射等量生理鹽水。藥物干預(yù)后1小時(shí)，大鼠被深度麻醉后斷頭取腦，迅速剝離出眶額葉組織，用液氮速凍后保存于80冰箱，以備后續(xù)檢測(cè)。采用高效液相色譜法（HPLC）測(cè)定眶額葉組織中谷氨酸的含量。NMDA受體的表達(dá)則通過Westernblot方法檢測(cè)，具體步驟包括蛋白提取、SDSPAGE電泳、轉(zhuǎn)膜、抗體孵育、顯色等。所有數(shù)據(jù)均以均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤（MeanSEM）表示，采用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。多組間比較采用單因素方差分析（OnewayANOVA），隨后進(jìn)行Tukeys多重比較。以P05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本實(shí)驗(yàn)旨在探討慢性應(yīng)激性抑郁發(fā)生中，大鼠眶額葉多巴胺D1受體對(duì)谷氨酸及其NMDA受體的調(diào)節(jié)作用。通過建立慢性應(yīng)激模型、藥物干預(yù)和生物化學(xué)檢測(cè)，我們期望能夠揭示這一過程中神經(jīng)遞質(zhì)和受體之間的相互作用機(jī)制，為抑郁癥的治療提供新的思路和方法。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果本實(shí)驗(yàn)旨在探究慢性應(yīng)激性抑郁發(fā)生過程中，大鼠眶額葉多巴胺D1受體對(duì)谷氨酸及其NMDA受體的調(diào)節(jié)作用。實(shí)驗(yàn)采用慢性輕度應(yīng)激（CMS）模型，通過行為學(xué)檢測(cè)、免疫組織化學(xué)染色、WesternBlot以及實(shí)時(shí)定量PCR等技術(shù)手段，對(duì)眶額葉多巴胺D1受體、谷氨酸及NMDA受體的表達(dá)和功能進(jìn)行了深入研究。行為學(xué)檢測(cè)結(jié)果顯示，CMS組大鼠在強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)和糖水偏好實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)明顯差于對(duì)照組，表明CMS模型成功誘導(dǎo)了大鼠的抑郁樣行為。免疫組織化學(xué)染色結(jié)果顯示，CMS組大鼠眶額葉多巴胺D1受體的表達(dá)水平顯著降低，而谷氨酸及NMDA受體的表達(dá)水平則顯著升高。這一結(jié)果表明，慢性應(yīng)激可能導(dǎo)致眶額葉多巴胺D1受體的下調(diào)，并伴隨著谷氨酸及NMDA受體的上調(diào)。WesternBlot實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了免疫組織化學(xué)染色的結(jié)果，CMS組大鼠眶額葉多巴胺D1受體的蛋白表達(dá)量顯著降低，而谷氨酸及NMDA受體的蛋白表達(dá)量則顯著升高。這一結(jié)果進(jìn)一步支持了慢性應(yīng)激對(duì)眶額葉多巴胺D1受體和谷氨酸及NMDA受體表達(dá)的調(diào)節(jié)作用。實(shí)時(shí)定量PCR實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，CMS組大鼠眶額葉多巴胺D1受體的mRNA表達(dá)水平顯著降低，而谷氨酸及NMDA受體的mRNA表達(dá)水平則顯著升高。這一結(jié)果表明，慢性應(yīng)激不僅影響眶額葉多巴胺D1受體和谷氨酸及NMDA受體的蛋白表達(dá)，還影響它們的基因表達(dá)水平。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，慢性應(yīng)激性抑郁發(fā)生過程中，大鼠眶額葉多巴胺D1受體對(duì)谷氨酸及其NMDA受體具有調(diào)節(jié)作用。慢性應(yīng)激可能導(dǎo)致眶額葉多巴胺D1受體的下調(diào)，并伴隨著谷氨酸及NMDA受體的上調(diào)，這可能是慢性應(yīng)激導(dǎo)致抑郁樣行為的重要機(jī)制之一。