突觸功能狀態(tài)與血管性認(rèn)知障礙研究進(jìn)展

王志強(qiáng)綜述，王慶松審校

血管性認(rèn)知障礙(vascular cognitive impairment，VCI)是指腦血管病危險(xiǎn)因素(如高血壓、糖尿病和高血脂等)、明顯(如腦梗塞和腦出血)或不明顯的腦血管病(如白質(zhì)疏松和慢性腦缺血)引起的從輕度認(rèn)知功能障礙到癡呆的一大類(lèi)綜合征。VCI 的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)，其發(fā)病率僅次于Alzheimer 病(Alzheimer disease，AD)，是引起老年期癡呆、導(dǎo)致老年生活質(zhì)量下降的重要因素之一。VCI 自1993 年由Hachinski 等首次提出后，已經(jīng)成為近10 余年來(lái)社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，也是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。雖然VCI 的臨床研究取得了一定進(jìn)展，但其發(fā)病機(jī)制及病理生理變化仍然不明確，這就迫切的需要更多的研究為VCI 的預(yù)警診治提供理論依據(jù)。過(guò)去的研究大多關(guān)注于神經(jīng)元數(shù)量的變化，卻忽略了突觸損傷是VCI 早期的病理改變，與其認(rèn)知功能障礙關(guān)系密切，所以都不能很好的解釋其發(fā)病機(jī)制。而沉默突觸的發(fā)現(xiàn)為VCI 發(fā)病機(jī)制的研究提供了新的思路。由于VCI 的核心問(wèn)題是腦血管病后出現(xiàn)認(rèn)知障礙，如果我們能說(shuō)明腦血管病發(fā)生后突觸功能狀態(tài)的改變處于核心位置，而突觸狀態(tài)的改變又能引起認(rèn)知障礙，那么就能用突觸功能狀態(tài)的改變來(lái)解釋VCI 的發(fā)病機(jī)制。也能通過(guò)對(duì)突觸功能狀態(tài)的調(diào)節(jié)來(lái)尋找新的干預(yù)措施來(lái)改善患者認(rèn)知狀況。

1 沉默突觸的概念

突觸是構(gòu)成神經(jīng)元之間聯(lián)系及信息傳遞的基本單位，其中僅具有突觸結(jié)構(gòu)，在正常情況下不產(chǎn)生生理功能的突觸稱(chēng)為沉默突觸［1］。沉默突觸的發(fā)現(xiàn)主要是基于1974 年Jahromi等和1977 年Wall 等先后發(fā)現(xiàn)形態(tài)學(xué)觀察突觸數(shù)量和功能突觸數(shù)量明顯不相吻合，這種現(xiàn)象說(shuō)明許多突觸是處于沉默狀態(tài)的［1］。隨后對(duì)成年小腦研究發(fā)現(xiàn)有95%的突觸是處于沉默狀態(tài)的。一個(gè)典型的錐體神經(jīng)元的樹(shù)突能形成約30 000個(gè)突觸(90%是谷氨酸能突觸，10%GABA 能突觸)，這其中有多少是沉默突觸，以及沉默突觸和功能突觸的雙向轉(zhuǎn)化機(jī)制目前也不明確［2］。在大腦發(fā)育階段，大部分未成熟的突觸僅包含N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartic acid receptor，NMDAR)而不含有α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異唑丙酸受體(α-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole propionate receptor，AMPAR)，在靜息膜電位下這部分突觸的NMDAR 仍然被Mg2+阻斷處于沉默狀態(tài)。經(jīng)過(guò)發(fā)育，AMPAR 插入到突觸后膜而激活成為功能突觸，所以成熟的突觸共表達(dá)NMDAR 和AMPAR［3］。以往的觀點(diǎn)認(rèn)為，突觸必須要有活性才能成熟和存活，而沒(méi)有活性突觸不能成熟，并最終被清除，但隨著研究的深入，沉默突觸不僅在成熟前存在，在成年個(gè)體也存在［3～5］。沉默突觸有突觸前沉默(突觸前神經(jīng)元不能釋放出足夠的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，如谷氨酸)和突觸后沉默，由于突觸前沉默突觸在出生后2 w 到3 m 即消失，但是突觸后沉默突觸在成年及老年都持續(xù)存在［4］，所以一般意義上所說(shuō)的沉默突觸或靜默突觸指突觸后沉默突觸。

