1、LTP與PTSD發(fā)病機制的相關性及研究進展 楊姝 石玉秀 （中國醫(yī)科大學1.93期，2.基礎醫(yī)學院組織胚胎學教研室，遼寧 沈陽110001）【摘要】創(chuàng)傷后應激障礙(PTSD)是指由于異常威脅性或災難性心理創(chuàng)傷導致延遲出現(xiàn)和長期持續(xù)的精神障礙。長時程增強（LTP）為高頻刺激突觸前神經(jīng)元后，在突觸后神經(jīng)元上紀錄到的電位增大并維持相當長的時間。LTP是目前公認的理想代表學習記憶功能的電生理指標， LTP受體主要分為NMDA型和非NMDA型，而且大量研究證實LTP相關酶類及營養(yǎng)物質(zhì)在LTP的形成及維持過程中起重要作用。在恐懼條件反射的形成過程中，其神經(jīng)網(wǎng)絡內(nèi)(如杏仁核等)發(fā)生LTP，表明LTP是反應P

2、TSD發(fā)生機制的重要指標。因此，通過研究影響LTP發(fā)生及維持的因素，可能進而推測出治療PTSD的方法。【關鍵詞】 創(chuàng)傷后應激障礙，長時程增強The relationship and research progress of the LPT with the Pathogenesis of PTSD Yangshu ，shiyuxiu（1.93K，2Department of Histology and Embryology，China Medical University，Shenyang 110001 China)【Abstract】 Post-traumatic stress disord

3、er(PTSD)is an anxiety disorder that can develop after exposure to one or more traumatic events threatened or caused grave physical harm. Long term potentiation (LTP) is for the high-frequency stinulation of presynaptic neurons,the postsynaptic neurons in the record to the potential increase and main

4、tain for a long time. LTP is widely recognized as the electrophysiological parameters which is represent learning and memory function. LTP is divided into NMDA receptor type and non-NMDA-type, and numerous studies confirm that LTP-related enzymes and nutrients in the formation and maintenance of LTP

5、 may play an important role in the process. In fear conditioning in the formation of the neural network (such as the amygdala, etc.) occur LTP, that LTP is the mechanism of reaction an important indicator of PTSD. Therefore, by studying the impact of the occurrence and maintenance of LTP of factors,

6、 may thus speculate ways to treat PTSD.【key words】PTSD LTP 創(chuàng)傷后應激障礙(post traumatic stress disorder,PTSD)是對重大災害、戰(zhàn)爭、恐怖事件、交通意外、虐待等嚴重應激因素的一種異常精神反應【9】，是應激精神疾病中最為典型的一種，隨著重大災害(海嘯、空難、地震、礦難、戰(zhàn)爭)的增加以及社會的競爭壓力等應激事件經(jīng)常發(fā)生，應激導致恐懼增強，記憶減退，焦慮等經(jīng)癥狀，嚴重影響人們的生存質(zhì)量，現(xiàn)今，PTSD以其發(fā)病率高、病程長、難以治愈等特點，嚴重影響人們身心健康而備受關注。1、LTP的形成機制及維持長時程增強（l

7、ong-term potentiation）是突觸可塑性的一種表現(xiàn)形式，被認為是學習和記憶的細胞學基礎，反映了突觸水平上的信息貯存過程。1973年Bliss等在麻醉的家兔上發(fā)現(xiàn)【2】，當以一個或幾個頻率為1020Hz，串長為1015s 或頻率為100Hz串長為34s 的電刺激為條件刺激時，繼后的單個刺激，在海馬的齒狀回會引起群峰電位和群體興奮性突觸后電位的振幅增大，群體峰電位的潛伏期縮短，且這種易化現(xiàn)象可持續(xù)10小時以上，將這種現(xiàn)象稱LTP。LTP現(xiàn)象一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，便引起了神經(jīng)學學者的極大關注，近40年來，經(jīng)過不斷的實驗研究，累積了大量且豐富的資料。1.1 LTP相關受體 LTP的形成和維持是突觸

8、前和突觸后機制聯(lián)合作用，并且以突觸后機制為主。興奮性氨基酸受體可分為NMDA型和非NMDA型。關于LTP形成的突觸后機制與N甲基D門冬氨酸（NMDA）受體的特征及該受體激活后的細胞內(nèi)級聯(lián)反應密切相關。在近些年的研究中，隨著“寂靜突觸”概念的提出，即腦內(nèi)存在著只具有NMDA受體而不具有AMPA受體( 氨基羥甲基惡唑丙酸，)的靜寂突觸【3】,使人們意識到AMPA受體在LTP表達的突觸后機制中的重要作用。AMPA受體與海人藻酸（kainic acid，KA）合稱非NMDA受體。近年來的研究又發(fā)現(xiàn)，QA（使君子酸受體）實際激活了兩型受體，即離子型的氨基羥甲基異惡唑丙酸（AMPA）受體和代謝型谷氨酸受體

