医学综述2012年4月第18卷第8期Medical Recapitulate,Apr.2012,Val.18,No.8 ·1141· 突触可塑性分子机制的相关研究 张永杰1△（综述），唐冬梅'，徐桂萍2*（审校） (1.石河子大学医学院，新疆石河子832000：2.新疆维吾尔自治区人民医院麻醉科，乌鲁木齐830000) 中图分类号：R338 文献标识码：A 文章编号：10062084(2012)08114103 摘要：近年来，突触可塑性在学习记忆中所产生的作用一直是人们关注的焦点。突触是神经信 个理想模型间。有报道认 息传递的关键部位，突触可塑性被认为是突触形态的改变、新的突触的形成及传递性能的建立，突触 为LTP可分为诱导和表达 可塑性是学习与记忆的细胞分子学基础，其介导了神经兴奋性的传导，对神经元突触可塑性和神经 构筑产生了重要影响，因而与学习记忆关系密切。现就突触可塑性分子机制对学习记忆的影响进行 两个阶段0，LP的形成需 综述。 满足三个条件：①突触前神 关键词：突触可塑性：长时程增强：学习记忆：机制 经末梢释放兴奋递质。②突 Molecular Mechanisms of Synaptic Plasticity Related Research ZHANG Yong-jie',TANG Dong-mei, 触后膜要有较强的去极化以 XU Cui-ping.(1.Medical College of Shihesi University,Shihezi8,China:2.Department of Anesthesiol- 去除Mg2+对N甲基D-天冬 ogy,People's Hospital of Xinjiang Uygur Autonomous Region,Urumqi 80000,China) Abstract:In recent years,researchers have paid close attention to the role of synaptic plasticity in learn- 氨酸（N-methyl-D-aspartate, ing and memory.Synaptic is a key part of neural information transmission,and synaptic plasticity is consid- ered as synaptic changes,the new synaptic formation and the establishment of transmission performance.Syn- NMDA)受体通道的阻滞。 aptic plasticity is the molecular basis of learning and memory,which mediates the transmission of nerve excit- ③递质与突触后膜上NMDA ability,and has a major influence on synaptic plasticity of neurons establishment,therefore is closely related to leaming and memory.Here is to make a review on the molecular mechanisms of synaptic plasticity in learn- 受体结合打开离子通道使 ing and memory. Ca2+内流。LTP的维持需要 Key words:Synaptic plasticity:Long-term potentiation:Learning and memory:Mechanism 满足四个条件：①突触前释 突触可塑性即突触所变化的能力，是指神经系 放递质增加。②突触后受体有效应性增加。③突触 统在外界环境的作用下，突触的活动引起突触传递 后树突棘形态改变。④新的蛋白质合成5) 效率的异化或抑制，从神经元到神经环路都有可能 2突触前可塑性的结构基础及分子机制 发生的某些适应性变化以维持其相对稳定。学习记 突触前可塑性的结构基础主要有三个：突触囊 忆的实质是信号转导和处理的过程，而一切功能的 泡、囊泡内的神经递质及突触活动区。突触囊泡的 产生都是以某种特定的结构形式为基础，有报道称 大小呈活动依赖性变化即活动越频繁，囊泡越小。 突触可塑性正是学习记忆的机制而。突触前和突触 突触前囊泡数量与其释放的概率呈正比，释放越多， 后积聚了许多可导致突触可塑性调节的信号分子， 突触后的反应也增强。而囊泡内的递质浓度是相同 这些分子在突触部位对于神经传递是很有必要的。 