2 形態(tài)學(xué)證據(jù)

典型的谷氨酸能突觸包含NMDAR 和AMPAR。AMPAR介導(dǎo)的遞質(zhì)傳遞是配體門(mén)控型，與此相對(duì)應(yīng)的NMDAR 介導(dǎo)的遞質(zhì)傳遞不僅是配體門(mén)控而且還是電壓門(mén)控型離子通道，也就是說(shuō)在靜息膜電位不能傳導(dǎo)信號(hào)。在正常的興奮性突觸傳遞過(guò)程中，突觸前囊泡釋放谷氨酸，作用于突觸后膜的AMPAR 和NMDAR。但由于NMDAR 還受膜電位影響，所以在靜息膜電位下不發(fā)揮功能，而只有在AMPAR 存在并形成去極化電流以解除Mg2+對(duì)NMDAR 的阻滯才能進(jìn)行正常的信號(hào)傳遞，產(chǎn)生突觸后膜去極化，誘發(fā)快速的興奮性突觸后電位，參與興奮性突觸傳遞。沉默突觸與功能性突觸的相互轉(zhuǎn)化在神經(jīng)可塑性中具有重要的作用［6］。與功能性突觸相比，在形態(tài)學(xué)上，突觸后沉默突觸只表達(dá)有NMDAR，而不表達(dá)AMPAR［3，6～8］，也就是說(shuō)沉默突觸與功能突觸的形態(tài)學(xué)區(qū)別就在于AMPAR 在突觸后膜的出現(xiàn)與否。通過(guò)免疫金標(biāo)電鏡［5，9］、免疫細(xì)胞化學(xué)［10］、激光共聚焦顯微鏡［3］都觀察到沉默突觸的存在，這種形態(tài)學(xué)觀察到的沉默突觸與電生理觀察到的沉默突觸結(jié)果相一致［3，4］。

2.1 NMDAR 及其功能 功能性的NMDAR 是由NMDAR-1 亞單位(NR1)和多個(gè)NR2 共同形成的四聚體(或五聚體)。NR1 是構(gòu)成離子通道型NMDAR 基本亞單位［3，6，11］;NR2 是調(diào)節(jié)亞單位，不同NR2 組成的NMDAR 表現(xiàn)出不同的腦內(nèi)分布與生理學(xué)特性。在不成熟突觸，主要是由NR1 和NR2B 亞單位組成，隨著突觸的成熟NR2A 取代NR2B，但是后來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)育過(guò)程中NR2A 與NR2B 的轉(zhuǎn)化可能是雙向的，不同的驅(qū)動(dòng)能促進(jìn)不同的轉(zhuǎn)化方向，從而對(duì)成熟的突觸產(chǎn)生不同的影響［11］。對(duì)發(fā)育過(guò)程中受體亞單位組合方式的認(rèn)識(shí)，加深了我們對(duì)突觸功能及突觸可塑性認(rèn)知。NR2B 基因敲除發(fā)現(xiàn)功能突觸數(shù)量明顯增加，說(shuō)明在發(fā)育過(guò)程中NR2B 對(duì)沉默突觸的保持具有重要作用，同時(shí)NR2B 對(duì)長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(long-term potentiation，LTP)的誘導(dǎo)也有重要作用，而NR2A 亞單位并不影響功能突觸的數(shù)量，但是能改變突觸的強(qiáng)度，說(shuō)明突觸功能發(fā)揮調(diào)節(jié)作用可能是通過(guò)未成熟突觸NDMAR 的增加能抑制AMPAR 的轉(zhuǎn)錄、翻譯;細(xì)胞內(nèi)Ca2+通過(guò)蛋白激酶(如鈣-鈣調(diào)素依賴(lài)性蛋白激酶、PKA、PKC)、蛋白磷酸酶1/2A/2B 等來(lái)影響LTP 和長(zhǎng)時(shí)程抑制(long-term depression，LTD)，從而調(diào)節(jié)AMPAR 從突觸后膜的轉(zhuǎn)運(yùn)、突觸后AMPAR 亞單位的組成及已有的AMPAR 的轉(zhuǎn)錄后修飾等過(guò)程。在LTP 的早期是通過(guò)原有AMPAR 的轉(zhuǎn)錄后加工修飾來(lái)調(diào)節(jié)，后期則是通過(guò)代償性產(chǎn)生新的AMPAR 來(lái)調(diào)節(jié)。進(jìn)一步研究還說(shuō)明樹(shù)突形態(tài)改變與沉默突觸/功能突觸的轉(zhuǎn)化可能存在一定聯(lián)系［11］，但是具體機(jī)制還不明確。NMDAR 主要分布在海馬、前腦皮質(zhì)、前扣帶區(qū)和梨狀皮質(zhì)等結(jié)構(gòu)神經(jīng)細(xì)胞的突觸后膜。在興奮性神經(jīng)元，NMDAR 主要分布在樹(shù)突棘的突觸后膜，且主要分布在突觸后致密區(qū)。

