花生四烯酸压抑大鼠下丘神经元的GABA能突触传递

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背景:花生四烯酸(arachidonicacid,AA)是在生物系统包括大脑中的最重要的脂肪酸之一,它可以作为生物活性物质如前列腺素(PGs),白三烯(LTs)和凝血恶烷(TXS)的前体。研究表明,花生四烯酸及其代谢物几乎对所有已知的离子通道及受体起作用。脊椎动物和无脊椎动物神经系统中花生四烯酸在细胞内和细胞间的信号转导发挥重要的作用。另外,在许多神经疾病中花生四烯酸的浓度都会发生变化,花生四烯酸及其代谢物对大脑中细胞损伤有显著的作用。因此,高度受控的花生四烯酸是正常神经系统的功能必不可少,而过量的花生四烯酸可作为致病物质。   在哺乳动物的中枢神经系统中,GABA能突触传递是最重要的抑制性来源,参与突触可塑性、神经发育、信息传递等各种功能。去抑制会导致兴奋性升高,许多神经疾病都发现GABA能抑制的下调,同时还有多不饱和脂肪酸浓度的改变,虽然之前有花生四烯酸与GABA受体的相关研究,但在听觉系统中缺乏花生四烯酸对GABA能突触传递的研究,本文旨在培养的大鼠下丘神经元上探讨花生四烯酸对GABA能突触后电流的作用和可能的机制。   方法:本研究采用传统的全细胞膜片钳的方法记录在原代培养大鼠下丘神经元上,研究存在和不存在花生四烯酸的情况下GABA能突触电流的变化情况,探讨了可能的机制。花生四烯酸等药品是通过一种称为“Y管”的快速给药系统加到细胞周围。   结果:(1)花生四烯酸可以浓度依赖的抑制GABA能sIPSC的幅度和频率,IC50分别是30.60025和20.3245μM。(2)20μM的花生四烯酸显著抑制GABA能sIPSC的频率和幅度,说明对GABA能抑制性突触传递有影响,不能说明其作用位点是突触前还是突触后。(3)20μM的花生四烯酸显著抑制GABA能mIPSC的频率和幅度,说明花生四烯酸的作用既存在突触前的机制(对递质的释放有作用),又有突触后的机制(对突触后的受体有作用)。(4)花生四烯酸对GABA能sIPSC的压抑不依赖突触前的动作电位。(5)花生四烯酸不影响GABA能sIPSC的反转电位,即没有改变GABA受体的离子选择性,不过花生四烯酸对sIPSC的抑制作用依赖于膜电位。(6)花生四烯酸对GABA受体通道的激活和失活有轻微的延迟作用,说明花生四烯酸对GABA受体通道打开时间有延迟作用,电荷转移减少表明这种延迟相对于对花生四烯酸对突触前递质释放和突触后受体的作用影响甚小,花生四烯酸还是抑制GABA能突触传递。   结论:本研究的结果表明,花生四烯酸浓度依赖地抑制GABA能突触后电流的频率和幅度,这种压抑既有突触前的作用,影响递质的释放;也有突触后的作用,对GABA受体有作用,但是不影响受体的离子选择性,只影响其动力学,作用具有电压依赖性。这可能因为花生四烯酸对受体周围的膜脂质环境的作用。这种压抑不依赖于突触前的动作电位。本研究提示脑内花生四烯酸释放增加导致GABA能突触传递抑制,使兴奋与抑制失衡,可能是许多神经疾病产生的机制之一。
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