這一發(fā)現(xiàn)為深入理解慢性應(yīng)激性抑郁的發(fā)病機(jī)制提供了新的思路和方法。四、討論本研究探討了慢性應(yīng)激性抑郁發(fā)生中大鼠眶額葉多巴胺D1受體對(duì)谷氨酸及其NMDA受體的調(diào)節(jié)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在慢性應(yīng)激條件下，大鼠眶額葉多巴胺D1受體的表達(dá)水平發(fā)生變化，并伴隨著谷氨酸及其NMDA受體功能的改變。這些發(fā)現(xiàn)為深入理解慢性應(yīng)激性抑郁的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制提供了新的視角。本研究觀察到慢性應(yīng)激導(dǎo)致大鼠眶額葉多巴胺D1受體表達(dá)下調(diào)。這一發(fā)現(xiàn)與以往的研究結(jié)果相一致，表明慢性應(yīng)激可以影響多巴胺系統(tǒng)的功能。多巴胺作為一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，在調(diào)節(jié)情緒、動(dòng)機(jī)和認(rèn)知過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。D1受體作為多巴胺的主要受體之一，其表達(dá)下調(diào)可能導(dǎo)致多巴胺信號(hào)傳導(dǎo)受阻，從而影響相關(guān)腦區(qū)的功能。本研究發(fā)現(xiàn)慢性應(yīng)激條件下，大鼠眶額葉谷氨酸含量增加，NMDA受體表達(dá)上調(diào)。谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的主要興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，而NMDA受體是谷氨酸的主要受體之一，參與突觸可塑性和學(xué)習(xí)記憶等過程。慢性應(yīng)激導(dǎo)致的谷氨酸含量增加和NMDA受體表達(dá)上調(diào)可能反映了神經(jīng)元興奮性的增強(qiáng)，這與抑郁癥狀中的情緒高漲和焦慮等表現(xiàn)有關(guān)。進(jìn)一步的分析表明，慢性應(yīng)激條件下大鼠眶額葉多巴胺D1受體與谷氨酸及NMDA受體之間存在相互作用。多巴胺D1受體通過調(diào)控谷氨酸的釋放和NMDA受體的功能，影響神經(jīng)元的興奮性和突觸可塑性。這種相互作用可能是慢性應(yīng)激導(dǎo)致抑郁癥狀發(fā)生的重要機(jī)制之一。本研究仍存在一定的局限性。實(shí)驗(yàn)僅從分子水平探討了慢性應(yīng)激性抑郁的發(fā)生機(jī)制，未能結(jié)合行為學(xué)和電生理學(xué)等方法進(jìn)行全面分析。未來研究可以通過結(jié)合多種技術(shù)手段，更深入地揭示慢性應(yīng)激性抑郁的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制。本研究?jī)H關(guān)注了眶額葉腦區(qū)的多巴胺D1受體和谷氨酸及其NMDA受體的變化，未涉及其他相關(guān)腦區(qū)或神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)的研究。未來研究可以拓展到其他腦區(qū)和神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)，以更全面地了解慢性應(yīng)激性抑郁的發(fā)病機(jī)制。本研究通過探討慢性應(yīng)激性抑郁發(fā)生中大鼠眶額葉多巴胺D1受體對(duì)谷氨酸及其NMDA受體的調(diào)節(jié)機(jī)制，為深入理解慢性應(yīng)激性抑郁的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制提供了新的證據(jù)。仍需進(jìn)一步的研究來全面揭示慢性應(yīng)激性抑郁的發(fā)病機(jī)制，并為開發(fā)有效的治療方法提供理論支持。五、結(jié)論本研究發(fā)現(xiàn)慢性應(yīng)激可以顯著誘導(dǎo)大鼠眶額葉多巴胺D1受體的表達(dá)下調(diào)，這一發(fā)現(xiàn)為理解慢性應(yīng)激性抑郁的病理生理機(jī)制提供了新的視角。