2.2 AMPAR 及其功能 AMPAR 是離子型谷氨酸受體之一，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮性突觸后膜最重要的組份，參與突觸傳導(dǎo)和突觸可塑性。AMPAR 是由GluR1-G1uR4 4 個(gè)亞單位組成的同聚體或異聚體復(fù)合物，每個(gè)復(fù)合物包括4～5個(gè)亞型。雖然GluR2/3 異聚體在大腦中發(fā)揮重要作用，但是GluR3 的含量不足GluR1 或GluR2 的10%，所以在成熟的海馬和新皮質(zhì)等大腦前部，尤其是錐體神經(jīng)元，AMPAR 受體主要由GluR1 和GluR2 構(gòu)成［12～16］。GluR4 主要分布在小腦和出生后早期海馬等結(jié)構(gòu)［17］。隨著海馬神經(jīng)元的發(fā)育，成熟神經(jīng)元比未成熟神經(jīng)元樹(shù)突表面NR2B、GluR2 及共定位的受體簇密度均顯著增加;然而NR2B 與GluR2 共定位的程度卻是下降的。提示興奮性突觸形成過(guò)程中NMDAR 和AMPAR 的組合方式是異質(zhì)性的。并隨著發(fā)育階段而改變。通過(guò)對(duì)GluR1 和GluR2 進(jìn)行研究，這兩個(gè)亞基對(duì)我們學(xué)習(xí)能力有不同的影響。GluR1 對(duì)新記憶的形成至關(guān)重要，GluR2 在記憶儲(chǔ)存上具有重要作用。研究人員還發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)GluR1數(shù)量的增加并未增加細(xì)胞內(nèi)受體的數(shù)量，也未增加突觸的數(shù)量。對(duì)GluR2 的研究也產(chǎn)生了相同的結(jié)果。因此，AMPAR功能的發(fā)揮主要取決于該受體在細(xì)胞膜上的位置。僅僅增加細(xì)胞內(nèi)的AMPAR 的數(shù)量并不足以調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞之間的連接，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)記憶等能力［12］。

