缺氧使非洲電魚小腦浦肯野細(xì)胞之間的GABA能突觸傳遞長時(shí)程增強(qiáng)*

張?jiān)缕迹?何海燕, 2， 李 凌， 晉芙麗， 成勝權(quán)△

(1 第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院兒科腦發(fā)育研究室，陜西 西安 710032； 2陜西省安康市婦幼保健院新生兒科，陜西 安康 725000)

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缺氧使非洲電魚小腦浦肯野細(xì)胞之間的GABA能突觸傳遞長時(shí)程增強(qiáng)*

張?jiān)缕?， 何海燕1, 2， 李 凌1， 晉芙麗1， 成勝權(quán)1△

(1第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院兒科腦發(fā)育研究室，陜西 西安 710032；2陜西省安康市婦幼保健院新生兒科，陜西 安康 725000)

目的：研究急性缺氧對(duì)非洲電魚小腦浦肯野細(xì)胞(Pc)之間γ-氨基丁酸(GABA)能突觸傳遞的影響。方法:采用配對(duì)全細(xì)胞膜片鉗記錄法，記錄電魚小腦Pc-Pc之間的抑制性突觸后電流(IPSC)，觀察急性缺氧對(duì)Pc-Pc IPSC的影響，以及GABAA受體拮抗劑和谷氨酸α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異噁唑丙酸(AMPA)受體拮抗劑對(duì)Pc-Pc IPSC缺氧反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用。結(jié)果:短暫缺氧使Pc-Pc IPSC的幅值顯著增大，表現(xiàn)為長時(shí)程增強(qiáng)(LTP)；GABAA受體拮抗劑荷包牡丹堿逆轉(zhuǎn)了Pc-Pc IPSC的 LTP，表現(xiàn)為長時(shí)程抑制；AMPA受體拮抗劑6-氰基-7-硝基喹喔啉-2,3-二酮(CNQX)阻斷了Pc-Pc IPSC的 LTP，表現(xiàn)為短時(shí)程增強(qiáng)。結(jié)論:急性缺氧引起電魚小腦Pc之間的GABA能突觸活動(dòng)持續(xù)增強(qiáng)，GABAA受體和AMPA受體共同介導(dǎo)這種反應(yīng)，提示GABA能和谷氨酸能突觸活動(dòng)的平衡可能是電魚以及其他缺氧耐受動(dòng)物缺氧保護(hù)反應(yīng)的關(guān)鍵機(jī)制。

缺氧性腦損傷； γ-氨基丁酸； 突觸傳遞； 非洲電魚； 小腦

缺氧性腦損傷可發(fā)生于新生兒期多種疾病過程中，是導(dǎo)致新生兒死亡和小兒神經(jīng)系統(tǒng)損傷后遺癥的主要原因[1]。因此，闡明缺氧性腦損傷的病理機(jī)制對(duì)開發(fā)安全高效的神經(jīng)保護(hù)劑，有效降低新生兒的死亡率和兒童致殘率有重要的社會(huì)意義。

哺乳類動(dòng)物腦組織對(duì)缺氧非常敏感，缺氧數(shù)分鐘即可因能量依賴性的離子泵衰竭導(dǎo)致神經(jīng)元功能障礙或死亡，而缺氧耐受動(dòng)物卻能夠在無氧或低氧狀態(tài)下生存數(shù)日或數(shù)月[2-5]。因此，研究缺氧耐受動(dòng)物的缺氧反應(yīng)特征，是發(fā)現(xiàn)缺氧性腦損傷神經(jīng)保護(hù)機(jī)制的重要途徑。大量研究已證實(shí)，缺氧耐受動(dòng)物應(yīng)對(duì)缺氧的主要策略是降低代謝率[2,4]。由于腦組織消耗的大部分能量被細(xì)胞膜上的離子泵用來維持離子運(yùn)動(dòng)平衡，因此，降低腦能量消耗的最佳方式，是減少離子跨膜運(yùn)動(dòng)，而增強(qiáng)γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)介導(dǎo)的突觸抑制是達(dá)到這一目的的重要途徑之一[3]。來自海龜、硬骨魚、石蟹等缺氧耐受物種的研究結(jié)果表明，在低氧條件下，缺氧耐受動(dòng)物的GABA水平升高，GABA受體水平上調(diào)，強(qiáng)烈提示低氧刺激可能使低氧耐受動(dòng)物GABA介導(dǎo)的突觸活動(dòng)增強(qiáng)[4-5]。然而，這一推測(cè)仍缺乏電生理學(xué)證據(jù)。因此，本研究在缺氧耐受動(dòng)物非洲電魚(mormyrid fish)的腦片上，探討了小腦環(huán)路中主神經(jīng)元浦肯野細(xì)胞(Purkinje cells，Pc)之間的GABA能突觸傳遞效率在急性缺氧刺激下的動(dòng)態(tài)變化。

