（动物学专业论文）gaba抑制对蝙蝠听神经元信号处理的调制.pdf

摘要 摘要 蝙蝠的听觉神经系统具有与其他哺乳动物相类似的基本组成。陋过发射超 声信号并接受其回声，蝙蝠能辩识靶物的大小、形状并进行空间定位。该过程 中，当蝙蝠逐步接近靶物时，为了获取有关靶物的信息和对其准确定位，他们 必需有规律地调整其所发射信号的有关参数。例如，大棕黄蝙蝠猎食昆虫时从 搜寻相、接近相到捕获相，其发射信号的频率降低、时程缩短、重复率增加、 以及声强减小。显然，蝙蝠听觉系统应当具备对这种时相性声信息进行抽提处 理的能力。先前的工作证实，脉冲时程和重复率可影响听神经元的最小阈值、 反应潜伏期和放电率。同时亦有工作表明ig a b a 抑制能影响听神经元的时 相反应模式、强度放电率函数、双耳反应特性等；而且长期以来人们一直推 测，听觉系统较高水平神经元的频率调谐特性系由抑制性输入所决定。越来越 多的实验证据提示g a b a 抑制在听信息处理过程中起着极为重要的作用。为 进一步探讨g a b a 抑制的影响，本文研究了不同实验条件下大棕黄蝙蝠下丘 和听皮层神经元的声反应特征。盎要结果如下： 1 电极垂直推进时所记录到的下丘神经元其最佳频率、最小阈值、潜伏 期呈现有规律性的变化：最佳频率和最小阈值随记录深度增加而提高，最佳频 率越高，最小阈值倾向于越大、潜伏期倾向于缩短： 2 强度一放电率函数显示，下丘神经元随刺激强度升高而增加发放率，其 中呈单声调增加的占2 8 ，呈非单声调增加的占7 2 。而潜伏期函数在刺激 强度升高时，有6 的下丘神经元其潜伏期基本不受影响，另外7 0 的呈单声 调缩短至一相对稳定值，还有2 4 的在开始缩短至一最小值后转而延长； 3 有关下丘神经元对时相性刺激参数的编码研究显示：2 5 个神经元中 的7 2 其最小阈值随声脉冲时程增加而降低，其余2 8 在时程增加不大时也 呈降低反应，但随后则表现为升高。虽然有6 4 的神经元其潜伏期与持续时 关系不大，但仍观察到有2 0 的潜伏期随持续时升高而延长，还有1 6 的表 现为缩短：脉冲重复率对最小阈值和潜伏期的影响可分为3 种情况：一种是 当重复率增加时神经元的最小阂值和潜伏期均相应提高；另一种变化甚小；第 三种变化规律性不强。放电率记录表明几乎所有的神经元都只对某种或某范 围内的重复率呈现最佳发放； 华中师范大学研究生毕业论文 4 对脉冲重复率所致最小阈值和潜伏期升高或延长的下丘神经元研究表 明，4 2 的神经元其潜伏期延长可归因于脉冲重复率增加所致的刺激效率降 低，4 8 的为部分归因于刺激效率降低，而另一部分则是g a b a 抑制所致， 还有l o 的几乎全由g a b a 调制所引起： 5 去g a b a 抑制可改变下丘神经元的滤波特性，离子电泳g a b a 受体拮 抗剂b i c 后，神经元对高脉冲重复率的跟随能力得以提高，通频范围增大： 6 6 6 个听皮层神经元的调谐曲线可分为四种类型，离子电泳b i c 后，各类 型的最佳频率没有发生变化，但其调谐曲线均在不同程度上受到修饰。 根据上述结果，结论如下：蝙蝠适合于作为阐述哺乳动物听觉系统基本 特性的研究模型；声脉冲重复率和时程等时相性声信息是听信息编码的重要 参数；g a b a 抑制对蝙蝠听神经元声信号处理有多方面的调制作用。卜一 关键词：g a b s ：调制；声信号处理；蝙蝠 7 火 0 a b s t r a c t t h eb a t sa u d i t o r yn e r v o u ss y s t e mi sc o n s t r u c t e dw i t ht h es a r e eb a s i ce l e m e n t s a st h a to fo t h e rm a m m a l s t h e yc a b _ r e s o l v et a r g e tr a n g e ，s h a p e ，a n dl o c a t i o nb y e m i t t i n g u l t r a s o n i c s i g n a l s a n d l i s t e n i n g t ot h e r e t u r n i n ge c h o e s d u r i n g e c h o l o c a t i o n ，a s t h eb a t s a p p r o a c h a t a r g e t ，t h e ys y s t e m a t i c a l l ya d j u s t t h e p a r a m e t e r so ft h e e m i t t e ds i g n a l si no r d e rt od e t e r m i n ec h a n g e si nr a n g ea n d l o c a t i o no ft h et a r g e t f o re x a m p l e ，t h eb i gb r o w nb a t ，e p t e s i c u s f u s c u s , l o w e rt h e f r e q u e n c y ，s h o r t e nt h