2.3 沉默突觸形成假說(shuō) 目前對(duì)沉默突觸的形態(tài)學(xué)研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于功能學(xué)研究。LTP 是中樞神經(jīng)系統(tǒng)信息處理、學(xué)習(xí)記憶功能的基礎(chǔ)，而沉默突觸的激活(即轉(zhuǎn)化為功能突觸)被認(rèn)為是突觸功能增強(qiáng)的重要機(jī)制之一。LTP 的刺激能夠激活沉默突觸，也就是說(shuō)在LTP 的誘導(dǎo)下通過(guò)AMPAR 插入突觸后膜能使沉默突觸轉(zhuǎn)化為功能突觸［4，18］。通過(guò)對(duì)AMPAR 亞單位的電生理檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在LTP 誘導(dǎo)下的確是有GluR1 的轉(zhuǎn)移［18］。然而在LTP/LTD 的誘導(dǎo)下AMPAR 是通過(guò)胞內(nèi)儲(chǔ)備池轉(zhuǎn)運(yùn)到突觸后膜還是通過(guò)鄰近突觸擴(kuò)散的還不明確，這也就形成了沉默突觸形成的各種假說(shuō)。形態(tài)學(xué)沉默突觸的形成有3 種假說(shuō):(1)AMPAR/NMDAR 的比例在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育早期的比例相對(duì)較低，隨著神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育其比例逐漸增加。在發(fā)育早期，通過(guò)電生理發(fā)現(xiàn)只有膜電位在靜息膜電位時(shí)才能完成信息傳遞，由此認(rèn)為突觸傳遞主要是由NMDAR 來(lái)完成。隨著神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，電生理觀察到單純NMDAR 反應(yīng)逐漸降低。由此說(shuō)明NMDAR 先于AMPAR 出現(xiàn)在突觸后膜，隨著神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，AMPAR 逐漸從突觸后儲(chǔ)備池或者通過(guò)細(xì)胞內(nèi)合成而插入到突觸后膜;(2)由于谷氨酸與NMDAR 的親和力是AMPAR 的100 倍，所以也有學(xué)者認(rèn)為AMPAR 和NMDAR 共同定位于突觸后膜，只是在發(fā)育的早期突觸前膜釋放的谷氨酸濃度較低或者由鄰近的突觸前膜溢流的谷氨酸，以致到達(dá)突觸后膜的谷氨酸濃度較低，只能激活NMDAR 而不足以激活A(yù)MPAR，因而導(dǎo)致AMPAR 沉默;(3)還有一種假說(shuō)就是“轉(zhuǎn)錄后修飾假說(shuō)”。該假說(shuō)認(rèn)為，兩種受體共同出現(xiàn)在突觸后膜，在發(fā)育早期AMPAR 功能沉默是由于連接蛋白或者是由于缺乏轉(zhuǎn)錄后修飾(如磷酸化等)［6，9］。解決以上假說(shuō)的辦法就是在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程和突觸激活過(guò)程中對(duì)這兩種受體的調(diào)節(jié)過(guò)程進(jìn)行分析，在解剖形態(tài)學(xué)上對(duì)每個(gè)突觸中AMPAR 和NMDAR的表達(dá)進(jìn)行定位、定量測(cè)定。免疫金標(biāo)電鏡觀察到出生后隨著神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，NMDAR 濃度無(wú)明顯變化，而每個(gè)突觸AMPAR 的濃度及含AMPAR 的突觸數(shù)量都有所增加［5，9］。每個(gè)突觸AMPAR 的濃度從P2 到P10 增加了1.7 倍，從P10到5 w 增加了2 倍;與此同時(shí)，在P2 含GluR1 的突觸只有16%，到出生后5 w 增加到了50%。含GluR 2/3 的突觸也從44%增加到了75%［9］。為了排除單個(gè)受體亞基識(shí)別效率低下的問(wèn)題及識(shí)別海馬組織所有AMPAR，Nusser 等制作了多克隆抗體識(shí)別AMPAR 所有亞基(GluR1/2/3/4)，結(jié)合海馬連續(xù)切片觀察進(jìn)一步證實(shí)了上述假說(shuō)，同時(shí)在成年大鼠海馬也觀察到了AMPA 沉默突觸［5］。對(duì)單個(gè)神經(jīng)元培養(yǎng)進(jìn)行三重?zé)晒鈽?biāo)記免疫細(xì)胞化學(xué)研究證明鄰近突觸溢流假說(shuō)不足以說(shuō)明沉默突觸的形成［10］。通過(guò)AMPAR 分子N 末端和C末端分別標(biāo)記分析顯示突觸內(nèi)并沒(méi)有AMPAR 儲(chǔ)備池供沉默突觸的激活，然而卻在樹(shù)突內(nèi)上發(fā)現(xiàn)大量AMPAR 可能發(fā)揮AMPAR 補(bǔ)充池的作用［6］。目前的結(jié)論還不能說(shuō)明哪種假說(shuō)完全正確，但是目前研究結(jié)果偏向于AMPAR 是通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入突觸后膜而不是在原位激活。