材 料 和 方 法

1 材料

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 實(shí)驗(yàn)用體長8～12 cm的非洲電魚，購于西安市西光花卉市場(chǎng)。

1.2 試劑 NaCl、 KCl、 NaH2PO4·H2O、 MgSO4·7H2O、CaCl2·2H2O、NaHCO3、葡萄糖(glucose)、葡萄糖酸鉀(K-gluconate)、羥乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)、乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA)、磷酸肌酸二鈉(phosphoreatine disodium)、三磷酸腺苷二鈉(Na2ATP)、三磷酸鳥苷酸鈉(Na3GTP)、KOH均購自Sigma；荷包牡丹堿(bicuculline, BIC)及6-氰基-7-硝基喹喔啉-2,3-二酮(6-cyano-7-nitro-quinoxaline-2,3-dione, CNQX)購自TORIC。

1.3 溶液 人工腦脊液(artificial cerebrospinal fluid, ACSF)成分(mmol/L)：NaCl 126.0、KCl 5.0、NaH2PO4·H2O 1.25、MgSO4·7H2O 2.0、CaCl2·2H2O 2.0、NaHCO326.0、glucose 10.0，pH 7.35～7.45，滲透壓310～320 mOsm/L。電極內(nèi)液成分(mmol/L)：K-gluconate 120.0、KCl 5.0、HEPES 10.0、EGTA 5.0、CaCl2·2H2O 0.5、MgSO4·7H2O 2.0、phosphoreatine disodium 2.0、Na2ATP 4.0、Na3GTP 0.3，pH 7.35～7.45，滲透壓280～290 mOsm/L。

1.4 實(shí)驗(yàn)儀器 振動(dòng)切片機(jī)(Leica)；正置顯微鏡(Ziss)；微電極操縱儀(Sutter Instrument)；放大器、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Axon Instruments)；電極拉制儀(Sutter Instrument)；刺激器(CYGNUS)；滲透壓測(cè)定儀(FISKE ASSOCIATE)；恒流泵(上海瀘西儀器廠)。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 制備腦片 用三卡因甲磺酸鹽(Sigma; 100 mg/L)深度麻醉電魚，開顱取腦后，迅速投入充以95% O2、5% CO2混合氣的0 ℃ ACSF中，約1 min后取出，修整后移入切片槽內(nèi)固定，用振動(dòng)切片機(jī)切出200 ～ 300 μm厚含小腦尾葉和中央葉的矢狀位腦片，立即轉(zhuǎn)移至28 ℃的ACSF中孵育約30 min，移至室溫下繼續(xù)孵育1 h后開始記錄。整個(gè)過程通以95% O2、5% CO2混合氣體。

