突触后细胞电活动对神经肌肉接点发育的作用

本文报道分离发育一天(20期左右)的爪蟾胚胎神经管与周围的肌肉细胞,培养一天后用全细胞箝位技术可在大部分与神经突接触的肌细胞上记录到微终板电位(MEPP)样电活动。此电活动是由胆碱能神经元自发释放ACh所致。给予肌肉细胞重复刺激,引起肌细胞大幅度的去极化后,MEPP样电活动的幅度和频率均发生明显的增加。此种增强效应长时间持续,表明接点后肌肉细胞电活动能促使神经肌肉接点的发育。单通道记录表明:此时突触后ACh受体通道的特性无明显变化,提示这种电活动增强作用的机制可能是由于突触前膜的变化。     

脑源性神经营养因子保护GdCl_3对神经元与星形胶质细胞共培养体系中的毒性作用

星形胶质细胞和神经元之间的相互作用对于神经元的生长及调节过程十分重要.脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)是脑内广泛分布的一类神经营养因子,除神经元分泌外,星形胶质细胞分泌BDNF功能在神经细胞损伤和神经退行性病变过程起重要作用.本实验之前的研究表明,Gd引起的神经元死亡伴随线粒体功能的损伤,如线粒体呼吸链功能障碍,ATP的合成量的减少和线粒体膜电位的降低.同时细胞内ROS水平的升高.抑制细胞氧化应激水平能够降低Gd暴露后神经元的死亡.神经元产生BDNF功能的影响可能和ROS介导的细胞毒性有密切的关系.因此,Gd对神经元分泌BDNF功能的影响可能是其导致神经毒性的又一因素,本实验研究了Gd对单独培养的神经元以及神经元与星形胶质细胞共培养体系的作用.通过测定细胞上清乳酸脱氢酶(LDH)的活性和观察PI阳性染色的细胞数目来分析细胞死亡率.结果表明,单独培养的神经元暴露GdCl3 12h后,细胞上清LDH的活力显著增加(约40%).但是,与星形胶质细胞共培养或者单独培养的星形胶质细胞暴露于GdCl3后并没有LDH的显著增加.BDNF能够降低Gd导致的细胞上清LDH的升高.同时,单独培养的神经元暴露于GdCl3后,PI阳性染色的细胞数目明显增多.与星形胶质细胞共培养或者BDNF的干预均能够降低Gd导致的PI阳性染色数目的增加.因此,Gd引起的神经元死亡和其对细胞产生BDNF功能的影响有关系,星形胶质细胞能够够减轻Gd对神经元的毒性作用.用DCFH-DA标记细胞内ROS,用激光共聚焦显微镜(CLSM)观察不同细胞用GdCl3孵育后细胞内ROS荧光强度.结果提示,用20μM的GdCl3孵育不同细胞12h后,单独培养的神经元细胞内ROS水平显著升高.但是与星形胶质细胞共培养或者BDNF处理的神经元,ROS水平并没有明显的升高.因此,与星形胶质细胞共培养或者BDNF的干预能够降低Gd引起的神经元的死亡.BDNF能够降低Gd诱导的神经元ROS水平的升高以及细胞的死亡.因此,对细胞产生BDNF功能的影响可能是Gd导致神经元细胞毒性的主要因素之一.实验结果显示,GdCl3孵育单独培养的神经元不同时间后,BDNF mRNA和蛋白表达随着GdCl3孵育时间的延长而降低.当GdCl3孵育时间达到12h时,表达量降低了约25%.当GdCl3孵育时间达到24h时,对BDNF表达的影响进一步加强.但与单独培养的神经元相比,当神经元与星形胶质共培养时,20μM的GdCl3孵育细胞并没有引起BDNF表达的明显降低.因此,星形胶质细胞能够通过调节BDNF的表达对神经元的损伤起到保护作用,神经元中BDNF水平的维持可能来源于直接星形胶质细胞分泌的BDNF,或者由外源性BDNF诱导了神经元中BDNF的表达.我们提出了一种可能的分子机制,将有助于理解钆化合物对神经细胞的毒理作用.     