3 AMPAR 與腦缺血

中樞神經(jīng)系統(tǒng)AMPAR 的分布處于動(dòng)態(tài)變化之中，在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，受體存在著兩個(gè)循環(huán):一方面，該受體不斷地被錨定到突觸后膜上，然后又通過(guò)胞飲作用進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)，如此往復(fù)循環(huán)，介導(dǎo)神經(jīng)信號(hào)的傳導(dǎo);另一方面，單個(gè)神經(jīng)細(xì)胞中各個(gè)突觸之間不斷進(jìn)行受體交換。即受體不斷地從一個(gè)突觸轉(zhuǎn)移到另一個(gè)突觸［19］。目前認(rèn)為AMPAR 在突觸可塑性的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要的作用，包括LTP、LTD 及自身穩(wěn)定的突觸可塑性(homeostatic synaptic plasticity，HSP)［11］。AMPAR調(diào)節(jié)突觸可塑性主要是通過(guò)AMPAR 的轉(zhuǎn)運(yùn)及磷酸化［20］。目前研究顯示，在腦缺血后突觸功能的紊亂早于神經(jīng)元的死亡。在阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)動(dòng)物模型中也發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)記憶能力和神經(jīng)功能的缺陷明顯早于神經(jīng)纖維纏結(jié)形成和神經(jīng)元的丟失，而且證明β 淀粉樣蛋白形成能促進(jìn)谷氨酸受體(AMPAR)的內(nèi)吞，從而降低突觸后AMPAR 的數(shù)量導(dǎo)致沉默突觸的形成［21，22］。因此，神經(jīng)元的死亡不足以解釋腦缺血后認(rèn)知等神經(jīng)功能的異常。而突觸功能的改變可能對(duì)缺血后神經(jīng)系統(tǒng)功能的改變發(fā)揮更重要的作用。

GluR2 是AMPAR 控制Ca2+通透的關(guān)鍵亞基。鈣離子能自由通過(guò)GluR1、GluR3、GluR4 組成的復(fù)合體，當(dāng)GluR2 出現(xiàn)在復(fù)合體中，對(duì)鈣離子的通透性下降［23］。所以GluR2 對(duì)AMPAR 介導(dǎo)的信號(hào)傳遞至關(guān)重要［24］。在缺血再灌注損傷后30 min 后，突觸后膜GluR2/3 一過(guò)性升高而突觸周?chē)屯挥|內(nèi)GluR2/3 都降低，很快突觸后膜GluR2/3 降低到對(duì)照組水平之下而細(xì)胞內(nèi)GluR2/3 含量卻恢復(fù)到正常水平。說(shuō)明在缺血再灌注損傷后，突觸周?chē)巴挥|內(nèi)GluR2/3 一過(guò)性聚集到突觸后膜，然后又通過(guò)胞吞作用轉(zhuǎn)運(yùn)到突觸后儲(chǔ)備池。經(jīng)過(guò)對(duì)受體轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，在GluR2/3 轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，受體磷酸化作用明顯增強(qiáng)、Src 激酶明顯激活，而且轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的GluR2/3-S880 明顯增強(qiáng)，說(shuō)明磷酸化作用在缺血再灌注損傷后AMPAR 的轉(zhuǎn)運(yùn)中發(fā)揮重要作用［25］，缺血后給予丙泊酚能抑制GluR2 的內(nèi)吞從而增加突觸后膜GluR2 的表達(dá)［26］。沙鼠缺血再灌注損傷后72 h，GluR2 在海馬CA1錐體神經(jīng)元內(nèi)部、基底部及鄰近的樹(shù)突的免疫表達(dá)明顯降低，而相鄰切片中相同部位的Glu1 含量沒(méi)有明顯變化。在CA3、DG 區(qū)GluR1、GluR2 的含量未見(jiàn)明顯變化。結(jié)合神經(jīng)元死亡(CA1區(qū)神經(jīng)元的死亡見(jiàn)于7 d 后)研究資料顯示，CA1椎體細(xì)胞GluR2 亞單位的表達(dá)下降早于神經(jīng)元的死亡;GluR2 在CA1區(qū)的降低是由于每個(gè)錐體神經(jīng)元中GluR2 含量的降低而不是由于神經(jīng)元的死亡;GluR1 在缺陷損傷后的含量是穩(wěn)定的［23］。在4-VO 致大鼠全面性缺血模型中，在缺血6 h 和12 h后CA1區(qū)GluR2 mRNA 表達(dá)下降，在24 h 和48 h 下降更明顯，這種變化也早于神經(jīng)元的死亡［27］;而且在成年大鼠腦缺血后GluR2 表達(dá)的下調(diào)引起的Ca2+內(nèi)流增加不足以引起神經(jīng)元的死亡，通過(guò)GluR2 基因敲除后，海馬CA1、DG 亞區(qū)神經(jīng)元的死亡并未見(jiàn)明顯的增加，所以神經(jīng)元的死亡可能存在其他更加重要的內(nèi)在機(jī)制［28］。進(jìn)一步說(shuō)明突觸功能變化可能是缺血后神經(jīng)系統(tǒng)病變的關(guān)鍵與始發(fā)因素，或者至少突觸功能改變發(fā)揮作用處于神經(jīng)元死亡的上游。