2.2 配對(duì)全細(xì)胞膜片鉗記錄 將腦片移至記錄浴槽內(nèi)，先在低倍鏡下確定電魚腦片尾葉或中央葉的細(xì)胞層，再在高倍鏡下選擇表面光滑、輪廓清晰、立體感強(qiáng)的浦肯野細(xì)胞進(jìn)行配對(duì)全細(xì)胞膜片鉗記錄。玻璃微電極充灌內(nèi)液后電阻為5～8 MΩ。記錄過程中使用恒流泵持續(xù)向記錄浴槽內(nèi)灌注含95% O2、5% CO2混合氣體的ACSF，流速為1.5～2 mL/min。將突觸前細(xì)胞鉗制在電流鉗狀態(tài)下，將突觸后細(xì)胞鉗制在電壓鉗狀態(tài)下。向突觸前細(xì)胞內(nèi)注射去極化電流(波寬200 ms)，誘發(fā)一串動(dòng)作電位，如果被記錄的兩個(gè)細(xì)胞之間有突觸聯(lián)系，則可在突觸后細(xì)胞上記錄到特異的與突觸前動(dòng)作電位相關(guān)的突觸后電流。調(diào)整突觸前細(xì)胞內(nèi)注射去極化電流的強(qiáng)度(一般在300～500 pA之間)以獲得幅值適中的突觸后電流，以0.1 Hz頻率記錄10 min后，轉(zhuǎn)換充95% N2、5% CO2混合氣的ACSF灌流腦片2 min進(jìn)行急性缺氧處理，然后再恢復(fù)95% O2、5% CO2混合氣灌流液。所有記錄在室溫(22～25 ℃)下進(jìn)行。

3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

數(shù)據(jù)采集使用pCLAMP軟件(Axon Instrument)，數(shù)據(jù)測(cè)量使用Clampfit 軟件(Axon Instrument)，測(cè)量抑制性突觸后電流(inhibitory postsynaptic current, IPSC)的峰值，應(yīng)用Origin 8.0 (Originlab)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，兩組間比較采用t檢驗(yàn)，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用SNK-q檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1 急性缺氧誘導(dǎo)Pc-Pc IPSC長時(shí)程增強(qiáng)(long-term potentiation，LTP)。

在電魚小腦腦片上用配對(duì)全細(xì)胞膜片鉗記錄法記錄到的Pc-Pc之間的IPSC如圖1所示，突觸前Pc的一串動(dòng)作電位在突觸后Pc上引起具有時(shí)間相關(guān)性的突觸后電流，這種突觸后電流可被GABAA受體阻斷劑BIC完全阻斷，表明Pc動(dòng)作電位在另一Pc上誘發(fā)的突觸后電流是由GABAA介導(dǎo)的IPSC。

Figure 1.Local neuronal circuitry and patch-clamp recording of Pc-Pc inhibitory postsynaptic current (IPSC). A: schematic representation of the local circuitry within the mormyrid fish cerebellum. Purkinje cells receive excitatory inputs from the parallel fibers and the climbing fibers and inhibitory inputs from the stellate cells and neighboring Purkinje cells. The axons of the Purkinje cell then make synapse onto the efferent cells and neighbouring Purkinje cells. ML: molecular layer; Gal: ganglionic layer; Rrl: granule layer; Grc: granule cell; Mf: mossy fiber; Stc: stellate cell; Efc: efferent cell; Pc: Purkinje cell; IO: inferior olive; CF: climbing fiber. B: an image of a mormyrid cerebellar slice showing the arrangement for Pc-Pc dual cell recording. Rec: recording electrode. C: the evoked action potentials on a presynaptic Pc (Pre. Pc, top trace, representative image) induced IPSC on a postsynaptic Pc (Post. Pc, middle trace, overlay of 10 traces), which was blocked in the presence of bicuculline, a GABAAreceptor antagonist (bottom trace, 10 traces were overlaid).

圖1 小腦神經(jīng)元環(huán)路和Pc-Pc IPSC的配對(duì)膜片鉗記錄法

當(dāng)使用充95% N2、5% CO2混合氣的ACSF灌流腦片2 min進(jìn)行急性缺氧處理后，Pc-Pc IPSC的幅值迅速而顯著地增大，并且可穩(wěn)定地持續(xù)1 h以上，即長時(shí)程增強(qiáng)，缺氧后的Pc-Pc IPSC 幅值與缺氧之前比較約增加了(63.42±4.22)%(P<0.05)，見圖2。

