铝通过Ca2+敏感的通路抑制Ⅰ组mGluR依赖LTD机制的研究

学习记忆损害是铝神经毒性的显著特点，可引起学习记忆的分子模型LTD的损害，但机制不清。我们在前期的研究中发现铝引起的LTD与Ⅰ组mGluRs有关，Ⅰ组mGluRs依赖LTD损害可能是铝对学习记忆损害的主要机制之一。最新研究提示Ca2+敏感的 NCS-1- PICK 1-AMPA通路是Ⅰ组mGluRs依赖LTD诱导和维持的机制之一，同时伴随依赖Ca2+的Arc蛋白合成。考虑铝进入机体的状态，铝可能经上述通路损害影响LTD。本研究通过体内、体外实验从整体、组织细胞、亚细胞及分子水平，应用电生理、免疫共沉淀技术、Western-blot和Realtime-PCR等方法，研究Ca2+- NCS-1- PICK 1-AMPA通路在铝抑制Ⅰ组mGluRs依赖LTD 中的作用以及铝作用下Arc对此通路调节，为铝致学习记忆损害机制提供基础资料。

Ⅰ组mGluRs的mGluR1是一种十分重要的中枢神经系统兴奋性氨基酸受体，与相应的配体结合后主要产生兴奋作用。mGluR1能降低动作电位幅度和快速瞬时钠电流，改变快速瞬时钠电流失活曲线和快速持续钠电流的激活曲线，调节神经元的兴奋性。mGluR1参与了认知能力的改变。I组mGluRs 介导的神经毒兴奋性增强效应和对N-甲基-D-门冬氨酸(NMDA)受体的增强作用。本研究首次从人群研究蛋白水平揭示了长时间接触铝后mGluR1的变化过程，与对照组相比，外周血淋巴细胞中mGluR1的表达上升，提示mGluR1可能在铝对神经系统造成损害的过程中起重要作用。本研究结果还显示染铝组APP/PS1双转基因小鼠脑内mG1uR1的表达上调，验证了人群研究结果。mGluR3抑制了神经元细胞突触前膜或轴突的终端前区谷氨酸的过度释放，降低了其兴奋性的神经毒性作用,是通过抑制电压依赖性Ca2+通道实现。本实验结果显示，染铝后mGluR3基因有显著下降的趋势，我们推测，对原代培养的神经细胞染铝造成的损害可能与mG1uR3的表达下降有关，mG1uR3可能介导了铝的神经毒性，染毒后细胞兴奋性的神经毒性作用略有增高，神经传递增强后引起的该基因反馈性轻微下调反应。.谷氨酸及谷氨酸受体在海马LTP的发生机制中发挥着重要作用。AMPA受体作为离子型谷氨酸受体的一种亚型，在中枢神经系统介导了大多数快速兴奋性神经传导。本研究中急性、亚慢性染铝对大鼠海马CA1区LTP都会产生损害作用，而且都呈现一定的剂量依赖性；但急性染铝只会使胞膜上AMPA受体亚基GluR-1、GluR-2的表达水平降低，不会对细胞总蛋白中AMPA受体亚基表达水平产生影响。但是，亚慢性染铝会使胞膜和胞浆内中AMPA受体亚基表达水平都降低。本课题组实验结果还表明：在大鼠海马CA1区，在高频刺激下，铝染毒组诱导的fEPSPs幅值较对照组fEPSPs幅值低，说明抑制LTP；在低频刺激下，铝染毒组诱导的fEPSPs幅值较对照组fEPSPs幅值高，LTD降低，即突触可塑性范围降低，且呈剂量反应关系，从而说明了铝通过影响LTP和LTD影响了大鼠的学习记忆能力。.本项目发表SCI论文2篇，中文论文9篇，部分资助完成1篇博士论文，3篇硕士论文；其余在投稿中；在1项中华预防医学会科技二等奖（2011年）中本项目为资助项目之一。