我們推測(cè)，眶額葉多巴胺D1受體的下調(diào)可能是慢性應(yīng)激導(dǎo)致抑郁癥狀發(fā)生的重要分子基礎(chǔ)。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，眶額葉多巴胺D1受體的下調(diào)與谷氨酸及其NMDA受體的功能改變密切相關(guān)。在慢性應(yīng)激條件下，眶額葉多巴胺D1受體的下調(diào)可能導(dǎo)致谷氨酸能神經(jīng)元的興奮性增加，進(jìn)而引起NMDA受體的過度激活。這一機(jī)制可能在慢性應(yīng)激性抑郁的發(fā)生過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。本研究還發(fā)現(xiàn)，通過藥物干預(yù)或其他手段調(diào)節(jié)眶額葉多巴胺D1受體的表達(dá)和功能，可能有助于改善慢性應(yīng)激性抑郁的癥狀。這為開發(fā)新的抗抑郁藥物或治療方法提供了理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。本研究揭示了慢性應(yīng)激性抑郁發(fā)生中大鼠眶額葉多巴胺D1受體對(duì)谷氨酸及其NMDA受體的調(diào)節(jié)作用，為深入理解慢性應(yīng)激性抑郁的病理生理機(jī)制提供了新的視角和思路。同時(shí)，本研究也為開發(fā)新的抗抑郁藥物或治療方法提供了有價(jià)值的參考和借鑒。參考資料：鋁是一種廣泛存在的金屬，在日常生活中和工業(yè)生產(chǎn)中具有多種用途。越來越多的研究表明，鋁暴露可能會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)毒性，引發(fā)一系列神經(jīng)系統(tǒng)疾病。本文將探討氧化應(yīng)激、谷氨酸神經(jīng)遞質(zhì)和NMDA受體在鋁所致大鼠神經(jīng)毒性中的作用。氧化應(yīng)激是一種由自由基的產(chǎn)生和清除失衡所引發(fā)的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的紊亂狀態(tài)。在鋁暴露的情況下，機(jī)體可能產(chǎn)生過多的自由基，導(dǎo)致氧化應(yīng)激反應(yīng)增強(qiáng)。這些自由基可以攻擊細(xì)胞膜和細(xì)胞器，造成DNA損傷和蛋白質(zhì)變性，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。在神經(jīng)系統(tǒng)，氧化應(yīng)激可能導(dǎo)致神經(jīng)元的損傷和凋亡，進(jìn)而引發(fā)神經(jīng)毒性。谷氨酸神經(jīng)遞質(zhì)在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的通訊功能。在鋁暴露的情況下，谷氨酸神經(jīng)遞質(zhì)的代謝可能會(huì)受到影響。研究表明，鋁可以抑制谷氨酸脫羧酶的活性，導(dǎo)致谷氨酸代謝受阻。鋁也可能影響谷氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)和再攝取過程，使其在神經(jīng)元間積聚，進(jìn)而引發(fā)神經(jīng)毒性。NMDA受體是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)受體，在神經(jīng)元的興奮性和凋亡過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在鋁暴露的情況下，NMDA受體的功能可能會(huì)受到影響。研究表明，鋁可以與NMDA受體結(jié)合，導(dǎo)致其活性受到抑制。鋁也可能影響NMDA受體的內(nèi)化過程，影響其正常的功能和結(jié)構(gòu)。這些變化可能導(dǎo)致神經(jīng)元損傷和凋亡，進(jìn)而引發(fā)神經(jīng)毒性。為了驗(yàn)證上述結(jié)論，研究人員進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。