2 GABAA受體拮抗劑完全逆轉(zhuǎn)缺氧引起的Pc-Pc IPSC LTP

為了解GABAA受體在缺氧引起的Pc-Pc IPSC LTP產(chǎn)生中的作用，我們?cè)谌毖跆幚淼耐瑫r(shí)給予GABAA受體阻斷劑BIC。結(jié)果發(fā)現(xiàn)BIC完全阻斷了缺氧引起的Pc-Pc IPSC LTP，并使之逆轉(zhuǎn)為長時(shí)程抑制(long-term depression, LTD)，使缺氧后的IPSC 幅值由(100.06±5.34)%降低到(14.28±8.56)%，并持續(xù)1 h以上(P<0.05),說明GABAA受體活動(dòng)增強(qiáng)是缺氧導(dǎo)致Pc-Pc IPSC-LTP產(chǎn)生的重要機(jī)制，見圖2。

Figure 2. The effects of hypoxia and bicuculline on the inhibitory synaptic transmission between Pcs. A: the IPSC on a Post. Pc induced by the action potentials of a Pre. Pc before and after hypoxia insult； B: GABAAreceptor antagonist bicuculline applied alongside the hypoxic episode depressed the Pc-Pc IPSC compared to the control; C: normalized peak value of Pc-Pc IPSC, plotted as a function of time, showing the potentiation after hypoxia insult was stable and long lasting， and bicuculline reversed the potentiation of IPSC previously induced by hypoxia and caused long-lasting depression of IPSC. The bar indicates the duration of a 2-min hypoxic infusion.

圖2 缺氧和bicuculline對(duì)浦肯野細(xì)胞之間的抑制性突觸傳遞的影響

3 AMPA受體拮抗劑部分阻斷缺氧引起的Pc-Pc IPSC LTP

為了解谷氨酸受體活動(dòng)對(duì)缺氧引起的Pc-Pc IPSC LTP的影響，我們?cè)谌毖跆幚淼耐瑫r(shí)給予谷氨酸α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異噁唑丙酸(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid, AMPA)受體阻斷劑CNQX。結(jié)果發(fā)現(xiàn)CNQX使IPSC幅值在缺氧后出現(xiàn)短暫而顯著的增加(即短時(shí)程增強(qiáng)，short-term potentiation, STP)，IPSC均值從缺氧前的(99.95±10.87)%增加到(154.79±19.64)%(P<0.05)，在20 min內(nèi)恢復(fù)到接近缺氧前水平，與缺氧后短暫增強(qiáng)的IPSC幅值比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明AMPA受體活動(dòng)在缺氧引起的Pc-Pc IPSC LTP中起重要的輔助作用，見圖3。

Figure 3.AMPA receptors also contribute to hypoxia-induced LTP of Pc-Pc IPSC. A: in a PC-PC pair, AMPA receptor antagonist CNQX applied alongside the hypoxic episode led to a transitory potentiation of IPSC. Left column: sample traces taken before treatment (control); middle column: sample traces 4～6 min after the onset of hypoxic infusion with 10 μmol/L CNQX; right column: sample traces approximately 20 min after the treatment of hypoxia with 10 μmol/L CNQX. B: normalized peak value of Pc-Pc IPSC. The bar indicates the duration of 2-min hypoxic infusion with 10 μmol/L CNQX. C: the normalized peak values of Pc-Pc IPSC before treatment (a), soon after treatment (b), and 20～70 min after treatment (c), showing that the hypoxia-induced short-term potentiation of IPSC in the presence of CNQX was significant. Mean±SD.n=7.**P<0.01vsb.

圖3 AMPA受體也參與介導(dǎo)缺氧引起的Pc-Pc IPSC LTP

討 論

電魚小腦的神經(jīng)環(huán)路在很大程度上與哺乳類動(dòng)物相似(圖1)[6]，小腦主神經(jīng)元Pc既接受大量興奮性輸入，也接受強(qiáng)大的抑制性輸入，是研究抑制性突觸活動(dòng)應(yīng)對(duì)低氧性興奮毒作用的理想模型[7]；電魚小腦Pc的軸突末梢終止于其附近的Pc的胞體或近端樹突上，與哺乳類動(dòng)物的小腦相比，能比較容易地在小腦腦片上記錄到Pc-Pc之間的抑制性突觸后電位，是研究GABA能突觸單突觸活動(dòng)的理想模型。正如事先推測(cè)的那樣，本研究發(fā)現(xiàn)急性缺氧使電魚小腦Pc-Pc之間的 GABA能突觸傳遞發(fā)生長時(shí)程增強(qiáng)；更有趣的是，這種抑制性突觸傳遞的長時(shí)程增強(qiáng)不僅依賴于抑制性氨基酸GABAA受體的介導(dǎo)，同時(shí)也需要興奮性氨基酸AMPA受體的共同作用。