的，囊泡体积越大其递质含量越多图。突触活动区 1 突触可塑性与长时程增强 指在突触前膜的囊泡与电压依赖型钙通道蛋白紧密 突触是神经系统功能活动及传递信息的结构基 镶嵌成致密区，其数量与面积大小可以改变，并在发 础，有功能的神经元间的信息传递必须要有成熟的 育后的神经活动中受调节而变化。突触活动区骨架 突触结构。突触功效的提高是通过促进突触前膜释 蛋白RM(突触前蛋白的一种)作为突触前的主要骨 放神经递质和提高突触后膜的反应性而实现的☒。 架蛋白分子，其结合了所有活动区蛋白质和突触囊 广义的突触可塑性包括突触发育的可塑性、突触形 泡间的相互作用，并调节着囊泡释放回。剔除大鼠 态的可塑性及突触传递的可塑性，其表现形式主要 RM口的神经元后可导致突触可塑性的相应改变，如 是长时程增强(long term potentiation,LTP)。突触传 在海马CA1区兴奋性神经元的囊泡释放减低，而抑 递的LTP一直被认为是学习记忆的神经基础之一， 制性神经元囊泡释放却稍有增多，另外含有苔藓纤 是突触可塑性的功能指标，也是研究学习记忆的理 维突触的LTP被完全抑制，表示突触前囊泡释放的 想模型。最早关于突触可塑性的报道是1973年 递质参与了突触可塑性的表达o。突触前神经递质 Bss等同进行家兔海马的实验，用短串高频电脉冲 释放的关键因素是突触前膜和囊泡膜的结合，这种 刺激家兔海马通路时，在齿状回观察到一种兴奋性 结合需要依赖可溶性NSF附着蛋白受体核心复合体 突触传递长时间加强的现象，称之为LTP。它不仅为 的形成。所以，介导囊泡结合和参与囊泡内吞的分 动物脑内活动依赖突触可塑性提供有力证据，而且 子（如钙离子感受器、各种酶类、S0蛋白、囊泡蛋白、 在突触水平上为研究学习记忆的神经机制提供了一 突触小蛋白等)都可能参与调节神经递质释放和形 态发生。研究发现，在大鼠突触前神经元内注 基金项目：新疆雏吾尔自治区自然科学基金(2011211A056) 入SNAP29重组蛋白，可通过结合突触融合蛋白1 C1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net突触可塑性分子机制的相关研究 张永杰1△( 综述) ，唐冬梅1 ，徐桂萍2※( 审校) ( 1． 石河子大学医学院，新疆 石河子 832000; 2． 新疆维吾尔自治区人民医院麻醉科，乌鲁木齐 830000) 中图分类号:R338 文献标识码:A 文章编号:1006-2084( 2012) 08-1141-03 基金项目:新疆维吾尔自治区自然科学基金( 2011211A056) 摘要:近年来，突触可塑性在学习记忆中所产生的作用一直是人们关注的焦点。突触是神经信 息传递的关键部位，突触可塑性被认为是突触形态的改变、新的突触的形成及传递性能的建立，突触 可塑性是学习与记忆的细胞分子学基础，其介导了神经兴奋性的传导，对神经元突触可塑性和神经 构筑产生了重要影响，因而与学习记忆关系密切。现就突触可塑性分子机制对学习记忆的影响进行 综述。 关键词:突触可塑性; 长时程增强; 学习记忆; 机制 Molecular Mechanisms of Synaptic Plasticity Related Research ZHANG Yong-jie 1，TANG Dong-mei 1， XU Gui-ping2 ． ( 1． Medical College of Shihezi University，Shihezi 832000，China; 2． Department of Anesthesiol￾ogy，People's Hospital of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Urumqi 830000，China) Abstract: In recent years，researchers have paid close attention to the role of synaptic plasticity in learn￾ing and memory． Synaptic is a key part of neural information transmission，and synaptic plasticity is consid￾ered as synaptic changes，the new synaptic formation and the establishment of transmission performance． Syn￾aptic plasticity is the