9、（mGluR）。隨后又發(fā)現(xiàn)一種位于突觸前膜上的新型受體，即L2 氨基4 磷酰基丁酸（LAP4）受體，它屬于突觸前自身受體，與G蛋白耦聯(lián)，激活磷脂酶A，催化磷脂酰肌醇水解為肌醇三磷酸（IP3）和甘油二酯（DAG）作為第二信使，再引起一系列生化反應。1.2 LTP相關酶類及細胞因子 實驗證實與神經(jīng)元信息相關的酶在空間學習中起著很重要的特異性作用。比如Ca2+/CaMKII（鈣鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶 calciumcalmodulin dependent protein kinase一CaMK）參與形成早期記憶；而將短期記憶轉(zhuǎn)換為長期記憶必需聯(lián)合賴氨酸激酶和絲氨酸L/蘇氨酸激酶（MAPK）；蛋白激酶

10、A（PKA）和蛋白激酶C（PKC）也與LTP 密切相關【4】。CaMKII是突觸后致密物質(zhì)(postsynaptic density，PSD)的重要組成成分，在腦內(nèi)分布的主要為和亞單位，被Ca2+激活的CaMK II主要通過磷酸化突觸前后的靶蛋白，例如AMPA、突觸素I(synapsin I)和微管相關蛋白(microtubule assoeiated protein2，MAP2)來參與LTP的誘導和維持。 關于神經(jīng)營養(yǎng)因子在改善學習記憶方面的功效，Black5采用單通道通道記錄法證實，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）能增加NMDA通道的開放頻率。同時他發(fā)現(xiàn)BDNF能特異性增強突觸后致密物上的N

11、MDA受體亞單位NR1 和NR2B 的磷酸化。根據(jù)這些結果，Black 提出了BDNF的作用模型：即行為依賴性經(jīng)驗激活特異性的BDNF基因啟動子，導致轉(zhuǎn)錄增強，BDNF表達增加，突觸后NMDA受體激活，進而產(chǎn)生LTP。Mu等人6向腦內(nèi)注射BDNF抗體阻斷了內(nèi)源性BDNF的功能，導致大鼠的空間學習記憶能力下降，該實驗也證實LTP時高表達的內(nèi)源性BDNF是成年鼠空間學習記憶的必需。2、LTP與PTSD 的相關性 恐懼、學習記憶是通過突觸效能的改變實現(xiàn)的，突觸傳遞的長時程增強(long term potentiation，LTP)是突觸可塑性的實驗模型。在恐懼性條件反射的形成過程中，其神經(jīng)網(wǎng)絡內(nèi)(如

12、杏仁核，海馬等)發(fā)生LTP，表明LTP是PTSD不可或缺的機制【7 8】，從傳入通路傳入杏仁核的刺激能增強杏仁核對刺激的反應性。換句話說即杏仁核表現(xiàn)出了長時程增強(LTP)。杏仁核是恐懼形成和表達的關鍵中樞。因此，通過實驗檢測PTSD前后LTP的變化來研究杏仁核神經(jīng)突觸可塑性及恐懼、學習記憶的變化，可進一步了解杏仁核以及LTP在PTSD形成過程中的機制。 在袁輝等人【1】建立的大鼠PTSDSPS(single prolonged stress 無連續(xù)單一應激)試驗中，測定大鼠海馬神經(jīng)元LTP的變化顯示，SPS模型建立后的6 h，HFS（high frequency stimulant 高頻刺激

13、）后的PS平均幅值與對照組相比有所下降，12 h進一步降低，1 d組達到最低，7 d開始上升，14 d時上升更為明顯，但仍較正常組低。即模型建立后的6 h時抑制了LTP，易化了LTD，學習記憶功能受損，12 h時LTP進一步受到抑制，1 d時LTP抑制到最低點，7 d時LTP上升，14 d時LTP進一步上升，學習記憶功能恢復。揭示了LTP變化異常可能是PTSD的部分發(fā)病機制。3、LTP影響因素 由于LTP是導致PTSD發(fā)生的重要機制，因此研究LTP影響因素可對PTSD的治療提供可行性方案，下面就近年來所研究的LTP影響因素的研究熱點，分幾大方面對LTP的影響因素進行綜述。 3.1 慢性鋁暴露對

