脑神经元能同时释放两神经递质

来自北京生命科学研究所，北京师范大学生科院，杜克大学等处的研究人员首次报道了脑神经元能同时释放谷氨酸和乙酰胆碱两种经典神经递质，并通过不同传输方式激活突触后神经细胞。这一研究成果公布在《神经元》（Neuron）杂志封面上。文章的通讯作者是北京生命科学研究所的罗敏敏研究员，罗敏敏研究员长期以来都从事嗅觉神经系统方面的研究，早在2007年，就首次证实小鼠可通过一类特殊的嗅觉神经元感受接近于空气中浓度的二氧化碳，当年该研究成果登上了Science杂志。乙酰胆碱是神经系统中一种重要的神经递质，而内侧缰核到脚间核的投射则是脑中主要的胆碱能通路之一。在这篇文章中，研究人员利用在胆碱能神经元上特异性表达光控通道ChannelRhodopsin-2的转基因小鼠来研究脚间核中乙酰胆碱传递的生理特性，这首次报道了脑神经元能同时释放谷氨酸和乙酰胆碱两种经典神经递质，并通过不同传输方式激活突触后神经细胞。这一品系小鼠脑切片的胆碱能神经末梢能被光激活，并可引起突触后神经元的反应。通过光遗传学特异性地激活胆碱能神经轴突末梢，并利用膜片钳技术记录脚间核突出后神经元的电生理活动，研究者发现内侧缰核那些曾经被认为是胆碱能的神经元同时可以释放谷氨酸和乙酰胆碱两种经典的神经递质，而这两种神经递质引起的突出后神经元反应是不同的。短促的光刺激可以引起由离子型谷氨酸受体介导的快速的突触后兴奋性电流，这说明是谷氨酸是通过快速的连线传递方式（wired transmission）起作用的。高频持续的光刺激可以引起由尼古丁型乙酰胆碱受体介导的缓慢的突触后兴奋性电流，这说明是乙酰胆碱是通过缓慢的容积传递方式（volume transmission）起作用的。该报道首次从电生理角度证实成年胆碱能神经元能够同时释放谷氨酸和乙酰胆碱两种神经递质，并为乙酰胆碱作用的容积传递假说提供了有力证据。去年罗敏敏研究组也在《神经元》（Neuron）杂志上发文首次直接比较了嗅感觉神经元与其对应的嗅球投射神经元对气味信息的表征方式，探讨了嗅球的信号处理机制。研究小组通过在定点基因转入的小鼠中进行电生理记录和双光子成像，首次比较了和同一受体（I7）相对应的嗅感觉神经元及其突触后的僧帽/丛状细胞对气味的反应。发现I7嗅感觉神经元和I7僧帽/丛状细胞在气味浓度较低时表现出一致的气味选择性。气味浓度增加时，I7嗅感觉神经元和僧帽/丛状细胞的气味感受域会变宽，但对醛类分子仍然具有选择性。来自不同个体的I7僧帽/丛状细胞，其气味感受域具有很高的保守性。与投射神经元不同的是，嗅球内的中间神经元，包括球周细胞和颗粒细胞，选择性都比较低。I7球周细胞的气味感受域还出现了一定程度的异质性。在气味浓度较高时，阻断嗅球内的抑制性突触传递会降低僧帽/丛状细胞的选择性。在气味浓度较低时则没有这种作用。这一研究结果显示，嗅球中投射神经元的气味选择性主要由其前一级对应的气味受体决定，而嗅球中的中间神经元通过侧向抑制的作用锐化投射神经元的调谐曲线。（来源：生物通）