ep u l s ed u r a t i o n 口d ) ，i n c r e a s et h ep u l s er e p e t i t i o nr a t e ( p r r ) a n dd e c r e a s et h ei n t e n s i t yo ft h e i re m i t t e ds i g n a l sa st h e ys e a r c l l ，a p p r o a c ha n d f i n a l l yz e r oi no nl o c a l i z e di n s e c t s n e u r o n si nt h ea u d i t o r ys y s t e m o f t h eb a t sm u s t b ea b l et oe x t r a c ti n f o r m a t i o nf r o me c h o e sw i t h v a r i n gp d a n dp r ro ft h ev a r i o u s p h a s e so f e c h o l o c a t i o n p r e v i o u ss t u d i e sh a v ed e m o n s t r a t e dt h a tt h ep da n dp r r c a ni n f l u e n c et h em i n i m u m t h r e s h o l d ( m t ) ，r e s p o n s el a t e n c y ( l a t ) a n dd i s c h a r g e r a t eo fa u d i t o r yn e u r o n s m e a n w h i l e ，m a n yo t h e rs t u d i e sh a v ea l s os h o w nt h a t o a b a e r g i ci n h i b i t i o nc a na f f e c tav a r i e t yo ff u n c t i o n ，i n c l u d i n gt e m p o r a lf i r i n g p a t t e r n s ，i n t e n s i t y - r o t ef u n c 丘o n ，a n db i n a u r a lr e s p o n s ep r o p e r t i e s a n o t h e rf e a t u r e t h a th a sl o n gb e e ns u s p e c t e do f b e i n gs h a p e db yi n h i b i t i o ni n p u t si st h ef r e q u e n c y t u n i n go f n e u r o n s a th i g h e rl e v e l so f t h e a u d i t o r ys y s t e m m o r ea n dm o r ee v i d e n c e s s u g g e s t e d t h a t g a b a e r g i ci n h i b i t i o n p l a y s a l l i m p o r t a n t r o l ei n a u d i t o r y i n f o r m a t i o n p r o c e s s i n g i n t h e p r e s e n ts t u d y , f o rt h e s a k eo fe v a l u a t i n gt h e i n f l u e n c eo fg a b a e r g i ci n h i b i t i o n s t i l l f l l r t h e r ，w e e x p l o r e d t h e r e s p o n s e p m p e r t i e so f i n f e r i o rc o l l i c u l a r ( i oa n da u d i t o r yc o r t e xf a on e u r o n so f t h eb i g b r o w n b a t , e p t e s i c u s f u s c u s u n d e rd i f f e r e n t e x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s t h em a i nr e s u l t sa r ca sf o l l o w s ： 1 t h ei cn e u r o n s s e q u e n t i a l l yi s o l a t e dw i t ha no r t h o g o n a l l yp e n e t r a t e d e l e c t r o d eh a v ec o m p a r a b l eb f s ，m t