低氧不耐受和低氧耐受動(dòng)物的腦在常氧條件下的能量消耗率相似[2-3]。低氧驅(qū)動(dòng)的一般模式如能量衰竭、細(xì)胞膜去極化、谷氨酸受體過度激活、大量鈣離子內(nèi)流等，在所有脊椎動(dòng)物的腦是共同的，只是事件發(fā)生的時(shí)間窗因不同物種體溫和代謝率的差異而各有不同[3]。目前公認(rèn)伴隨以去極化的突觸傳遞衰減是低氧敏感的哺乳類動(dòng)物的腦在低氧條件下發(fā)生的最早事件[8]。相對(duì)于大鼠等哺乳類動(dòng)物缺氧時(shí)神經(jīng)元電活動(dòng)變化的大量研究，低氧耐受動(dòng)物神經(jīng)元在低氧時(shí)的電生理反應(yīng)特征較少受到關(guān)注。我們以前的工作顯示，低氧耐受動(dòng)物非洲電魚小腦Pc在短暫缺氧時(shí)/后迅速出現(xiàn)長時(shí)程超極化(不同于大鼠海馬和皮層神經(jīng)元的典型低氧反應(yīng)：首先表現(xiàn)為缺氧去極化，繼之以缺氧超極化和復(fù)氧超極化)，這種超極化可被GABAA受體拮抗劑完全阻斷，提示電魚Pc的缺氧性超極化與GABAA受體介導(dǎo)的抑制性突觸活動(dòng)增強(qiáng)有關(guān)[9]，本研究則通過配對(duì)全細(xì)胞膜片鉗記錄法證實(shí)了這一推測(cè)。

本研究的第一個(gè)新發(fā)現(xiàn)是急性缺氧刺激迅速使電魚小腦Pc-Pc之間的IPSC長時(shí)程增強(qiáng)，這與大鼠皮層和海馬GABA能突觸傳遞缺氧時(shí)/后迅速衰減截然不同。第二個(gè)新發(fā)現(xiàn)是GABAA受體和谷氨酸AMPA受體共同介導(dǎo)急性缺氧誘導(dǎo)的電魚小腦抑制性突觸傳遞的長時(shí)程增強(qiáng)。增強(qiáng)GABA介導(dǎo)的抑制性突觸活動(dòng)被認(rèn)為是缺氧耐受動(dòng)物在低氧/無氧環(huán)境中生存的重要策略[5]，如長期無氧狀態(tài)下龜腦的GABA受體表達(dá)上調(diào)[3]，低氧預(yù)處理的鯊魚小腦GABA受體密度增加[10]，說明GABA介導(dǎo)的抑制通路在缺氧耐受動(dòng)物的低氧/無氧生存中發(fā)揮重要作用。本研究中我們觀察到GABA能神經(jīng)元Pc的IPSC在短暫缺氧后表現(xiàn)出的LTP可被GABAA受體拮抗劑bicuculline完全阻斷，并逆轉(zhuǎn)為LTD，證實(shí)缺氧引起的Pc-Pc IPSC-LTP 是由GABAA受體活動(dòng)增強(qiáng)引起的，這種Pc-Pc IPSC在缺氧時(shí)的長時(shí)程增強(qiáng)可能是電魚小腦保護(hù)Pc免受谷氨酸興奮毒損傷的重要機(jī)制。