微纳电极阵列检测丘脑底核电刺激引起的纹状体神经元活动变化

丘脑底核(STN)深部脑刺激(DBS)已成为帕金森病的重要外科治疗手段,然而其确切的作用机理尚不明确.本研究采用微机电系统(MEMS)技术制备了一种16通道植入式微电极阵列(MEA),在MEA表面修饰了铂黑-还原氧化石墨烯-Nafion膜(Pt/RGO/Nafion)纳米材料,用于同步检测麻醉大鼠脑内纹状体神经元在STN电刺激前后多巴胺(DA)含量和动作电位(Spike)发放变化.STN-DBS结果表明,电刺激20 s后,DA含量开始升高,最高达1.72 μmol/L,较高浓度状态保持约50 s后回落至正常水平.与此同时, 检测到在DA上升阶段中间神经元Spike发放活动增强,在保持高于DA正常浓度水平阶段,中等多棘神经元(MSNs)放电频率增加.本研究制备的微电极阵列传感器能够实现脑内多巴胺和电生理的原位实时检测,有望成为神经信息检测的有力工具.     

脑死亡过程中谷氨酸与场电位的同步检测微电极阵列研究

高浓度胞外K+会引起神经元的去极化、谷氨酸释放、甚至细胞死亡。为研究高浓度K+对在体神经元的影响,采用微机电系统( MEMS)方法制作了一种植入式微电极阵列( MEA),其上包含形状、位置固定的电化学(50伊150μm)和电生理(直径为15μm)检测位点,可同时进行脑内神经递质谷氨酸、局部场电位信号( LFP)双模检测。将这种MEA植入到大鼠纹状体后,给大鼠皮层施加高浓度K+刺激,结果表明,高钾刺激增加了纹状体内谷氨酸浓度,同时抑制了神经电生理活动。这是首次采用双模MEA研究神经元在体死亡过程,结果验证了双模微电极阵列在体检测的可行性,可用于研究脑内神经电化学、电生理的时空关系。     

高氯酸镱对大鼠背根神经元细胞毒性及膜上钾通道的影响

研究了高氯酸镱(Yb(ClO4)3)诱导大鼠背根神经(DRG)元凋亡、引起胞内钙离子浓度变化以及对膜上钾离子通道的影响.急性分离大鼠DRG细胞,用不同浓度的Yb(ClO4)3处理DRG细胞24和96h,采用流式细胞仪和激光共聚焦法,检测细胞的凋亡和细胞内钙离子荧光强度的变化.利用全细胞膜片钳法,记录Yb(ClO4)3对细胞膜上不同钾通道电流的影响.结果表明,10,100,1000μmol/L Yb(ClO4)3处理DRG神经元24h,细胞基本不表现凋亡;处理96h,细胞出现明显的凋亡(P0.05～0.01),尤其是1000μmol/L Yb(ClO4)3,凋亡率达到了(55.23±3.76)%(P0.01).经Yb(ClO4)3孵育的DRG神经元胞内的Ca2+的荧光强度显著增大;Yb(ClO4)3抑制背根神经节纤维和神经元突起的生长.Yb(ClO4)3抑制DRG神经元膜上的钾电流,胞内和胞外的Yb(ClO4)3作用钾通道的部位不同.细胞外液中的Yb(ClO4)3不同程度地阻断了瞬间外向钾电流IA,对延迟整流钾电流几乎没影响;往电极内液中加入同样浓度的Yb(ClO4)3对IA影响很小,却特异性地阻断了延迟整流钾电流IK.10μmol/L Yb(ClO4)3使IA的激活和失活过程都显著右移,延长了瞬间外向钾电流达到峰值的时间和快速失活时间常数,增加神经元的兴奋性.     