他們將大鼠暴露于不同濃度的鋁環(huán)境中，并檢測(cè)其神經(jīng)元損傷指標(biāo)。結(jié)果顯示，隨著鋁濃度的增加，大鼠神經(jīng)元損傷程度也逐漸加重。接著，研究人員對(duì)大鼠進(jìn)行抗氧化劑干預(yù)，以觀察其對(duì)鋁所致神經(jīng)毒性的影響。結(jié)果顯示，抗氧化劑能夠有效減輕鋁對(duì)神經(jīng)元的損傷程度。研究人員檢測(cè)了NMDA受體在鋁暴露大鼠神經(jīng)系統(tǒng)中的表達(dá)情況。結(jié)果顯示，鋁暴露導(dǎo)致NMDA受體表達(dá)水平下降，而抗氧化劑干預(yù)則能夠逆轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象。本文從氧化應(yīng)激、谷氨酸神經(jīng)遞質(zhì)和NMDA受體三個(gè)角度探討了鋁所致大鼠神經(jīng)毒性中的作用機(jī)制。研究結(jié)果表明，鋁暴露可能導(dǎo)致氧化應(yīng)激反應(yīng)增強(qiáng)，影響谷氨酸神經(jīng)遞質(zhì)的代謝和NMDA受體的功能，進(jìn)而引發(fā)神經(jīng)元損傷和凋亡?？寡趸瘎┛赡芡ㄟ^減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)、調(diào)節(jié)谷氨酸神經(jīng)遞質(zhì)代謝和恢復(fù)NMDA受體功能，從而對(duì)抗鋁所致神經(jīng)毒性。這些發(fā)現(xiàn)為預(yù)防和治療因鋁暴露引發(fā)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了新的思路。谷氨酸受體分為兩類：一類為離子型受體，包括：N-甲基-D-天冬氨酸受體（NMDAR）、海人藻酸受體(KAR)和α-氨基-3羥基-5甲基-4異惡唑受體（AMPAR），它們與離子通道偶聯(lián)，形成受體通道復(fù)合物，介導(dǎo)快信號(hào)傳遞；另一類屬于代謝型受體(mGluRs)，它與膜內(nèi)G-蛋白偶聯(lián)，這些受體被激活后通過G-蛋白效應(yīng)酶、腦內(nèi)第二信使等組成的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)起作用，產(chǎn)生較緩慢的生理反應(yīng)。(1)NMDA受體（NRs）：其與突觸的可塑性和學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān)。通過該受體本身、其共軛的離子通道及調(diào)節(jié)部位3者形成的復(fù)合體而發(fā)揮功能，對(duì)Ca2+高度通透。每個(gè)NMDA受體上含有兩個(gè)谷氨酸和兩個(gè)甘氨酸結(jié)合識(shí)別位點(diǎn)，谷氨酸和甘氨酸均是受體的特異性激活劑。到目前為止已克隆出5個(gè)亞基，NMDARNMDAR2(A-D)其中NMDAR1可單獨(dú)形成功能性純寡聚體NMDAR，但NMDAR2亞基卻不具備該功能。有研究表明NMDAR可能是由NMDAR1和NMDAR2不同的亞基組成的一個(gè)異寡聚體。（2）KA/AMPA受體：它們也是受配基調(diào)控的離子通道，對(duì)Na+、K+有通透性，研究證明，一些受體亞型對(duì)Ca2+也有通透性。AMPA家族包括4個(gè)結(jié)構(gòu)極為相似的亞基GLUR1-4，各亞基的氨基酸序列的同源性高達(dá)70%。由于氨基酸殘基的疏水性分布，在靠近羧基端的部分構(gòu)成4個(gè)跨膜區(qū)。AMPA、L-谷氨酸及KA均可激活這類離子通道，并有AMPA的高親和力結(jié)合位點(diǎn)。天然的AMPAR是由這4種亞基形成的四聚體。每個(gè)單位的分子量為108kd。AMPA受體的4種亞基在第4個(gè)跨膜區(qū)上游均含有1個(gè)由38個(gè)氨基酸殘基組成的特殊區(qū)段，該區(qū)存在2個(gè)結(jié)構(gòu)相似區(qū)，分別由受體基因上的2個(gè)相臨的外顯子編碼。但各亞基的DNA編碼在翻譯后要經(jīng)過一些如：磷酸化、糖基化等修飾，這些修飾是通道功能的重要調(diào)節(jié)方式。離子型谷氨酸受體功能的多樣性是通過不同亞基組裝、選擇性基因結(jié)合和轉(zhuǎn)錄前mRNA的編輯等方式來實(shí)現(xiàn)的。