GABA受體密度在大鼠腦和龜腦是相似的[2]。然而，來自哺乳類動(dòng)物的大量研究表明短暫缺氧使GABA介導(dǎo)的抑制性突觸傳遞迅速衰減。在大鼠海馬腦片上的研究顯示GABA介導(dǎo)的IPSC缺氧時(shí)迅速衰減[11]；圍產(chǎn)期低氧暴露使新生鼠的小腦GABA受體水平下調(diào)[12]。這些結(jié)果表明哺乳類動(dòng)物缺氧損傷時(shí)抑制性突觸傳遞迅速衰減是腦損傷發(fā)生的重要原因。雖然在體外給予GABAA受體激動(dòng)劑可以抑制缺氧性谷氨酸的過度釋放，具有神經(jīng)保護(hù)作用，但補(bǔ)充GABAA受體激動(dòng)劑用于體內(nèi)卻并未取得理想的神經(jīng)保護(hù)效果[11]。這說明單純?cè)鰪?qiáng)抑制性突觸活動(dòng)并不能很好地阻止缺氧性腦損傷的進(jìn)程。

大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明低氧耐受脊椎動(dòng)物的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制基本相似：通過興奮性/抑制性神經(jīng)傳遞的平衡而實(shí)現(xiàn)[2-3]。本研究發(fā)現(xiàn)興奮性氨基酸AMPA受體活動(dòng)對(duì)Pc-Pc之間IPSC LTP有不可或缺的貢獻(xiàn)。AMPA受體拮抗劑的存在使Pc-Pc IPSC 缺氧性增強(qiáng)僅持續(xù)了20 min，就逐漸恢復(fù)到缺氧前水平，說明缺氧引起的Pc-Pc之間的IPSC-LTP需要AMPA受體介導(dǎo)的興奮性突觸活動(dòng)的參與。這種參與應(yīng)是通過小腦環(huán)路的整合而發(fā)生的。因?yàn)镻c接受強(qiáng)大的谷氨酸介導(dǎo)的興奮性輸入，如果阻斷了這些興奮性輸入，Pc的興奮性將下降，而Pc的靶細(xì)胞所受到的抑制則減弱。

許多研究結(jié)果已表明，在缺氧敏感的哺乳類動(dòng)物，低氧刺激引起的GABA和谷氨酸系統(tǒng)的變化也密切相關(guān)。在體實(shí)驗(yàn)顯示，外源性GABA和GABA激動(dòng)劑能抑制大鼠紋狀體缺血缺氧性谷氨酸過度釋放[13]；另一方面，在大鼠海馬腦片上，谷氨酸受體激動(dòng)劑N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate acid, NMDA)、AMPA均能增強(qiáng)缺氧刺激引起的GABA釋放[14]。上述結(jié)果強(qiáng)烈提示低氧條件下，GABA介導(dǎo)的抑制性突觸傳遞和谷氨酸介導(dǎo)的興奮性突觸傳遞有密切的相互聯(lián)系，這也許是目前在腦保護(hù)防治方面，單純?cè)鰪?qiáng)GABA能突觸活動(dòng)，或單純抑制谷氨酸能突觸活動(dòng)都難以達(dá)到理想的神經(jīng)保護(hù)作用的重要原因。

綜上所述，本研究結(jié)果證實(shí)耐缺氧動(dòng)物電魚小腦Pc 之間由GABAA受體介導(dǎo)的抑制性突觸活動(dòng)在急性缺氧刺激后發(fā)生長時(shí)程增強(qiáng)，AMPA受體對(duì)這種抑制性突觸的長時(shí)程增強(qiáng)有不可或缺的重要貢獻(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)表明維持興奮性突觸和抑制性突觸傳遞的適度平衡是防治缺氧性腦損傷的重要策略。

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(責(zé)任編輯： 林白霜， 羅 森)

非病毒、工程化人脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞產(chǎn)生BMP4可用于靶向性治療腦腫瘤并延長患者生存期

