中枢神经系统中的长时程抑制
2011-08-15安磊摘杨卓审校译自NatureReviewsNeuroscience2010459473
(安磊摘 杨卓审校 译自Nature Reviews Neuroscience,2010:459-473)
哺乳动物的大脑中存在两种主要的突触可塑性形式即:长时程增强(long-term potentiation,LTP)和长时程抑制(long-termdepression,LTD),分别以增强和减弱的突触联系强度为特征。在中枢神经系统中,由于LTD与学习记忆和各种病理改变等过程紧密相关而被广泛深入研究。大量的研究结果表明,LTD在某些学习记忆中发挥着重要的作用,特别是需要做出弹性响应的认知过程。本综述论述了LTD产生的各种可能机制,同时依据不同条件下诱发、表达和分子信号机制等将LTD进行了分类。此外,着重论述了不同生理和病理状况下,LTD在中枢神经系统的不同脑区中发挥的重要作用。
通常在持续的低频刺激(low-frequency stimulation,LFS)条件下可以诱发LTD。LTD不仅能被同源性突触诱导(条件性输入诱导),也能被异源性突触诱导(非条件性输入诱导);同时LTD还可被重新诱发或在LTP诱发后继续被诱发(亦称去增益)。虽然通过不同方式诱导形成的LTD十分类似,但他们是在不同的分子机制下诱发形成,并且其生理功能可能也有所不同。
大量的研究试图揭示在中枢神经系统中诱发LTD形成的分子机制。其中,对LTD在海马中作用的研究更为深入和集中,特别是N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartic acid receptors,NMDARs)或谷氨酸代谢性受体(metabotropic glutamate receptors,mGluRs)激活后引发的 LTD。然而,LTD也可以通过其他类型的谷氨酸受体或其他神经递质的激活而诱导,也可以表达为其他不同的突触传递形式。进一步的研究旨在揭示LTD是由神经递质而不是谷氨酸神经递质(如乙酰胆碱)诱导产生的,从而揭示不同形式的LTD间的相互关系,以及各种形式的LTD和其他各种形式的突触可塑性之间的关系,特别是和LTP之间的关系。因此,LTD和LTP一样,在健康和患病状态下均发挥着很多重要作用。
在哺乳类动物的大脑中,存在大量可诱发LTD的突触环路。虽然现有的大量研究已揭示海马中LTD的功能和意义,但其他脑区中LTD的作用同样也引起了广泛的关注。新的药理学或特定影响LTD的转基因动物等研究方法,已经得出直接的证据说明LTD在各种生理过程中的作用,包括学习和记忆的过程以及视觉系统的发育。此外,在病理状态下,LTD的作用参与药物上瘾、急性应激、发育及神经退行性病变过程中,比如,阿尔茨海默病。这些研究结果提示进一步研究LTD的机制和功能对开发新型的各种神经疾病治疗方法和药物有重要作用。