海馬神經(jīng)元體外培養(yǎng)說(shuō)明缺氧能導(dǎo)致突觸后膜表面及突觸GluR1 表達(dá)增加，而GluR1 向突觸后膜內(nèi)吞作用明顯減弱，其中神經(jīng)穿透素-1(neuronal pentraxin 1，NP1)發(fā)揮重要作用［29］。出生后10 d 的大鼠暴露于低氧環(huán)境后48～72 h 后沉默突觸明顯降低(降低43%，NR1 和synaptophysin 共定位)，而功能突觸增加(53%，NR1 和Glu1 共定位)，并且Glu1 的增加是由于AMPAR 向膜轉(zhuǎn)運(yùn)引起的，同時(shí)LTP 能力也明顯降低，并且這種狀態(tài)一直持續(xù)到成年［3］。通過(guò)基因敲除動(dòng)物GluA1 磷酸化位點(diǎn)的研究發(fā)現(xiàn)GluA1 是LTP 及LTD 表達(dá)的關(guān)鍵亞單位，同時(shí)GluA1 對(duì)記憶的保持發(fā)揮重要作用［14］。在成年大腦缺血再灌注損傷后30 d 后NR2B、Glu4 無(wú)明顯變化［30］。

目前對(duì)腦缺血后AMPAR 的研究主要集中在GluR2，主要是由于其對(duì)Ca2+通透而引發(fā)神經(jīng)元死亡。但是單純的神經(jīng)元死亡能夠解釋肢體感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)障礙，但是并不能解釋腦缺血后認(rèn)知障礙及相關(guān)的神經(jīng)心理學(xué)變化，腦血管病后認(rèn)知情感障礙嚴(yán)重影響患者及患者家庭生活質(zhì)量，給家庭、社會(huì)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。所以需要迫切需要新的觀點(diǎn)來(lái)探索其發(fā)病機(jī)制，而對(duì)突觸功能狀態(tài)的研究可能會(huì)對(duì)患者帶來(lái)新的希望，所以未來(lái)可能需要從突觸功能方面尋找突破口。

4 AMPAR 與學(xué)習(xí)記憶

盡管老年及其他神經(jīng)退行性疾病伴隨著神經(jīng)元數(shù)量的減少，但是單純的神經(jīng)元數(shù)量減少不足以解釋老年、腦血管病相關(guān)的認(rèn)知障礙。目前大部分學(xué)者認(rèn)為突觸的結(jié)構(gòu)、功能變化(樹(shù)突分支減少、樹(shù)突棘密度降低等)可能是引起老年認(rèn)知障礙的分子基礎(chǔ)。也就是說(shuō)認(rèn)知功能下降是由于突觸可塑性機(jī)制的損害而不是缺乏突觸傳遞［4］。LTP 能增加GluR1向突觸后膜的轉(zhuǎn)運(yùn)，促饑餓素受體生長(zhǎng)激素1a(ghrelin receptor growth hormone secretagogue type 1a，GHS-R1a)參與這種機(jī)制［31］。GluR1 基因敲除小鼠在T 迷宮及水迷宮中表現(xiàn)出正常的空間參考記憶，而在T 迷宮測(cè)試中空間工作記憶能力明顯下降，電生理結(jié)果顯示CA3-CA1突觸的LTP 消失，這說(shuō)明GluR1 缺乏會(huì)引起短期習(xí)慣化障礙，或者說(shuō)海馬GluR1 在編碼空間記憶形成中發(fā)揮重要作用，GluR1 有利于記憶的形成［16，32，33］。由于AMPAR 在記憶形成過(guò)程中發(fā)揮重要作用，所以為了證明AMPAR 在記憶形成過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化，經(jīng)過(guò)T 迷宮訓(xùn)練，含GluR2 的復(fù)合體和含GluR3 的復(fù)合體水平明顯降低，而含GluR1 的復(fù)合體和含GluR4 的復(fù)合體水平明顯增加［16，34］。GluR4 基因敲除小鼠在T 迷宮中較正常小鼠空間記憶能力輕度提高，而在Barnes 迷宮中空間參考記憶的保持未見(jiàn)損傷但是空間記憶的獲得卻明顯受損［17］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，GluR4 與小鼠在T 迷宮中潛伏期正相關(guān)而與動(dòng)物運(yùn)動(dòng)速度負(fù)相關(guān)［34］。這中異質(zhì)性說(shuō)明記憶形成不能單純以AMPAR 亞單位的變化來(lái)解釋?zhuān)窃诙喾N亞單位復(fù)合物綜合作用下形成的結(jié)果。GluR2 和GluR3 都敲除的小鼠突觸基本傳遞明顯受損，而這種基因缺陷小鼠CA1突觸長(zhǎng)期變化，包括LTP、LTD 等完全不受影響，說(shuō)明GluR1 單獨(dú)完全能夠完成LTD 等突觸可塑性變化［35］，而在GluR2 基因敲除后LTP 得到增強(qiáng)而LTD 消失［16］，這種差異或許是由于GluR3或者GluR1 和GluR3 相互作用的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然需要在以后的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步驗(yàn)證。

