神经元离子通道、动作电位与量子化分泌的关系研究

我们在前一期同名项目执行过程中取得了系列成果：（1）证明细胞分泌和内吞受动作电位编码调控；（2）分泌小孔（fusion pore）的动力学特性受G蛋白受体和钙离子调控。AP编码受包括配体门控通道（NMDA-R）和电压门控通道（HCN）的调控。在神经元（包括胞体和突触）、脑片和在体（in vivo）脑三个层次上实验揭示了动作电位编码的生理意义（使递质分泌效率最高）。内源性Gβγ使量子分泌小泡转化成kiss-and-run分泌模式。为了扩大我们在细胞分泌领域的领先成果，本申请计划进一步研究：（1）影响动作电位编码的离子通道机制；（2）影响神经递质分泌的动作电位编码机制；(3)G蛋白和动作电位调控细胞内吞的机理；（4）G蛋白和钙离子调控量子化神经递质分泌的机理。

1995-2008期间，在基金委杰青、重点等基金的支持下，我们在培养细胞胞体上系统研究了离子通道对动作电位编码（APC）和神经分泌的调控机理。在此基础上，本期基金主要研究了在更生理系统中胞体和突触分泌受离子通道和APC调控机理。主要进展：（1）听觉脑薄片Calyx巨突触上应用双膜片钳记录（突触前膜电容-突触后EPSC），揭示APC对谷氨酸能突触分泌的调控机制，结果发现突触分泌主要取决于AP数目和频率，这与我们过去揭示的胞体分泌受AP-burst编码调控形成鲜明对照；（2）在活体脑纹状体，应用电化学微电极记录多巴胺释放，发现多巴胺神经分泌受APC调控的规律不同于谷氨酸能Calyx突触，更像胞体分泌类型，即对AP-burst编码敏感。至此，我在基金委18年不间断支持下，“离子通道-动作电位-神经分泌”课题提高到了前所未有的高度，揭示了这一神经系统基本问题在单细胞、脑薄片、和麻醉动物大脑的规律和机制。这些为今后在清醒动物实验奠定了基础。5 年发表相关论文20 余篇，其中本项目资助发表SCI论文12篇。这项系列工作取得国际反响，申请人最近应邀成为国际生理权威期刊Journal of Physiology首位中国编委。