sa n dl a t h i g hb fn e u r o n st e n dt o h a v e h i g h e rm t s a n ds h o r t e rl a tt h a nl o wb fn e u r o n s t h eb f s a n dm t si n c r e a s e dw i t h r e c o r d i n gd e p t h 3 - 兰生塑蔓查兰竺茎兰望些堡苎一 2 i n t e n s i t y r a t ef u n c t i o n ss h o wt h a tt h en u m b e ro fi m p u l s ef o ri ci l e u r o n s ( 2 8 ) i r 【e r e ：a s e dm o n o t o n i c a l l yw i t hs t i m u l u si n t e n s i t y ，w h i l e t h en u m b e ro f i m p u l s ef o rt h er e m a i n i n gn o m o n o t o n i cn e u r o n s ( 7 2 ) o n l y i n c r e a s e dw i t h s t i m u l u si n t e n s i t yt oac e r t a i nl e v e l t h ev a r i a t i o n si nl a to f1 2 0i cn e u r o n sw i t h s t i m u l u si n t e n s i t yw e r ea l s oe x a m i n e d b e s i d e st h ec o n s t a n t - l a tn e u r o n s ( 6 ) ，t l l e l a to f7 0 n e u r o n sm o n o t o n i c a l l yd e c r e a s e dt o ap l a t e a uw h i l et h a to fo t h e r n e u r o n sf 2 4 ) i n i t i a l l yd e c r e a s e dt oam i n i m u mt h e ni n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n g s t i m u l u si n t e n s i t y 3 e n c o d i n go f t e m p o r a ls t i m u l u sp a r a m e t e r sb y i cn e u r o n sw a si n v e s t i g a t e d ： a m o n g 2 5n e u r o n sr e c o r d e d ，t h em t so f18 ( 7 2 ) n e u r o n sd e c r e a s e dw i t h i n c r e a s i n gp d ，i nc o n t r a s t ，t h a to f o t h e rn e u r o n s ( 7 ，2 8 ) i n i t i a l l yd e c r e a s e dab i t t h e ni n c r e a s e dw i t i li n c r e a s i n gp d l a to fi cn e u r o n sw a sa l s oa f f e c t e db yp d v a r i a t i o n t h el a to fm o s tn e u r o n s ( 1 6 ，6 4 ) a l t e r e di nas m a l le x t e n tw i t h i n c r e a s i n gp d t h o s eo f t h er e m a i n i n ge i t h e rl e n g t h e n e d ( 5 ，2 0 ) o rs h o r t e n e d ( 4 ， 1 6 1w i t hi n c r e a s i n gp d ；( 多e f f e c t so fp r r o nm ta n dl a tc a nb ed i v i d e di n t o t h r e et y p e s m ta n dl a to f t h ef i r s tt y p ei n c r e a s e dw i t l lt h ep r r l i n e a r l y w h i l et h a t o ft h es e c o n dt y p ei r r e g u l a r l y t h et h i r dt y p eh a r d l yc h a n g e d t h en u m b e ro f i m p u l s eo fi cn e u r o n s i n1 6t r i a l sa td i