允許安全有效的非病毒納米生物技術(shù)應(yīng)用于基因治療和細(xì)胞治療是有利的，它可以用于治療腦腫瘤等嚴(yán)重疾病。人脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞(human adipose-derived mesenchymal stem cells, hAMSCs)顯示出高的抗神經(jīng)膠質(zhì)瘤的趨向性，可以作為腦腫瘤靶向性治療的遞送載體。Mangraviti 等的研究表明，與銷售領(lǐng)先的商業(yè)試劑相比，非病毒、可生物降解的聚合納米顆粒(nanoparticles, NPs)可以用于改變hAMSCs使其具有更高的有效性(75%的細(xì)胞)和更高的細(xì)胞活力。為了達(dá)到研究目的，他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)聚(β-氨基酯)[poly(beta-amino ester), PBAE]聚合物結(jié)構(gòu)來對(duì)hAMSCs進(jìn)行轉(zhuǎn)染，它比脂質(zhì)體(LipofectamineTM 2000)具有更高的轉(zhuǎn)染效率；然后評(píng)估NP工程化的hAMSCs對(duì)骨形態(tài)發(fā)生蛋白4(bone morphogenetic protein 4, BMP4)的遞送能力，在人原發(fā)性惡性膠質(zhì)瘤模型中BMP4通過靶向性治療癌癥復(fù)發(fā)的來源——人腦腫瘤干細(xì)胞(brain tumor initiating cells, BTIC)已被證明是一種的新療法。該研究結(jié)果表明，含有BMP4質(zhì)粒DNA聚合物納米顆粒的轉(zhuǎn)基因hAMSCs(BMP4/NP-hAMSCs)分泌BMP4生長因子，從而保持其多向分化潛能及其遷移和侵襲能力。研究還表明，該方法克服了針對(duì)腦部治療的一大挑戰(zhàn)——血腦屏障，即NP工程化的hAMSCs經(jīng)鼻內(nèi)給藥和全身靜脈給藥后均可以遷移到腦和滲透入腦腫瘤。至關(guān)重要的是，與給予GFP/NP-hAMCSs處理的對(duì)照組相比，BMP4/NP-hAMSCs滴鼻治療顯著改善了長有人原代BTIC源性腫瘤的無胸腺大鼠的生存率。該研究表明，合成的聚合物納米顆粒是以干細(xì)胞為基礎(chǔ)的腫瘤靶向性治療的一種安全有效的方法。

Biomaterials, 2016, 100:53-66(范沖竹)

LTP of GABAergic synaptic transmission induced by hypoxia in mormy-rid cerebellum

ZHANG Yue-ping1, HE Hai-yan1, 2, LI Ling1, JIN Fu-li1, CHENG Sheng-quan1

(1LaboratoryofBrianDevelopment,DepartmentofPediatric,XijingHospital,TheFourthMilitaryMedicalUniversity,Xi’an710032,China;2NeonatalUnit,AnkangMaternalandChildHealthHospitalinShaanxiProvince,Ankang725000,China.E-mail:quanyi@fmmu.edu.cn)

AIM: To study the effects of acute hypoxia on GABAergic synaptic transmission between Purkinje cell (Pc) and Pc of mormyrid cerebellum. METHODS: The technique of dual whole-cell patch clamp was used to record the inhibitory postsynaptic current (IPSC) between two Pcs. The responses of Pc-Pc IPSC to acute hypoxic episode were observed. The effects of GABAAreceptor antagonist and glutamate AMPA receptor antagonist on the hypoxic responses of Pc-Pc IPSC were also investigated. RESULTS: Brief exposure to hypoxia led to long-term potentiation (LTP) of Pc-Pc IPSC. The GABAAreceptor antagonist bicuculline completely abolished this LTP, reversed to long-term depression, whereas an AMPA receptor inhibitor CNQX partially prevented the formation of the LTP induced by hypoxia, only displaying a short-term potentiation. CONCLUSION: Acute hypoxia induced LTP of Pc-Pc IPSC, which requires the contribution of both GABAAreceptors and AMPA receptors, indicating that a balance between the GABAergic and glutamatergic activities might be critical to the hypoxia-induced protective response in hypoxia-tolerant animals such as mormyrid fish.

Hypoxia tolerance; γ-Aminobutyric acid; Synaptic transmission; Mormyrid fish； Cerebellum

1000- 4718(2016)11- 1990- 06

2016- 02- 03

2016- 09- 27

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.30871029)； 第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院助推計(jì)劃(No.XJZT10T07)

R338.8

A

10.3969/j.issn.1000- 4718.2016.11.012

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