14、海馬長時程增強的影響 既往研究表明【10-12】，鋁作為較肯定的神經(jīng)毒物，可通過慢性蓄積引起神經(jīng)系統(tǒng)的慢性退行性病變，導致人類學習與記憶功能損害。海馬長時程增強(LTP)是腦學習與記憶功能在突觸水平的研究模型和細胞基礎。有研究結果表明，鋁可干擾谷氨酸能神經(jīng)傳遞，可擾亂與NMDA受體相關的信號轉(zhuǎn)導途徑【13】；鋁可降低小腦內(nèi)CaM的含量【14】。有實驗表明，斷乳后鋁暴露可降低大鼠海馬ERK(細胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶)蛋白及mRNA【15】PKC(蛋白激酶C)、CaMKII (鈣調(diào)蛋白激酶II)、Ng(神經(jīng)顆粒素)表達【16】，MAPK(有絲分裂原活化蛋白激酶)【17】、-CaMK(-鈣調(diào)蛋白激酶)

15、【18】活性；母體期鋁暴露可降低海馬細胞內(nèi)Ca2+濃度【19】；出生前后鋁暴露可降低海馬內(nèi)nNOS表達和NO含量【20】。可見，鋁損害了作為學習和記憶的細胞基礎的LTP誘導與維持的眾多環(huán)節(jié)，從而導致鋁暴露組LTP發(fā)生率、總PS平均幅值增強率及各時點PS平均幅值增強率均下降，為鋁導致學習與記憶能力降低提供了突觸及蛋白分子水平的理論支持。3.2 細胞內(nèi)Ca2+濃度和CaMKII對長時程增強作用的影響 突觸是記憶的貯存的部位。人類的神經(jīng)系統(tǒng)中存在成千上萬個突觸可能存儲大量信息。LTP的研究表明，突觸前和突觸后神經(jīng)元內(nèi)Ca2+濃度的高低均與LTP的誘導及維持有關。有些研究者設想是否可以通過蛋白質(zhì)作用使

16、每個突觸局部的生理及生化過程都能促進長時程信息的存儲，從而構成記憶的分子基礎。Lisman設想存在一種作為“分子開關”的激酶在學習過程中通過磷酸化而被激活，活化的激酶還能夠催化本身磷酸化，使其激酶分子在學習結束后仍能持久的保持活化狀態(tài)【21】。大量研究發(fā)現(xiàn)鈣鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶(calciumcalmodulin dependent protein kinase一CaMK)具有這一特性，當Ca2+內(nèi)流時能夠使CaMK II磷酸化而被激活，活化的CaMK II自身磷酸化，而且當Ca2+下降后CaMK II的活性仍能保持其狀態(tài)，因此，人們認為CaMK可能是記憶的分子開關。3.3 運動對NMDA受

17、體活性的影響及可能機制有研究表明，NMDA受體的激活是運動增強突觸可塑性和學習記憶能力的必要過程【22】。Dietrich等【23】報道，一個月的自主跑輪運動可顯著性上調(diào)大鼠大腦皮層中NMDA受體亞基NRl和NR2B的磷酸化水平，活化NMDA受體，同時發(fā)現(xiàn)運動增加了NMDA受體通道的開放率。近年的研究表明，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)可以對NMDA受體功能起到上調(diào)作用，而運動能增加腦內(nèi)BDNF的表達量【24 25】，進而增加海馬和大腦皮層NMDA受體NRl和NR2B亞基的磷酸化水平【26】，并且增加受體離子通道的開放和信息傳遞【27】。 綜上所述，可知LTP既是PTSD重要的發(fā)生機制，又是學

18、習和記憶的細胞學基礎，并且受鋁暴露、Ca2+濃度、運動等多方面因素的影響，因此研究影響LTP的因素可為解決PTSD的治療方案提供線索，為其深入研究提供證據(jù)。【參考文獻】 【1】 袁輝，韓芳，石玉秀.PTSD樣大鼠海馬神經(jīng)元凋亡及其ACP變化的研究【J】中國組織化學與細胞化學雜志，2008，17(2)：100105【2】 李永新，梅鎮(zhèn)彤. 1993. 長時程增強的形成機制及其與學習記憶的相關性，生理科學進展，24（3）：278280【3】 Frey U, Huang YY, Kandel ER. Effects of Camp simulate a late stage of LTP in hi

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