molecular basis of learning and memory，which mediates the transmission of nerve excit￾ability，and has a major influence on synaptic plasticity of neurons establishment，therefore is closely related to learning and memory． Here is to make a review on the molecular mechanisms of synaptic plasticity in learn￾ing and memory． Key words: Synaptic plasticity; Long-term potentiation; Learning and memory; Mechanism 突触可塑性即突触所变化的能力，是指神经系 统在外界环境的作用下，突触的活动引起突触传递 效率的异化或抑制，从神经元到神经环路都有可能 发生的某些适应性变化以维持其相对稳定。学习记 忆的实质是信号转导和处理的过程，而一切功能的 产生都是以某种特定的结构形式为基础，有报道称 突触可塑性正是学习记忆的机制［1］。突触前和突触 后积聚了许多可导致突触可塑性调节的信号分子， 这些分子在突触部位对于神经传递是很有必要的。 1 突触可塑性与长时程增强 突触是神经系统功能活动及传递信息的结构基 础，有功能的神经元间的信息传递必须要有成熟的 突触结构。突触功效的提高是通过促进突触前膜释 放神经递质和提高突触后膜的反应性而实现的［2］。 广义的突触可塑性包括突触发育的可塑性、突触形 态的可塑性及突触传递的可塑性，其表现形式主要 是长时程增强( long term potentiation，LTP) 。突触传 递的 LTP 一直被认为是学习记忆的神经基础之一， 是突触可塑性的功能指标，也是研究学习记忆的理 想模型。最早关于突触可塑性的报道是 1973 年 Bliss 等［3］进行家兔海马的实验，用短串高频电脉冲 刺激家兔海马通路时，在齿状回观察到一种兴奋性 突触传递长时间加强的现象，称之为 LTP。它不仅为 动物脑内活动依赖突触可塑性提供有力证据，而且 在突触水平上为研究学习记忆的神经机制提供了一 个理 想 模 型［3］。有 报 道 认 为 LTP 可分为诱导和表达 两个阶段［4］，LTP 的形成需 满足三个条件: ①突触前神 经末梢释放兴奋递质。②突 触后膜要有较强的去极化以 去除 Mg 2 + 对 N-甲基-D-天冬 氨 酸 ( N-methyl-D-aspartate， NMDA) 受 体 通 道 的 阻 滞。 ③递质与突触后膜上 NMDA 受体 结 合 打 开 离 子 通 道 使 Ca 2 + 内流。LTP 的维持需要 满足四个条件: ①突触前释 放递质增加。②突触后受体有效应性增加。③突触 后树突棘形态改变。④新的蛋白质合成［5-7］。 2 突触前可塑性的结构基础及分子机制 突触前可塑性的结构基础主要有三个: 突触囊 泡、囊泡内的神经递质及突触活动区。突触囊泡的 大小呈活动依赖性变化即活动越频繁，囊泡越小。 突触前囊泡数量与其释放的概率呈正比，释放越多， 突触后的反应也增强。而囊泡内的递质浓度是相同 的，囊泡体积越大其递质含量越多［8］。突触活动区 指在突触前膜的囊泡与电压依赖型钙通道蛋白紧密 镶嵌成致密区，其数量与面积大小可以改变，并在发 育后的神经活动中受调节而变化。突触活动区骨架 蛋白 RIM( 突触前蛋白的一种) 作为突触前的主要骨 架蛋白分子，其结合了所有活动区蛋白质和突触囊 泡间的相互作用，并调节着囊泡释放［9］。剔除大鼠 RIM-1 的神经元后可导致突触可塑性的相应改变，如 在海马 CA1 区兴奋性神经元的囊泡释放减低，而抑 制性神经元囊泡释放却稍有增多，另外含有苔藓纤 维突触的 LTP 被完全抑制，表示突触前囊泡释放的 递质参与了突触可塑性的表达［10］。突触前神经递质 释放的关键因素是突触前膜和囊泡膜的结合，这种 结合需要依赖可溶性 NSF 附着蛋白受体核心复合体 的形成。所以，介导囊泡结合和参与囊泡内吞的分 子( 如钙离子感受器、各种酶类、SO 蛋白、囊泡蛋白、 突触小蛋白等) 都可能参与调节神经递质释放和形 态发生。研究发现［11-12］，在大鼠突触前神经元内注 入 SNAP-29 重组蛋白，可通过结合突触融合蛋白 1 医学综述 2012 年 4 月第 18 卷第 8 期 Medical Recapitulate，Apr． 2012，Vol． 18，No． 8 ·1141·