f f e r e n tp r ri n d i c a t e dt h a ta l ln e u r o n s i n c r e a s e dt h e i rd i s c h a r g ea tt h eb e g i n n i n go fl o w e rp r r , b u tv a r i e di nad i f f e r e n t w a yt h r o u g h o u tt h er e m a i n i n gr a n g e so f p r r t e s t e d 4 i cn e u r o b gi nw h i c hb o t hn f t a n dl a ti n c r e a s e dw i t hp r rw e r ee x a m i n e d t h el a ti n c r e m e n to f5 5n e u r o n sw a s c o m p l e t e l y ( 4 2 ) o rp a r t i a l l y ( 4 8 ) e l i m i n a t e dw h e n p u l s ei n t e n s i t yw a sc o m p e n s a t e df o rt h em t i n c r e m e n tw i t hp r r l a to fo t h e rn e u r o n s ( 1 0 ) i n c r e a s e dw i t hp r r a tg i v e ni n t e n s i t ya n dr e m a i n e d c o n s t a n ta t c o m p e n s a t e di n t e n s i t y ，b u t i td e c r e a s e dt oam i n i m u ma f t e rb i c a p p l i c a t i o n 5 b i ca p p l i c a t i o nc a nc h a n g et h ef i l t e r i n gc h a r a c t e r i s t i c so fi cn e u r o n s w e f o u n dt h a tt h en e u r o n s a b i l i t i e st or e s p o n s et oh i g hp r r w e r ee n h a n c e db yb i c a p p l i c a t i o n 6 f o u rt y p e so f 丘e q u e n c y t u n i n gw e r eo b s e r v e di na cn e u r o n s t h eb f so f t h ef o u rt y p e sw e r en o ta f f e c t e db u tt h e i rt u n i n gc u r v e sw e r ea l lm o d i f i e di nv a r i n g d e g r e e sb yb i ca p p l i c a t i o n d - 摘要 o nt h eb a s i so f o u rr e s m 玷d e s c r i b e da b o r e t h r e ec o n c l u s i o n sm a yb er e a c h e d ： ( pt h eb a tb e i n gu s e da sm o d e l st oi l l u s t m t eb a s i cf e a t u r e so f 也cm a m m a l i a n a u d i t o r ys y s t e mi ss u i t a b l e ；t e m p o r a la c o u s t i ci n f o r m a t i o ns u c ha sf r ra n d p da p p e a r st ob e i m p o r t a n tp a r a m e t e r si na u d i t o r yi n f o r m a t i o ne n c o d i n g ； g a b a e r g i ci n h i b i t i o nh a sm a n ye f f e c t so nm o d u l a t i n gt h ea c o u s t i ci n f o r m a t i o n p r o c e s s i n go f b a t s k e yw o r d s ：g a b a ；m o d u l a t i o n ；s o u n ds i 弘a lp r o c e s s i n g ；b a t s ， 一璺望_ _ 一 1 总论 1 1g a b a ：一种重要的中枢抑制性神经递质 1 1 1 从g a b a 的发现到它被确认为神经递质 氨基酸是蛋白质的基本组分，中枢神经系统( c e n t r a l r l e l v o l k gs y s t e m ，c n s ) 中的游离氨基酸及其衍生物不仅参与蛋白质和多肽的合成，它们还与糖代谢有 关。