铁介导依赖NMDA受体的钙通路及海马突触可塑性的激活

铁缺陷阻碍海马依赖的学习进程并损伤认知行为，但是目前有关铁在神经元功能上独特作用的分子机制研究仍很少。本文研究了铁如何经谷氨酸激动剂N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDA）参与钙离子信号的产生及细胞外调节蛋白激酶（ERK）1/2的激活，以及由于铁的添加或螯合作用对海马基础突触传递及长时程增强（LTP）的影响。海马原代培养中加入NMDA能引出持续的钙信号，这需要功能性NMDA受体并且不依赖经L型钙通道或AMPA受体的钙内流。NMDA也能促进ERK1/2的磷酸化和核转运。铁经脱铁氨螯合或斯里兰卡肉桂咸受体介导的钙释放的抑制降低了钙信号的持续时间，并阻止了NMDA诱导的ERK1/2的激活。海马神经元培养中加入铁能迅速增加胞内不稳定铁离子库并刺激活性氧族的产生；抗氧化剂N-乙酰基半胱氨酸或者氧自由基清除剂MCI-186能阻断这些反应。海马原代培养中，在无钙培养基中加入铁能引出钙信号并激活ERK1/2的磷酸化。斯里兰卡肉桂咸受体抑制剂能阻断这些反应，其能降低海马脑片的基础突触传递的铁螯合，抑制了铁诱导的突触刺激并损伤了由强刺激诱发的海马CA1区神经元的持续LTP。相反，铁的加入能易化低于适宜强刺激诱导的持续LTP。总之，该研究结果提示海马神经元在NMDA受体激活后，需要铁来产生斯里兰卡肉桂咸受体介导的钙信号，这又反过来促进ERK1/ 2的激活，并且是LTP持续的重要步骤。

[谢永玲摘 杨卓审校 译自J Biol Chem，2011 Feb 4（Epub ahead of print）]