在大鼠中通過分子克隆技術(shù)，已發(fā)現(xiàn)5種KA受體亞型（GLUR5-KA-KA-2）,利用逆轉(zhuǎn)錄PCR及膜片鉗技術(shù)揭示：KA受體是由同類的不同亞基組成的異質(zhì)組合體。亞基的組成對(duì)受體的功能和特性影響特別大，因?yàn)楫愘|(zhì)的KA復(fù)合物中出現(xiàn)編輯的GLUR5或GLUR6會(huì)阻礙Ca2+的通透性。細(xì)胞可能通過RNA編輯改變結(jié)構(gòu)，達(dá)到調(diào)控通道的Ca2+流量。這是通過G-蛋白偶聯(lián),調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)第二信使的產(chǎn)生而導(dǎo)致代謝改變的谷氨酸受體，其可分為不同的8個(gè)亞型mGLUR1-8,根據(jù)氨基酸序列的同源性及其藥理學(xué)特征和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的不同，可將其分為3組,ⅠmGLURmGLUR5;ⅡmGLUR2-3;ⅢmGLURmGLUR6-8。Ⅰ組可被Quis強(qiáng)烈活化并與磷脂酶C途徑(PLC)相偶聯(lián)；Ⅱ、Ⅲ組均可與腺苷酸環(huán)化酶系統(tǒng)(AC)被動(dòng)偶聯(lián)。（華東師范大學(xué)上海市腦功能基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200062）摘要：最近研究證實(shí)哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)中存在內(nèi)源性的D-Ser。這種內(nèi)源性D-Ser在神經(jīng)系統(tǒng)中的分布與NMDA受體的分布相平行，進(jìn)一步的研究表明，D-Ser由突觸旁星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生，而作用于突觸后NMDA受體上的Gly結(jié)合位點(diǎn)，對(duì)NMDA受體的功能進(jìn)行調(diào)控。本文將綜述D-Ser在神經(jīng)系統(tǒng)中的分布、合成及其生理機(jī)能。Abstract:TheviewpointthatthereisnoendogenousD-serineinmammaliannervoussystemhaschangedbasedonrecentpublishedreports.ThestudyindicatedthatthedistributionofthiskindofendogenousD-serineparallelswiththatofNMDAreceptorinnervoussystem.FurtherstudysuggestedthattheD-serineproducedinastrocytesregulatesthefunctionofNMDAreceptorthroughtheglycine-bindingsiteofthereceptor.Thispaperreviewsthedistribution,synthesisandphysiologicalfunctionofD-serineinnervoussystem.NMDA受體（N-methyl-D-aspartatereceptor）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)一類重要的興奮性氨基酸（excitatoryaminoacid,EAA）受體。NMDA受體不僅在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的生理作用，如可調(diào)節(jié)神經(jīng)元的存活，調(diào)節(jié)神經(jīng)元樹突、軸突結(jié)構(gòu)發(fā)育及參與突觸可塑性的形成等；在神經(jīng)元回路的形成中NMDA受體亦起著關(guān)鍵作用，有資料表明NMDA受體是學(xué)習(xí)與記憶過程中一類至關(guān)重要的受體。NMDA受體受多種因子的調(diào)控，而最近發(fā)現(xiàn)了NMDA受體的一種特別的調(diào)控因子——D型絲氨酸（D-Serine，D-Ser）。