多溴二苯醚对体外培养海马神经元生长的影响

多溴二苯醚(PBDE)是一种普遍存在的持久性环境污染物, 对其毒效应的研究工作已引起广泛关注. 然而, PBDE神经毒性的研究工作仍处于起步阶段, 相关报道不多. 以原代培养的大鼠海马神经元暴露于商品用的十溴代PBDE(deca-BDE), 借助激光共聚焦显微镜采图, 考察了PBDE对神经元生长发育的影响. 15 μmol/L deca-BDE暴露明显抑制了神经元突起的生长, 包括突起长度和分叉均显著性地降低, 神经元突触的形成和发育成熟也受到了明显的抑制. 以上结果有力证明了PBDE对体外培养神经元具有明显的神经毒作用.     

猫视皮层复杂细胞感受野结构的动态特性

本文研究了猫脑17区和18区内复杂细胞发放野(DF)的动态特性。DF内不同区域兴奋的顺序表明,潜伏期分布具有同心圆形式。DF的结构与刺激的运动速度密切相关。有一些细胞具有由两个或三个相邻区域组成的DF,能分别反应相反的运动方向。     

AChE抑制剂类抗AD药物的研究进展

阿尔茨海默病(AD)是常见的一种神经退行性疾病,胆碱能神经传递缺陷是该病的主要病因。AD可以通过使用能抑制乙酰胆碱酯酶(AchE)的制剂来治疗。抑制乙酰胆碱酯酶的关键作用一是增强AD患者的胆碱在大脑中的运输,二是减少患者大脑中β-样淀粉蛋白的聚集和神经纤维的形成。目前对AChE抑制剂的研究主要集中在他克林、多奈哌齐、加兰他敏、石杉碱甲等已有药物及其衍生物,以及天然产物(尤其是植物、微生物来源的)及其衍生物。     

“足三里”-脊髓背角-孤束核的机能联系

在戊巴比妥钠麻醉的大鼠上,应用电刺激足三里穴(ZSL)和孤束核(SN)及腰髓背角Ⅲ—V板层微电极细胞内记录技术。发现并鉴定了57个对ZSL和SN电刺激均有反应的脊髓神经元。其中34个可被SN逆向激动,其余对SN发生突触反应。所有神经元对ZSL刺激均发生顺向反应,LTM型和WDR神经元约各占一半。结果提示:(1)同一个脊髓背角神经元可接受来自ZSL的躯体传入信息,并将其传递给内脏感觉核团——SN;(2)脊髓背角神经元也可接受SN的下行神经支配;(3)躯体传入与内脏传入两种信息可在脊髓背角神经元或SN内汇聚和整合。     

阿尔茨海默症病理机制中的金属代谢和金属药物

随着人口老龄化进程的发展,阿尔茨海默症(AD)已成为威胁中国和世界人口健康和经济的重大疾病.本文综述了近年来AD病理的分子机制的新进展,分析了其中金属代谢的意义.研究发现,在AD进程中,围绕淀粉样斑块(AP)和神经缠绕斑(NFT)的形成,多因素相互联系并发挥作用,这些主要因素包括金属内稳态、胰岛素抵抗、神经炎症、线粒体和血脑屏障改变等.与AD病理过程密切相关的主要蛋白质均参与了金属元素的生理代谢过程,而细胞金属离子的内稳态失衡加剧了AD病理的恶化.金属药物在AD诊断和治疗中可能具有以下的发展潜力:(1)AD早期诊断探针;(2)调节金属内稳态的配体和/或微量元素补充;(3)抗糖尿病金属配合物;(4)神经元和血脑屏障(BBB)保护金属药物.     

磁芯负载离子液体凝胶微球的制备、表征及在固定化细胞技术中的应用

选取具有良好生物相容性的壳聚糖(CS)包覆四氧化三铁纳米粒子(Fe₃O₄/CS)作为磁响应材料, 制备了磁芯负载1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF₆)凝胶微球; 对Fe₃O₄/CS及磁芯负载离子液体凝胶微球的组成、 结构、 微观形貌和磁性能进行了表征; 将其应用于固定化细胞技术, 在产紫青霉细胞全细胞生物催化甘草酸(GL)合成单葡萄糖醛酸基甘草次酸(GAMG)体系中, 实现了对全细胞生物催化剂和离子液体的快速回收和重复利用. 实验结果表明, 壳聚糖成功包裹Fe₃O₄纳米粒子; Fe₃O₄/CS均匀分布在凝胶微球内部, 并显示出良好的磁性能; 与凝胶微球固定化细胞催化体系相比, 磁芯负载[BMIM]PF₆凝胶微球固定化细胞催化体系中GAMG的产率提高了13.8%; 重复利用实验结果表明, 磁芯负载[BMIM]PF₆凝胶微球固定化产紫青霉细胞在外加磁场的作用下, 易于快速回收, 并且循环再利用9次后相对活性仍保留59.2%.     