此外，它们对于细胞保持电中性或渗透压也是必不可少的( o b a t a , 1 9 8 4 ) 。 发现某些氨基酸在突触传递和神经元其它活动中发挥动能还是在本世纪五十 年代以后，其中，g a b a 被鉴别为抑制性神经递质则是科学家们花费近三十 年时间艰难探索的结果( 吴飞健和陈其才，1 9 9 7 b ) 。 1 9 5 0 年，a w a p a r a 和r o b e r t s 分别报道了他们各自研究小组的发现，即 g a b a 是唯一和大量存在于动物脑内的研究结果。那时，r o b e r t s 和a w a p a r a 都正采用当时时新的纸层析技术分析肿瘤的氨基酸成分，他们注意到有一种物 质在正常脑内浓度特别高，而在其它组织中则没有见到，经鉴定这种物质就是 r 氨基丁酸( r - a m i n o b u t y r i ca c i d ，g a b a ) 。g a b a 作为一种化合物早在1 8 8 3 年就已被人工合成，尽管它不是蛋白质的组成成分，但由于g a b a 在脑内大 量存在，这一事实使得它变得格外引入注目。此后几年，许多研究侧重于了解 g a b a 、l - 谷氨酸( g l u t a m i ca c i d , g 1 u ) 和有关物质的代谢机制，发现g a b a 是 由l g l u 经g l u 脱羧酶( g l u t a m t i c a c i dd e c a r b o x y l a s e ，g a d ) 脱羧而成，其代谢 途径与三羧酸循环有关。由于脑内每克湿组织g a b a 含量远远高于当时已知 或推定的( p u t a t i v e ) 递质含量，因而，g a b a 被当时的一些学者认为似乎仅仅 是脑组织能量代谢中的一个无用的中间代谢物而已( 叶惟泠，1 9 8 6 ；r o b e r t s ， 1 9 9 2 ) 。 但在1 9 5 6 年，对g a b a 可能有的生理功能报道了两个重要发现：h a y a s h i 等在用化学物质或电刺激诱发狗的惊撅实验中，观察到被给予g a b a 、l g l u 及它们的衍生物的运动皮层能够压抑或诱发狗的惊厥，从而提供了天然存在的 氨基酸能改变c n s 电活动的第一个证据。在此之前，f l o r e y 从牛脑中萃取到 一种含有某些未知物的溶液，它能抑制螯虾( c r a y f i s h ) 牵张感受中锋形电位的产 生，当时他将这种未知物称之为因子i ( f a c t o ri ) ，肝、脾、心或外周神经提取 液中则没有这种因子i 样作用( o b a t a , 1 9 8 4 ；叶惟泠，1 9 8 6 ) ；同年b a z e m o r e 证明了因子i 就是g a b a ，而且他们的工作还作一步揭示，在哺乳动物中枢 等部位，g a b a 具有普遍的抑制作用( b a z e m o r e ，e t a l ，1 9 5 6 ) 。 但上述证据还不足以说明g a b a 在c n s 中是作为神经递质发挥作用的， 最先找到g a b a 符合递质标准的佐证是在甲壳类( c r u s t e c e a ) 动物神经肌肉突 触上。有关实验证实，g a b a 在龙蜜 ( 1 0 b s t e r ) 的抑制性轴突中浓度特别高，为 兴奋性突轴的1 2 倍；在螯虾神经肌肉突触上，突触释放的递质和外源性施加 g a b a 的作用也是一致的。到了1 9 6 6 年，o t s t t k a 等报道了他们刺激龙虾抑制 性突触导致g a b a 释放增加的发现，从而提供了g a b a 是甲壳类动物抑制 性递质的最后证据。对哺乳动物研究的转折点则是在1 9 6 5 年，o b a t a 在东京 召开的国际生理大会上报道：g a b a 对前庭外侧核神经元有超极化作用。该 作用能很好地模拟出类似刺激小脑浦氏细胞( p u r k i n j ec e l l ) 引起的突触后抑 制，当以每秒2 0 0 次的频率刺激浦氏细胞时，第四脑室灌流液中g a b a 含量 为休止流出量的3 倍。o b a t a 认为浦氏细胞的化学递质就是g a b a 。此后又发 现g a b a 能使皮层神经元超极化，加之免疫组织化学、细胞生物学、生物化 学等方面的合力研究，大量的实验结果都支持g a b a 是哺乳动物c n s 的递 质( 叶惟泠，1 9 8 6 ) 。在1 9 7 5 年于美国加州召开的第二届国际g a b a 专题讨 论会上，g a b a 是哺乳动物c n s 的抑制性递质这一观点得到普遍认同 ( s c h m i d t ，1 9 9 1 ；m o d y , e ta l ，1 9 9 2 ) 。 1 1 2 哺乳动物c n s 中g a b a 的分布 g a b a 在哺乳动物中分布的个显著特点是：在脑和脊髓中其含量可达 p t o o l g 水平，而在外周神经组织中其含量甚微或根本没有。