神经所近期连发三篇文章

　　

中国科学院神经科学研究所成立于1999年。主要致力于神经科学基础研究的各个领域，包括分子、细胞和发育神经生物学、系统和计算神经科学、以及认知和行为神经科学。研究所的宗旨是建立一个现代化研究所的机制，提供一个有助于严谨科研工作，高效科研产出，良性科研合作的环境，实现以业绩为准的激励和资助评估系统，以及为研究生和博士后提供高质量的专业训练。近期神经所接连发表了几项研究成果。

神经元轴突发育的新成果

2009年8月26日，《美国科学院院刊》（PNAS）在线发表了神经科学研究所周嘉伟研究组的最新研究成果 - “MSC p43 Required for Axonal Development in Motor Neurons”，这项工作主要是由该研究组的朱孝东、刘洋、尹延青等人共同完成。

人和动物肢体运动的控制离不开脊髓运动神经元的参与，但是目前对于脊髓运动神经元发育的分子机制并未完全了解。研究发现，蛋白翻译合成过程所需的氨基酰tRNA合成酶复合物的一个辅助因子MSC p43在脊髓运动神经元轴突发育过程中发挥了关键作用。MSC p43蛋白与神经中间丝蛋白neurofilament（一类神经元特异的细胞骨架蛋白）的轻链NF-L之间存在直接相互作用: MSC p43基因敲除后，小鼠神经元neurofilament 的组装发生明显障碍，脊髓运动神经元轴突发育显著迟缓，在整体动物行为上表现为运动能力的下降，表明MSC p43蛋白对轴突发育必不可少。进一步观察发现，MSC p43蛋白参与神经元轴突发育过程中所必需的neurofilament蛋白磷酸化正常水平的维持。这些发现揭示了MSC p43在神经系统的新功能，有助于理解轴突发育及其调节过程，同时，p43缺失所致功能异常可帮助进一步研究脊髓运动神经元轴突退行性病变的分子机理。


解析动作电位爆发和传播的机制

2009年7月26日， Nature Neuroscience 发表了神经科学研究所舒友生研究组胡文钦等的研究论文“钠通道亚型Nav1.6和Nav1.2在动作电位爆发和反向传播中的不同贡献”。该论文被选为封面故事。同期的“News and Views”还发表了斯坦福大学Dulla和Huguenard教授对该论文的重点介绍。

该研究论文试图回答神经科学领域的一个基本问题：动作电位的产生和传播的机制是什么？传统观点认为，动作电位在神经元轴突始段（AIS）爆发是由于该部位分布有高密度的Na+通道。在皮层锥体神经元的AIS上，近端和远端都存在高密度的Na+通道，但是动作电位却偏向性地在AIS远端爆发，这是什么原因？胡文钦等应用免疫荧光染色的方法发现高阈值的Nav1.2通道聚集在AIS的近端，而低阈值的Nav1.6通道聚集在AIS远端—对应于动作电位的爆发位点；应用电生理和计算机模拟等方法发现AIS远端的Nav1.6通道促进动作电位的爆发，近端的Nav1.2通道促进动作电位向胞体和树突的反向传播。这样，两种Na+通道亚型在动作电位的爆发和反向传播中的贡献截然不同。由于动作电位的爆发阈值决定了神经元的兴奋性，同时，反向传播的动作电位又是特定突触可塑性的基础；因此，AIS上Na+通道亚型是有效控制神经系统兴奋性和可塑性的重要靶向分子。



发现神经递质 GABA 引起 NG2 胶质细胞钙信号及细胞迁移的新颖机制

2009年7月13日国际杂志Journal of Cell Biology发表神经科学研究所段树民实验室童小萍等的研究论文“GABA通过激活钠通道和钠-钙交换通路而引起的钙信号对NG2 胶质细胞迁移的作用”。同期杂志在“本期新闻”栏目以题为“脑修复细胞对GABA的跟随反应”的短文对该论文给予重点介绍。

NG2胶质细胞又被称为少突胶质前体细胞，在脑发育早期产生少突胶质细胞以形成中枢神经的髓鞘。在成熟脑内也有大量的NG2细胞, 可能对脑损伤后的髓鞘修复起重要作用。NG2胶质细胞的一个重要特征是象神经元一样表达钠通道，但这些钠通道却不能产生神经元那样的动作电位，因此NG2胶质细胞所表达的钠通道的功能一直不清楚。童小萍等应用多种手段研究表明NG2 胶质细胞表达的钠通道有一种慢失活成份。进一步研究发现NG2胶质细胞对神经递质GABA的反应和非成熟神经元的反应一样，都是产生兴奋性去极化反应，并使细胞内钙升高。与非成熟神经元的反应不同的是，GABA引起的NG2细胞钙升高并不是通过钙通道的激活，而是由于激活了钠通道的慢失活成份，从而使细胞内钠升高，继而通过钠-钙交换体使细胞内钙升高。进一步研究表明这一新颖的钙升高通路对GABA引起的NG2胶质细胞在脑内的迁移起关键作用。这些发现不但揭示了NG2胶质细胞新颖的钙信号机制，对理解发育早期NG2细胞在脑内的迁移机理及脑损伤后NG2细胞向损伤区迁移并参与髓鞘修复的机理也具有重要意义。