钙通道与传感器之间的松耦合

这项研究发表在本周的在线版科学，奥地利科学技术研究所的博士后Nicholas Vyleta和Peter Jonas教授发现，在啮齿动物大脑成熟的中央突触中，钙通道和胞吐释放传感器之间存在松散耦合。研究人员表明，松耦合为突触前可塑性提供了一个框架，突触前可塑性是海马微回路中突触信号的一个标志。

神经元之间突触的信息传递是一个高度复杂，但同时又非常快速的一系列事件。当电压变化，即所谓的动作电位到达突触前神经元的突触端时，钙离子通过电压门控流动钙通道进入突触前神经元。这种涌入导致细胞内钙浓度上升。然后钙与突触前末端的钙传感器结合，从而触发含有神经递质的囊泡释放到突触中。释放的神经递质与突触后受体结合，导致突触后神经元产生反应。钙通道与胞吐传感器之间的耦合是决定胞吐速度、时间和概率的关键突触传递．在大脑中发生两种形式的耦合:在紧密或“纳米域”耦合中，通道和传感器彼此非常接近，距离为10到20纳米，而在松散或“微域”耦合中，通道和传感器距离更远，在大约100纳米的区域。以往的研究表明，突触在发育早期发生松耦合，而在成熟的中枢神经系统中观察到紧密耦合。在他们目前的论文中，Vyleta和Jonas提出了一个问题:考虑到紧密耦合的优势——包括突触传递的速度、时间精度、保真度和能量效率——成熟中枢神经系统中的任何突触是否利用了松散耦合?如果是这样，突触传递功能的后果是什么?

海马体中CA3锥体神经元上的苔藓纤维突触是本研究的重点，它可以通过膜片钳法直接记录，并表现出高度的可塑性。为了研究在这个突触中发生的是松耦合还是紧耦合，Vyleta和Jonas使用了钙螯合剂，它在钙离子从源头到传感器的过程中捕获钙离子，以研究耦合的时间尺度和距离。如果只有快速螯合剂BAPTA能抑制胞吐和突触传递，而慢速螯合剂EGTA不能，则是紧耦合作用，而在松耦合作用下，快、慢螯合剂均能抑制传递。由于快螯合剂和慢螯合剂都抑制了所研究的突触中的传输，结果表明通道和传感器之间的松散耦合，平均耦合距离约为75 nm。

为什么松耦合存在于苔藓纤维-锥体神经元突触中，它可能比紧耦合更慢，保真度更低?Vyleta和Jonas的进一步研究结果表明，由于松耦合，突触内的快速内源性钙缓冲可以作为传递的刹车，控制神经递质最初释放的可能性。松耦合为内源性缓冲器作用于突触传递提供了时间框架。重复刺激后内源性缓冲的饱和也可能促进促进作用，即当脉冲紧跟先前的脉冲时，它们更有可能产生动作电位。

新的发现挑战了松耦合是一种发育现象的观点，相反，证明耦合是通过突触特定的方式调节的。松耦合主要用于动态和可塑性突触，无论是在发育中的大脑还是成熟的大脑。与快速内生相结合钙缓冲器、松散通道-传感器耦合可能为突触前可塑性提供分子框架，这是海马神经元的一个标志。

---

---