在c n s 中，以 黑质和苍白球含量最高，脊髓含量较低，这是因为脊髓的主要抑制性递质被认 为是甘氨酸( g l y e i n c ，g l y ) 。但各区域的数值并不能严格地与它们的功能相吻 合。例如小脑皮层作为一个整体是g a b a 水平最低的区域之一，但据目前 所知，它的五种神经元中有四种( 浦肯野细胞、篮状细胞、星状细胞和高尔基 细胞) 在功能上都是抑制的( o b a t a , 1 9 8 4 ) ，而且以g a b a 为递质。对此，目前 尚无令人信服的解释。有关g a b a 在不同动物c n s 中的区域性分布见表1 f 单 位；u t o o l g ) 。 0 动物 区域 肠鼠狒狒 恒河猴兔大鼠 黑质 9 7 08 5 0 1 0 0 79 6 9 9 6 3 苍白球 9 5 46 4 3 9 6 78 1 7 8 8 5 下丘脑 6 1 95 3 3 7 6 85 7 6 4 4 8 下丘 4 7 03 0 65 0 6 4 7 35 4 9 齿状核 4 3 04 0 9 4 8 0 上丘 4 1 94 9 37 6 7 4 5 9 动眼神经核 4 5 2 壳核 3 6 2 脑桥被盖 3 3 41 8 2 3 3 42 9 54 0 8 尾核 3 - 2 0 纹状体 3 5 82 9 1 丘脑内侧 3 0 04 1 93 5 3 外侧 2 6 8 刖 2 5 0 舌下神经核 3 0 5 海马 2 3 93 5 82 6 72 7 7 外侧膝状体 2 3 0 枕皮层 2 6 8 额皮层 2 1 02 1 02 8 62 6 12 3 9 垤明反层 2 0 9 延髓被盖 2 2 72 7 62 1 12 2 9 下橄榄核 2 2 5 小脑皮层 2 0 31 8 03 0 12 4 8 2 1 4 半卵圆中心 o 3 1 骨髓 1 6 4 灰质+ 白质 灰质 1 9 11 9 2 白质 0 5 7o 9 6 最近几年，随着免疫细胞化学技术( i 咖u n o c y t o c h e m i c a lt e c h i l i q u e ) 的应用， 哺乳动物c n s 中c a b a 能神经元的分布及定量研究得以迅速发展( 吴奇久 等，1 9 9 0 ) 。这类工作不仅能提供g a b a 在特定神经结构中分布的准确部位， 还能使人们了解到该部位的g a b a 能神经元的密度，这为我们进一步详尽分 析g a b a 作用的生理机制创造了有利条件。 兰主壁堕盔兰里塞生兰些笙苎一 1 1 3g a b a 的代谢 o a b a 的结构是h 2 n ( c h 2 ) 3c o o h ，与它代谢密切相关的两个酶分别为 g a d 和g a b a 转氨酶( g a b at r a s a m i n a s e ，g a b a - t ) 。l 临床上许多抗癫瘸药 如丙戊酸钠( s o d i u mv a l p r o a t e ) 、卡巴球林( q a b a e u l i n e ) 、乙醇胺氧硫酸 ( e t h a n o l a m i n e o s u l p h a t e ，e a s ) 、2 n 一戊基乙酰胺( m i l a c e m i d e ) 、 r 乙炔 g a b a ( r - a c e t y l e n i cg a b a ， g a 国等都是通过影响这两个酶的活性，升高脑 内c a b a 含量，从而达到抗惊厥作用( o b a t a ，1 9 8 4 ；叶惟泠，1 9 8 6 ：朱丽霞， 1 9 9 3 ) 。在c n s 中，谷氨酸经g a d 作用脱去位上的羧基形成g a b a ， 该过程需要磷酸毗哆醛( p y r i d o x a l5 p h o s p h a t e ，p l p ) 作为辅酶共同参与，而 g a b a 则又可在g a b a t 的作用下，与q 一酮戊二酸一起形成g l u 和琥珀酸 半醛，后者经脱氢酶催化生成琥珀酸。可见，这些连续反应的总和是使a 酮 戊二酸转变成琥珀酸，这就是所谓“g a b a 支路”，它代表了三羧酸循环中两 种中间产物之间的一种候补途径( r o b e r t s ，1 9 9 2 ) 。至于三羧酸循环的中间产物 到底有多少是通过该支路进行代谢的，有关研究中所获得的数据差异很大。值 得注意的是，g a d 和g a b a t 虽然都存在于细胞内，但其部位不同： g a b a t 主要存在于胞体线粒体部分，而g a d 主要位于树突和胞体触突，此 外，g a b a t 与g a d 的不同之处还在于，它被发现在哺乳动物c n s 以外 的组织( 特别是肝和。骱中亦有相当高的活性，免疫学技术及动力学研究均显示 该酶在外周与在c n s 中不存在特性差异，但突触g a b a 的降解似乎与 g a b a t 关系并不大。一般认为，g a b a 失活与去甲肾上腺素 ( n o r e p r i n e p h r i n e ，n e ) 失活机制相似( t a p i a , 1 9 8 3 ) 。 1 1 4g a b a 的摄取与释放 g a b a 除能通过上述代谢反应与g a b a t 和g a d 结合外，它还能与相 关受体结合或者与载体结合被主动摄取( 吴飞健和陈其才，1 9 9 7 b ) 。