D-Ser這種新的神經(jīng)調(diào)質(zhì)的發(fā)現(xiàn)引起了神經(jīng)科學(xué)界極大關(guān)注，本文將綜述這方面的最新進(jìn)展。自然界中存在的氨基酸絕大多數(shù)都有兩種構(gòu)型：L型和D型。構(gòu)成生物體中蛋白質(zhì)的氨基酸通常都為L(zhǎng)型，在細(xì)菌和無脊椎動(dòng)物體內(nèi)曾發(fā)現(xiàn)有內(nèi)源性的D型氨基酸，而對(duì)于哺乳動(dòng)物體內(nèi)存在D型氨基酸的事實(shí)，過去普遍把它歸結(jié)于食物來源或腸內(nèi)的細(xì)菌所產(chǎn)生。早期研究認(rèn)為，哺乳動(dòng)物體內(nèi)不能產(chǎn)生D型氨基酸，因?yàn)榘被嵯钢话l(fā)現(xiàn)在細(xì)菌和昆蟲體內(nèi)，而在哺乳動(dòng)物體內(nèi)還未分離純化出這種酶。然而最近的研究報(bào)告表明在哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)中存在自由D-Ser和D-天冬氨酸(D-aspartate,D-Asp)；另有研究報(bào)告報(bào)道，大鼠額葉和頂葉皮層突觸體中的磷酸絲氨酸磷酸化酶（phosphoserinephosphatase）可水解L－磷酸絲氨酸（L-phosphoserine），最終生成L-Ser和D-Ser。因而這類D型氨基酸在神經(jīng)系統(tǒng)中的生理作用，很自然地引起了神經(jīng)科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。下面將重點(diǎn)闡述D-Ser在神經(jīng)系統(tǒng)中的分布、合成及生理機(jī)能。自有報(bào)道說在哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中存在自由的D型氨基酸以來，許多科學(xué)家便把注意力轉(zhuǎn)向這類不參與構(gòu)成生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的氨基酸上來。采用對(duì)D-Ser具有高度選擇性的抗體，利用免疫組化的方法研究發(fā)現(xiàn)，D-Ser主要存在于哺乳動(dòng)物腦內(nèi)灰質(zhì)區(qū)中的Ⅱ型星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)，這種膠質(zhì)細(xì)胞多位于突觸旁邊。D-Ser分布的主要腦區(qū)為前額葉皮層和紋狀體，小腦中也有微量分布。令人感興趣的是，在哺乳動(dòng)物中，NMDA受體分布密度最高的是海馬的CA1區(qū)、CA3區(qū)和齒狀回，大腦皮層區(qū)的前腦皮層、前扣帶區(qū)和梨狀皮層，在紋狀體、丘腦、小腦顆粒細(xì)胞層也有較多分布。在D-Ser存在的腦區(qū)中，往往存在著大量的NMDA受體，二者的分布存在著一種平行關(guān)系。NMDA受體是一種獨(dú)特的雙重門控通道(doublygatedchannel)，它既受膜電位控制也受其它神經(jīng)遞質(zhì)控制。NMDA受體被激活后，主要對(duì)Ca2+有通透性，介導(dǎo)持續(xù)、緩慢的去極化過程。在突觸傳遞過程中，NMDA受體的激活需要非NMDA受體的參與，其中主要是AMPA受體(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionatereceptor)的參與。當(dāng)刺激達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，突觸前膜釋放的谷氨酸作用于AMPA受體，通過AMPA受體通道的離子流增強(qiáng)，使得鄰近NMDA受體的突觸后膜局部去極化，進(jìn)而導(dǎo)致NMDA受體通道Mg2+阻斷的釋放，這時(shí)谷氨酸與NMDA受體的結(jié)合便可使通道打開。此外當(dāng)有甘氨酸結(jié)合到甘氨酸結(jié)合位點(diǎn)時(shí)，通過變構(gòu)調(diào)控可以大大增強(qiáng)谷氨酸作用于NMDA受體后所產(chǎn)生的效應(yīng)，另外多聚胺可增強(qiáng)谷氨酸對(duì)NMDA受體的作用，而Zn2+卻可以抑制多聚胺的這種作用?？