锌离子在神经元突触传递中的抗凋亡作用及机制研究

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在神经发育过程中,未与突触后神经元产生有效突触联系的细胞发生选择性凋亡,这对建立特异性突触传递起到重要作用。而建立了正常突触传递的神经元,其抗凋亡能力增强,其内在机制尚未完全阐明。本组前期研究证实谷氨酸锌能神经元突触传递释放的锌促进了tau蛋白磷酸化,后者是阿尔茨海默病(AD)的特征性病变神经元纤维缠结的主要成分。而tau蛋白过度磷酸化的细胞的抗凋亡能力增强。已知锌离子缺乏可导致细胞凋亡,突触传递中释放的锌是否介导了谷氨酸锌能神经元突触活性的抗凋亡作用及其内在机制亟待研究证实。  目的:  探讨锌离子在谷氨酸锌能神经元突触传递抗凋亡中发挥的作用,并研究其机制。  材料和方法:  1.急性脑片培养模型。选用SD大鼠,分离海马进行脑片培养。给予ZnSO4预孵育,再给凋亡诱导剂STP(1μM)处理3小时;或给予锌离子螯合剂Ca-EDTA(1mM)孵育半小时后,Bic(50μM)/4-AP(250μM)处理2.5小时,同时使用STP处理(3小时)。培养结束后,收集人工脑脊液,用LDH检测脑片活性变化。收集脑片匀浆,用免疫印迹法检测凋亡相关蛋白表达变化。  2.原代海马神经元培养模型。采用孕18天胎鼠,分离海马进行原代神经元培养。给予锌离子螯合剂Ca-EDTA(1mM)预处理半小时,Bic(50μM)/4-AP2(50μM)处理16小时,STP(100nM)处理24小时。收集培养基,用LDH检测细胞活性变化。收集或固定细胞,用免疫印迹法和细胞免疫荧光检测凋亡相关蛋白的表达和分布变化。  结果:  在培养的大鼠海马脑片中,1μM的STP使脑片活性明显下降,凋亡相关蛋白Caspase-3,PARP,Cytc的检测提示细胞发生凋亡,同时给予外源性锌离子50μM和200μM可逆转STP导致的细胞活性下降。预先用Bic/4-AP处理海马脑片以增加突触活性,可使STP导致的细胞毒性减弱,Caspase-3及其底物PARP的剪切减少,提示凋亡抑制。但若事先给予胞外锌离子螯合剂 Ca-EDTA螯合突触传递时所释放的锌离子,则Bic/4-AP的抗凋亡作用消失。在培养的海马原代神经元重复以上实验得到同样的结果。  结论:  谷氨酸锌能神经元突触传递增强可以提高神经元对凋亡的抵抗能力,这一作用是突触传递释放的锌离子所介导的。
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