哺乳动物 c n s 和脊椎动物视网膜都具备主动摄取g a b a 的能力，而且不仅仅限于神经 末梢，另外还有神经胞体和神经胶质细胞，但神经元胞体和胶质细胞内的 g a b a 仅与脑能量代谢有关，对c a b a 突触抑制功能无明显影响。有人对大 鼠脑片中g a b a 的米氏常数( k m ) 进行了测定，发现k m 为2 2 1 0 一 5 m o l ( o b a t a , 1 9 8 4 ) 。可见，g a b a 的摄取是非常迅速的。近年来，采用分子生 物学技术同源克隆( h o m o l o g yc l o n i n g ) 战略分别克隆了多种中枢递质转运蛋白 ( t r a n s m i t t e rt r a n s p o r t e r s ) ，其中第一个克隆成功的就是g a b a 转运蛋白，它有 1 2 个穿膜区，n 端和c 端均在细胞内，转运每一分子g a b a 的同时伴有2 个n a + 和1 个c l 。入细胞，由于胞外n a + 浓度大于胞内，因此，y a + 进入细胞 是释能过程，供递质回收耗能( 吕宝璋和田英，1 9 9 1 ；朱丽霞，1 9 9 3 ) 。最近 有报道指出，非州爪蟾卵母细胞( x e n o p u s l a e v i so o c y t e ) 中许多氨基酸转运受胞 外氨基酸浓度调节，该调节与n a + 有直接关系， g a b a 在c n s 中是否也存 在这种现象目前还不得而知( 魏继业等，1 9 9 5 ) 。临床许多用于神经系统的药 物如氯丙嚷、去甲丙米嗪等都是通过有效抑制g a b a 摄取，从而调整中枢功 能。 神经末梢释放递质有赖于膜的去极化以及c a 2 + 的进入，这是许多神经递 质释放的基本特征。其中c a 的进入促使了囊泡与突触前膜融合，从而形成 裂孔导致递质释放( t a p i a , 1 9 8 3 ) 。现在通过分子生物学技术已分离纯化了c n s 中的一些囊泡蛋白，如v a m p 、r a b s 、s y n a p s i n s 等，但它们的功能尚未阐 明。g a b a 在神经末梢的释放同样需要膜的去极化及c d + 的进入，不过它的 释放机制似乎并不止一种，可能还与它的合成代谢系统直接相关，因为g a b a 并非专一存在于神经未梢。此外，g a b a 的释放还受到突触前膜g a b a b 受体 的调节，这对g a b a 更为精确地发挥其生理调节功能特别有意义( c r u n e l l ia n d l e r e s c h e 1 9 9 1 ：李淑芬和杨天祝，1 9 9 9 ) 。 1 1 5 g a b a 受体及作用机制 g a b a 为氨基酸类递质，发挥作用的途径是激动突触后膜上能识别并与 之结合的受体，从而达到影响神经元兴奋状态的目的( m o d y , c ta l ，1 9 9 4 ) 。分子 生物学研究表明， g a b a 受体与g l y 、乙酰胆碱( a c e t y l c h o l i n e ，a c h ) 、5 羟 色胺( 5 - h y d r o x y t r y p t a m i n e ，5 h t ) 等递质的受体在结构上有相似性，即由5 个亚基a2 by8 组成，每个亚基的n 端和c 端都在胞外，它们都是同一祖 先基因衍化而来，属于一个超家族( s u p e rf a m i l y ) ( 吕宝璋和田英，1 9 9 1 ；朱 丽霞，1 9 9 3 ) 。但是g a b a 受体包括不同的类型，己知的该类受体就有3 种， 它们所表现出的功能特性也不尽相同。这样，g a b a 与不同受体结合，会产 生不同的调节性影响。更引人关注的是，某些神经元胞体膜上有不同类型的受 体共存，在鸡胚、大鼠、蟾蜍离体背根神经节( d o r s a lr o o tg a n g l i o n ，d r g ) 培养 细胞上均发现有g a b a a 和g a b a b 受体共存的现象，由此可见g a b a 在 c n s 中作用机制的复杂性和多样性。有关不同类型的g a b a 受体及功能特性 如下： 兰! 堑蔓查兰翌塞圭兰些堡苎一 1 1 5 1g a b a 受体该受体的激动剂有异鹅羔胺( m u s c i m o l ， m u s ) 、 ( i s o g a v a c i n e ) 等，其作用可被荷包牡丹碱( b i c u c l l l l i n e ，b i c ) 、印防己 毒索( p i c r o t o x i n ，p i c ) 等拮抗( k r o j s g a a r d l a r s o n ，c t a l ，19 7 7 ；s u d w e e k s a n d t w y m a n 1 9 9 4 ) 。药理学实验表明它与苯二氮草( b e n z o d i a a z e p i n e ，b d z ) 受体相 偶联，又称g a b a b d z 受体，受安定药b d z 和抑制药巴比妥酸盐的调制。 