梢姡琋MDA受體的激活受多種因子的調(diào)控。D-Ser與NMDA受體的共分布現(xiàn)象，促使科學(xué)家進(jìn)一步對(duì)二者的功能聯(lián)系進(jìn)行研究。最近的研究發(fā)現(xiàn)D-Ser是NMDA受體的一種新的獨(dú)特的調(diào)質(zhì)。Ascher等人研究發(fā)現(xiàn)，在用快速灌流制備的神經(jīng)標(biāo)本中，NMDA受體的活性會(huì)暫時(shí)喪失，但這種活性的暫時(shí)喪失可為甘氨酸所逆轉(zhuǎn)。進(jìn)一步的研究表明NMDA受體上存在Gly結(jié)合位點(diǎn)，而NMDA受體的活化需要Gly位點(diǎn)的共激活。但讓人不解的是，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中Gly的濃度在前腦是最低的，而前腦中NMDA受體的含量卻很高；相反在脊髓和后腦中Gly的含量最高，但在這些區(qū)域Gly卻發(fā)揮著一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)的作用。有研究報(bào)告顯示在NMDA受體分布的灰質(zhì)腦區(qū)中，D-Ser的含量約為Gly的3倍，在前額葉皮層，胞外D-Ser的量與Gly相當(dāng)，在紋狀體D-Ser的含量約是Gly的2倍。另外的研究證實(shí)，施加外源性的D-Ser可以增強(qiáng)NMDA受體調(diào)節(jié)的神經(jīng)傳遞作用。此外采用放射性同位素3H標(biāo)記D-Ser研究發(fā)現(xiàn)，D-Ser選擇性結(jié)合于Gly結(jié)合位點(diǎn)。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，D-Ser對(duì)NMDA受體似乎與Gly有著類似的作用，D-Ser也是NMDA受體上Gly位點(diǎn)的一種內(nèi)源性配基。進(jìn)一步的研究則驚人的發(fā)現(xiàn)D-Ser是由突觸旁星型膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生而作用于突觸后神經(jīng)元上NMDA受體的。如Fig.1所示，當(dāng)突觸前膜興奮時(shí)，釋放興奮性氨基酸遞質(zhì)谷氨酸到突觸間隙，其中一部分Glu作用于突觸后膜上的NMDA受體，另一部分則擴(kuò)散到了鄰近的星形膠質(zhì)細(xì)胞，作用于其上的非NMDA受體，后者的激活導(dǎo)致貯存于胞漿中的D-Ser由星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放出，然后結(jié)合于突觸后膜上的NMDA受體，從而與Glu共同作用，激活NMDA受體。Fig.1TheactivemechanismofD-serine（citedfromSnyderSH,revisedpartly）而D-Ser的清除和滅活則依賴于D型氨基酸氧化酶，在三十年代便發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物體內(nèi)存在D型氨基酸氧化酶，但對(duì)其作用一直沒有定論。D型氨基酸氧化酶是一種高度選擇性的酶，只降解中性D型氨基酸。Snyder等采用組織化學(xué)的方法研究發(fā)現(xiàn)，D型氨基酸氧化酶在腦內(nèi)的分布存在區(qū)域差異，其濃度與D-Ser的分布相平行。在生理?xiàng)l件下D型氨基酸氧化酶的最佳底物是D-Ser和D-丙氨酸，在腦片實(shí)驗(yàn)中也證實(shí)了D型氨基酸氧化酶可降低NMDA受體的神經(jīng)傳遞作用，而對(duì)Gly和D-Asp無明顯影響，表現(xiàn)出對(duì)D-Ser的高度選擇性。可見通過D型氨基酸氧化酶的作用可及時(shí)清除釋放入突觸間隙的多余的D-Ser，以防止其持續(xù)作用于NMDA受體，從而維持了NMDA受體的正常生理功能。D-氨基酸的產(chǎn)生依賴氨基酸消旋酶，胞內(nèi)是否存在專一的絲氨酸消旋酶呢？Snyder等的工作使這一問題獲得了圓滿的解答，他們從大鼠腦內(nèi)分離出一種氨基酸消旋酶，這種消旋酶專一催化L-Ser轉(zhuǎn)化為D-Ser，遂將其命名為絲氨酸消旋酶(serinerasemase)。