全细胞的核酸适配体筛选的研究进展

核酸适配体(aptamer)是从人工合成的随机单链DNA(ssDNA)或RNA文库中筛选得到的,能够高亲和力、高特异性地与靶标结合的ssDNA或RNA。核酸适配体的靶标范围广,可包括小分子、蛋白质、细胞、微生物等多种靶标。其中以细胞为靶标的适配体在生物感应、分子成像、医学诊断、药物传输和疾病治疗等领域有很大的应用潜能。但全细胞的核酸适配体筛选过程复杂,筛选难度大,筛选的适配体性能不佳是导致目前可用的适配体非常有限的主要原因。由于细胞表面蛋白质在提取纯化过程中分子结构和形态会发生改变,故以膜表面蛋白质为靶标筛选的适配体很难应用于识别整体细胞。以全细胞为靶标的核酸适配体筛选则不需要准确了解细胞表面的分子结构,筛选过程中可保持细胞的天然状态,以全细胞为靶标筛选出的核酸适配体有望直接用于全细胞识别。本文总结了2008~2015年全细胞的核酸适配体筛选的研究进展,介绍了靶细胞的分类、核酸库的设计、筛选条件和方法以及核酸适配体的亲和力表征方法等。并列出全细胞靶标的核酸适配体序列。     

山莨菪碱的化学研究

从唐古特山莨菪[Anisodus tanduticus (Maxim)Pascher]植物中分离出来的山莨菪碱具有胆碱能神经阻滞作用,可用于治疗急性微循环障碍性疾病,经化学研究证明山莨菪碱即为已知的6S羟基天仙子胺.     

尾壳核的12.5kD蛋白-黑质DA能神经元诱向因子

本文研究新生大鼠尾壳核提取液(CPe)对黑质DA能神经元的效应。MTT微量自动比色检测含CPe培养24h,48h黑质神经元的OD值,与无CPe培养的对照组相比较,其差异分别为P<0.05和P<0.05。用预先经RITC逆行标记的黑质DA能神经元,从电泳CPe凝胶蛋白带中钓出12.5kD蛋白带,而这些神经元对DA单抗免疫组化染色呈阳性反应。含12.5kD凝胶条与黑质脑组织块近距离培养7天,显示细胞突起定向地朝12.5kD凝胶条方向生长,这类突起对DA单抗免疫组化染色呈阳性反应。这些结果表明,CPe中12.5kD蛋白分子具有维持和促进黑质DA能神经元的存活和突起定向生长的生物效应。因此将12.5kD蛋白分子命名为DA能神经元诱向因子(DNTF)。     

Ⅱ型糖尿病大鼠神经视网膜组织中差异蛋白质分析

以高脂饮食联合小剂量链脲菌素(Streptozotocin, STZ ) 注射方法诱导大鼠II型糖尿病 (T2DM) 模型为研究对象, 采用比较蛋白质组学技术鉴定和分析早期糖尿病神经视网膜差异表达蛋白.通过联用液氮内研磨、冰浴超声、高速离心提取全蛋白技术,提取每只大鼠神经视网膜全蛋白质总量约900 μg.采用双向凝胶电泳(2-DE) 分离技术,获得2500个以上可辩认的蛋白质斑点.通过蛋白质组学比对技术筛选出糖尿病状态下神经视网膜差异表达蛋白,用基质辅助激光解吸电离飞行时间串联质谱 (MALDI-TOF- MS/MS) 和肽质量指纹图谱 (PMF) 鉴定出20个差异蛋白点.按照Gene Ontology (GO)分类体系,对差异蛋白归类分析,揭示其亚细胞定位和分子功能.应用Pathway Studio软件对差异表达蛋白的生物学意义进行分析,认为凋亡是早期糖尿病视网膜病变(Diabetic retinopathy,DR) 重要的细胞事件;AnnexinΙ、CRYAB、mtHsp70蛋白是与病理过程相关的关键蛋白,对研究DR致病机制有重要意义.     