有人甚至提出，它是由g a b a 受体、 b d z 受体、p i c 受体和c l 离子载体 共同组成的一种大分子复合物，统称为g a b a 受体一离子载体复合物( g a b a r e c e p t o r - i r m o p h o r ec o m p l e x ) ( 吴飞健和陈其才，1 9 9 7 b ) 。临床使用的抗惊厥剂 如安定( d i a z e p a n ) 、利眠宁( c m o r d i a z e p o i d e ) 及抗癫痫药丙戊酸钠等，都是与 b d z 受体结合，从而加强g a b a 与其受体的亲和力( 魏继业等，1 9 9 5 ) 。 g a b a a 受体是配体门控氯离子通道，虽然克隆技术揭示该受体有亚基存 在，但适合神经元装配功能性g a b a a 受体的亚基可能组合的数目受到严格限 制( s u d w e e k sa n d t w y m a n ，1 9 9 4 ) 。一般认为，当g a b a a 与g a b a 结合后， 可降低c l 。离子通道阻力，使c l 内流增加，引起后膜超极化，在兴奋性传人 时通过防止膜的去极化而达到突触后抑制作用( b e m a r d , e ta l ，1 9 8 7 ) 。然而也有 人提出，由于c 1 离子的平衡电位接近于膜静息电位，因此g a b a a 受体介导 的抑制性突触主要不是引起膜的超极化，而是分流( s h u n t ) 短路( s h o r t c u t ) 兴奋性 突触后电位，也就是说，c l 离子通道开放造成的低电阻分流短路了另一触突 的突触后电流，从而使后者的突触后电流不能扩散到胞体。在猫外膝体的研究 中已发现了支持这一设想的实验结果( 罗弗荪等，1 9 9 5 ) ，但这一新颖的构思 尚需要更多的实验证据予以支持。 1 i 5 2 g a b a b 受体该受体在8 0 年代初被命名f h i l la n d b o w e r y , 1 9 8 1 ) ， 主要存在于中枢神经元的突触前膜( p r i c e ，e ta l ，1 9 8 4 ，r o b e r t s ，1 9 9 2 ) ，可选择性 地为氯苯氨丁酸( b a c l o f e n ，b a c ) 所激活，为p h a c l o f e n 所拮抗( 魏继业等，1 9 9 5 ) 。 生化及电生理学证据均支持它有亚型存在，但目前尚未克隆出它的亚型。与 g a b a a 受体不同，g a b a b 受体不受b i c 、p i e 、b d z 和巴比妥的影响，但低 浓度三硝基甲苯和鸟甘酸可降低它的亲和力。有关实验都支持它与g 蛋白 ( g u a n i n en u c l e o t i d eb i n d i n gp r o t e i n ，g - p r o t e i n ) 相偶联。b a c 与它结合，可增强 膜的去极化过程，阻遏c a ”离子通过，表现出突触前抑制，在功能上与神经 递质的释放和环核甘酸系统有关( t a y l o r , e ta l ，1 9 9 6 ) 。在新皮层、海马、丘脑等 脑区，刺激兴奋性传人通路，可先后产生一系列突触后电位变化。其中，早抑 制性突触后电位( e a r l yi n h i b i t o r yp o s t s y n a p t i cp o t e n t i a l ，e i p s p ) 被认为是 g a b a a 受体激活以后c i 电流引起( s t e p h e i l s o n ， 1 9 8 8 ) ，晚抑制性突触后电位 o a t e ri n h i b i t o r yp o s t s y n a p t i cp o t e n t i a l ，l i p s p ) 贝j j 被认为是g a b a b 受体引发，它 是通过o 蛋白直接使k + 通道开放所致( n i c o l l ，c t a l ，1 9 8 8 ；d a v i e s ，e ta l ，1 9 9 1 ； 高东明和孙德玉，1 9 9 5 ) ，其潜伏期和时程均较e i p s p 长。在自然状态下，o a b a b 受体介导的长时程i p s p 是“去失活”( d e i n a c t i v a t e d ) 低阈值钙通道的最佳前提， 因为低阐值钙通道是一种电压和时间双重依赖性的离子通道，只有当膜处于较 长时间的超极化状态它才去失活，然后被新的去极化所激活。近年来发现 g a b a b 受体活动具有降低体温、促进脂肪产热、降低血压、增强胃运动、抑 制记忆的巩固等许多作用，有关机制还需要进一步研究。 1 1 5 3g a b a c 受体它是近年来发现的一种新型g a b a 受体，对b i c 和b a c 均不敏感( 魏继业等，1 9 9 5 ) 。有关它在神经元上的反应特性直到较近 才有报道，如对存在于视网膜细胞上的g a b a c 受体的专门研究( f e i g e n s p a n , e t a 1 1 9 9 3 ；q i a na n dd o w l i n g ，1 9 9 3 ) 。然而，有关这类受体在c n s 中的分布和作 用，在