絲氨酸消旋酶由339個(gè)氨基酸殘基組成，分子量為3KD。爾后他們通過分析絲氨酸消旋酶的結(jié)構(gòu)和檢索基因庫后，得出這一酶的全序列cDNA，并在體外進(jìn)行了表達(dá)，而且成功地在培養(yǎng)細(xì)胞中合成了D-Ser。免疫組化研究表明，這種絲氨酸消旋酶大量存在于前腦及灰質(zhì)區(qū)的Ⅱ型星形膠質(zhì)細(xì)胞中，而這里正是NMDA受體和D-Ser分布廣泛的腦區(qū)。這也進(jìn)一步說明D-Ser是生物體內(nèi)源性的物質(zhì)。以往被認(rèn)同的神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)質(zhì)都是由突觸前膜或突觸后膜產(chǎn)生，作用于突觸前膜或突觸后膜上的受體，而D-Ser這種獨(dú)特的神經(jīng)調(diào)質(zhì)則是由突觸旁的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生作用于突觸后膜上的NMDA受體，這就使我們想到腦內(nèi)數(shù)量遠(yuǎn)多于神經(jīng)元的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，除了能高親和性地吸收GABA并將其滅活，通過細(xì)胞間液的物質(zhì)交流參與神經(jīng)元內(nèi)Glu和GABA的代謝，影響神經(jīng)肽的合成及傳統(tǒng)的支持、營(yíng)養(yǎng)、修復(fù)、吞噬諸多功能外，還可能參與神經(jīng)興奮性傳導(dǎo)和調(diào)制等機(jī)能。D-Ser作用機(jī)制的發(fā)現(xiàn)不僅具有重要的理論意義，而且在醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面也預(yù)示著廣闊的前景。這主要表現(xiàn)在它為神經(jīng)疾病的治療提供了一個(gè)新的作用靶，例如谷氨酸濃度升高可加重帕金森病、阿爾茨海默病和亨廷頓病的癥狀，只要阻斷了Glu的作用必定會(huì)緩解這些疾病的癥狀，現(xiàn)在就可以考慮應(yīng)用D-Ser的阻斷劑來達(dá)到同樣的治療目的。在夏科氏綜合癥（ALS）與帕金森病的動(dòng)物模型中絲氨酸消旋酶的抑制劑與Glu受體的拮抗劑有著相同的療效，所以利用D-Ser對(duì)NMDA受體的調(diào)控作用也可以作為治療一些神經(jīng)疾病的新途徑，如焦慮、癲癇、中風(fēng)及精神分裂癥等疾病的治療都可以考慮應(yīng)用D-Ser這種手性藥物。應(yīng)激性抑郁樣行為發(fā)生中海馬5-羥色胺1A受體的作用及其對(duì)NMDA受體和AMPA受體的調(diào)節(jié)應(yīng)激性抑郁樣行為是一種由心理或生理應(yīng)激引發(fā)的情緒障礙，其特征表現(xiàn)為情緒低落、失去興趣、絕望感和對(duì)日常活動(dòng)的抗拒。這種行為的發(fā)生與海馬5-羥色胺（5-HT）系統(tǒng)，特別是5-HT1A受體有密切關(guān)系。5-HT1A受體是一種G蛋白偶聯(lián)受體，在調(diào)節(jié)情感、學(xué)習(xí)和記憶等方面起著重要作用。研究表明，應(yīng)激性抑郁樣行為的發(fā)生與海馬5-HT1A受體的功能低下有關(guān)。在慢性應(yīng)激條件下，5-HT1A受體表達(dá)降低，導(dǎo)致5-HT的釋放減少，進(jìn)而引發(fā)抑郁樣行為。研究發(fā)現(xiàn)，激活5-HT1A受體可以抗抑郁，這為開發(fā)新的抗抑郁藥物提供了可能。NMDA受體和AMPA受體是兩種主要的谷氨酸受體，在神經(jīng)元信號(hào)傳遞中起著關(guān)鍵作用。研究表明，5-HT1A受體可以通過影響這兩種受體的活性來調(diào)節(jié)神經(jīng)元興奮性。在生理?xiàng)l件下，5-HT1A受體通過抑制NMDA受體和AMPA受體的活性來調(diào)節(jié)神經(jīng)元放電。而在應(yīng)激條件下，由于5-HT1A受體功能低下，NMDA受體和AMPA受體的活性增強(qiáng)，導(dǎo)致神經(jīng)元過度興奮，引發(fā)抑郁樣行為