總之，目前AMPAR 參與學(xué)習(xí)記憶已經(jīng)基本達(dá)成共識(shí)，但是由于其機(jī)制復(fù)雜，不同的亞單位組合形式會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)記憶產(chǎn)生不同的影響，但是就目前資料分析，GluR2 在學(xué)習(xí)記憶及AMPAR 參與的突觸可塑性調(diào)節(jié)過(guò)程中仍然發(fā)揮突出的作用。

5 總結(jié)與展望

雖然突觸后AMPAR 沉默突觸在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、突觸可塑性、神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病及認(rèn)知功能障礙中發(fā)揮重要作用，但是目前對(duì)突觸后AMPA 沉默突觸的研究主要局限在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育模型中，主要是通過(guò)膜片鉗等電生理技術(shù)，其次是形態(tài)學(xué)觀察來(lái)證明沉默突觸的存在及其在突觸可塑性過(guò)程中發(fā)揮的重要作用。通過(guò)這些技術(shù)手段說(shuō)明在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中伴隨著AMPA 沉默突觸的激活。但是在成年動(dòng)物模型及病理狀況下的研究很少，主要是由于AMPA 沉默突觸在成年神經(jīng)系統(tǒng)中含量較少，用神經(jīng)電生理技術(shù)很難監(jiān)測(cè)微小的變化，比如在神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)病過(guò)程中AMPA 沉默突觸與功能突觸的相互轉(zhuǎn)化等用電生理技術(shù)很難達(dá)到，但是形態(tài)學(xué)技術(shù)，尤其是免疫金標(biāo)電鏡、放射自顯影技術(shù)及激光共聚焦顯微鏡的應(yīng)用能夠從形態(tài)學(xué)上定位、定量的觀察沉默突觸的變化，而且在病理狀態(tài)下是否存在功能突觸與沉默突觸的轉(zhuǎn)化，如果存在，那么沉默突觸的數(shù)量必將存在大量增加。遺憾的是，據(jù)我們所知，還沒(méi)有研究沉默突觸與血管性認(rèn)知障礙相關(guān)性的報(bào)道，但是我們可以間接的從腦血管病及認(rèn)知障礙中沉默突觸的變化研究來(lái)初步構(gòu)想血管性認(rèn)知障礙中沉默突觸所發(fā)揮的作用。結(jié)合突觸損傷在VCI 發(fā)病早期即存在，我們有理由相信，沉默突觸的轉(zhuǎn)化參與了VCI 的發(fā)病，所以我們提出突觸功能狀態(tài)在VCI 發(fā)病中發(fā)揮的作用意義深遠(yuǎn)，值得國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)一步探討。然而對(duì)其具體損傷機(jī)制、是否存在沉默突觸與功能突觸的雙向轉(zhuǎn)化、如果存在這種轉(zhuǎn)化，那么這種轉(zhuǎn)化是否構(gòu)成VCI 發(fā)病的核心問(wèn)題等方面了解的還比較少。我們期待著更多的研究來(lái)證明VCI 與沉默突觸的關(guān)系，對(duì)這一系列問(wèn)題的闡述必將進(jìn)一步揭示VCI的發(fā)病機(jī)制，從而為VCI 的早期預(yù)警及尋找新的防治突破口提供必要的理論依據(jù)。

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