持续去极化诱导背根神经节神经元间ATP-P2Y系统依赖的钙振荡扩布

【作者】 曾燕； 施静；

【机构】 华中科技大学同济医学院神经生物学系；

【摘要】 虽然神经元之间最主要的通讯方式是化学突触,但是电突触和非突触性化学传递也占据着重要地位。可在背根神经节(dosal root ganglion,DRG)内的初级神经元之间因为卫星细胞的分隔,即缺少化学突触也无电突触,而大量的研究发现却表明节内的神经细胞间能相互影响,即刺激诱导一个神经细胞兴奋,另一个邻近的细胞也被动发生兴奋性改变,这种现象被命名为“交叉兴奋”(cross excitation),而产生这种现象的机制还只是在猜测之中。以视神经节为材料的研究又发现,节内神经细胞兴奋释放的活性物质通过它相应的受体能诱导细胞间通讯,然而对这种胞间通讯模式机制的确定,以及在其他节内神经细胞间寻找更多的支持显得非常必要。在本研究中,我们在培养的 DRG 神经元间发现了一个由 ATP 介导的非突触性化学传递模式。单个 DRG 神经元持续去极化激起这个细胞的胞内钙振荡性升高,持续性的钠离子内流,以及接下来细胞体的 ATP 释放并向周围扩散,最终诱发邻近未刺激被动细胞内规则的钙振荡。钙振荡和钠离子内流均能被 TTX 抑制,但不受细胞外钙离子浓度的影响,且在无钙溶液中仍能发生,表明钠离子内流介导的细胞膜去极化以及胞内钙释放是钙振荡产生的原因。进一步研究发现,钙振荡产生的源在 IP3受体引起的内质网钙库的钙释放,而不由 ryanodine 受体介导。采用 ATP 实时成像跟踪了 ATP 的释放和扩做,且 ATP 水解酶彻底瓦解钙振荡扩散,说明神经激活释放了化学物质 ATP,它们在 DRG 神经元间担当着传递信使。我们又发现非选择性 P2Y 受体抑制剂苏拉明、PLC 抑制剂 U73122、以及 IP3受体拮抗剂 2-APB 能抑制钙振荡传播,这就表明了介导 ATP 传播作用的受体途径。为了更充分地描述 ATP 在这一现象中的作用, 外源性 ATP 被应用到 DRG 细胞培养中,发现不同浓度的 ATP 通过 P2Y 受体在 DRG 神经元不是引起一过性钙升高,就是诱发钙振荡,10～100μM 的 ATP 激起一过性钙升高,100～250μM 的 ATP 诱发钙振荡。因此,根据这些数据,我们结持续去极化刺激引起细胞内钙振荡性释放和 ATP 释放,胞内钙升高是 ATP 释放的先决条件,接着释放的 ATP 通过它的代谢性受体引发了下一个细胞的钙振荡,完成它的传播作用。这是一种特殊的通讯形式,可能是 DRG 神经元间电兴奋性胞间传递的分子基础。更多还原