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钙通透型AMPA受体以及NMDA受体是鲫鱼视网膜H1型水平细胞上表达的两类钙离子高通透性的谷氨酸受体。
本实验室已通过Fura-2荧光钙成像技术发现,在鲫鱼视网膜H1型水平细胞上钙通透型AMPA受体与钙不通透型AMPA受体共存。但是,这两种AMPA受体亚型的生理功能仍有待进一步地研究。本工作通过全细胞膜片钳技术考察了这两类AMPA受体亚型对介导谷氨酸电流的贡献以及内源性神经调质--锌离子对二者的调控作用。在分离的H1型水平细胞上,利用钙通透型AMPA受体的特异性拮抗剂(l-naphthyl acctyl spermine,NAS)以及钙不通透型AMPA受体的选择性阻断剂(pentobarbital,PB)来区别由这两类AMPA受体亚型分别介导的的谷氨酸反应。施加100μM的NAS可抑制绝大部分的谷氨酸(3 mM)电流(约为70%-80%),而剩余的对NAS不敏感的电流成分可以被100μM的PB完全阻断。此外,锌离子对钙通透型AMPA受体所介导的电流具有双向调节的作用:低浓度的锌离子(≤10μM)可增强该电流;而高浓度的锌离子(≥100μM)抑制该电流,并且这种抑制作用呈现浓度依赖的特性。但是,锌离子(10μM和1 mM)对钙不通透型AMPA受体电流没有影响。这些结果表明,视网膜H1型水平细胞上的钙通透型AMPA受体介导了大部分的谷氨酸反应,并且锌离子对其具有双向调控作用。然而,锌离子的这一双向调控作用并不改变钙通透型AMPA受体对谷氨酸的亲和力。此外,低浓度锌离子对钙通透型AMPA受体的增强作用与该受体上的cyclothiazide(CTZ,AMPA受体失敏的阻断剂)结合位点有关;而高浓度锌离子对钙通透型AMPA受体的抑制作用受胞外钙离子浓度的影响:在无钙(0 mM)的Ringer氏液中,锌离子的抑制作用被削弱甚至阻断,在高钙(20 mM)的Ringer氏液中,锌离子的抑制作用得以增强。
近来,在鲫鱼视网膜水平细胞上还发现了另一种钙离子高通透性的谷氨酸受体,即NMDA受体的存在,但这种受体在水平细胞上的功能并不十分明确。在人的视网膜Müller细胞中,激活NMDA受体可抑制内向整流钾通道电流。因此,本论文的部分工作初步考察了在视网膜H1型水平细胞上激活NMDA受体是否同样能够调节水平细胞上的内向整流钾通道。在全细胞模式下,通过施加-120 mV到0 mV的电压刺激在H1型水平细胞上记录内向整流钾通道的电流。在无镁离子的Ringer氏液中,施加100μM NMDA(同时施加100μM的glycine)后,该钾电流受到明显的抑制。这一结果提示,在分离的H1型水平细胞上NMDA受体的激活可以抑制内向整流钾通道的活性。
综上所述,钙通透型AMPA受体和NMDA受体均为钙离子高通透特性的谷氨酸受体,本工作集中研究了这两类受体在鲫鱼视网膜H1型水平细胞上的生理功能和调控特性。研究结果表明:(1)钙通透型AMPA受体相对于钙不通透型AMPA受体而言,介导了H1型水平细胞上绝大部分的谷氨酸反应;(2)锌离子可双向调节钙通透型AMPA受体,但对钙不通透型AMPA受体没有影响;(3)低浓度锌离子的增强作用与AMPA受体上CTZ结合位点有关,而高浓度锌离子的抑制作用与胞外的钙离子浓度有关;(4)NMDA受体的激活可抑制水平细胞上的内向整流钾通道电流。这些结果提示,钙通透型谷氨酸受体(钙通透型AMPA受体和NMDA受体)对调控视网膜水平细胞在外网状层中的活动起到了重要的作用。