新型微渗析取样-电化学检测技术用于内源性神经毒素对胆碱能系统损伤的研究

乙酰胆碱(ACh)系统是调节神经功能的重要系统,其神经元在颅内分布广泛,ACh系统参与了机体内众多的生理功能,且与神经系统性疾病,如帕金森氏病(PD)等有关.作为胆碱能系统中两个主要的神经递质ACh和Ch,其含量的异常变化与中枢神经系统功能的改变有着密切的关系~([1]),因此实现ACh和Ch的同时检测对神经系统性疾病的病理学研究具有重要意义.     

氧化石墨烯可调节多巴胺神经元分化

<正>中科院上海生命科学研究院健康科学研究所乐卫东小组发现,纳米材料氧化石墨烯在胚胎干细胞向多巴胺神经元分化过程中可发挥重要作用。相关研究日前发表于《纳米医学》。中脑多巴胺能神经元的退行性死亡是帕金森氏症的最显著特征,通过干细胞诱导多巴胺神经元分化并进行细胞移植治疗已经成为潜在的帕金森氏症治疗方法。然而,学界对于胚胎干细胞向多巴胺神     

水蛭中枢神经元节段再支配的方位识别与低阻贯通调节

本文以中华宽体金线蛭和欧洲医蛭作为体节动物模型,研究感觉与运动神经元再支配体表确定区如何识别方位。当一段游离体壁管被旋转后,机械性感受细胞与耸环运动细胞以3.8—8.4μm/h修复再支配区。神经节双侧成对同名神经元对称修复;感觉与运动不同功能神经元同步修复。水蛭的神经元与胶质细胞各自及相互间均有缝隙连接,故提出由低阻贯通方式调节神经系统修复。对异种移植体壁再支配实验中神经元末梢对靶识别与连接先于免疫识别与排斥出现。     

谷氨酸和γ-氨基丁酸对爪蟾胚胎神经肌肉接点乙酰胆碱自发释放的作用

在培养的爪蟾胚胎神经肌肉细胞的接点上,探测到由于神经末梢自发释放乙酰胆碱(Ach)而在肌细胞上造成的微终板电流(MEPC)活动,灌流10μmol/L谷氨酸后,这种活动的频率和幅度都有明显的增加,去除谷氨酸后,这种效应仍能保持相当长时间,我们将这一现象称为长时程易化作用,与谷氨酸相反,20μmol/L的γ-氨基丁酸(GABA)对这一电活动的频率和幅度均有明显的抑制作用,去除GABA后,这一电活动反而比加药前更活跃,呈现出一种后增强作用(post potentiation),局部施加药物证明谷氨酸的作用部位在接头,而GABA的作用部位在神经元胞体。     

用高度取向石墨烯/聚乳酸(Gr/PLLA)复合超细纤维构建神经导管

制备了一种高度取向的石墨烯(Gr)/聚乳酸(PLLA)复合超细纤维,并构建了神经导管,研究了Gr/PLLA促进神经细胞生长与分化的协同诱导作用.研究结果表明,Gr/PLLA具有较好的纤维形貌与取向度;Gr的引入提高了纤维的热性能及力学性能;Gr加入量(≤1%)的增加及纤维取向度的提高使雪旺细胞(SCs)的黏附数量及伸展比例均呈增加趋势;Gr/PLLA纤维可促进SCs的增殖,雪旺细胞在96 h时达到最佳生长状态,表明Gr/PLLA纤维具有较好的细胞相容性.基于细胞形貌及轴突数量统计发现,Gr/PLLA纤维也能促进大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤(PC12细胞)的神经分化.直径为2 mm的Gr/PLLA纤维导管具有较好的纤维取向度和抗压能力,能促进细胞沿管轴方向取向生长.