Lipowsky R, Gillessen T, Alzheimer C
Department of Physiology, University of Munich, Germany.
J Neurophysiol. 1996 Oct;76(4):2181-91. doi: 10.1152/jn.1996.76.4.2181.
在大鼠海马脑片制备中,对CA1锥体神经元的胞体进行全细胞记录。通过电刺激外辐射层的Schaffer侧支/联合纤维诱发远程突触事件。为分离非N - 甲基 - D - 天冬氨酸(NMDA)介导的兴奋性突触后电位(EPSP),浴液中含有NMDA受体拮抗剂D - 2 - 氨基 - 5 - 磷酸戊酸(D - APV;30 μM)、γ - 氨基丁酸 - A(GABAA)受体拮抗剂荷包牡丹碱(10 μM)以及GABAB受体拮抗剂CGP 35348(30 μM),在某些实验中为舒氯芬(100 μM)。
向顶端树突近端区域局部应用河豚毒素(TTX;0.5 - 10 μM),使胞体记录的EPSP峰值幅度平均降低28%。与树突应用TTX相反,将TTX注入记录神经元的轴体区域,EPSP幅度平均仅降低12%。
通过实验排除了树突应用的TTX扩散到锥体层或外辐射层的可能性:在外辐射层刺激位点附近记录的胞体动作电位和场EPSP不受局部TTX应用的影响。
胞体膜电位的变化揭示了树突应用TTX后EPSP降低具有强烈的电压依赖性,随着膜去极化,这种效应显著增强。结合辐射层的场记录,这一发现有力地反驳了TTX主要作用于突触前位点的观点。
因此,我们将局部应用TTX后近端树突处EPSP的降低归因于树突Na⁺通道的抑制,我们认为这会在阈下电压范围内产生一种非失活(持续)的Na⁺电流(INaP)。我们的数据表明,推测的树突INaP会使远程兴奋性信号显著升高,从而补偿其大部分电紧张性衰减。
实验结果与在简化的CA1神经元房室模型上进行的计算机模拟相关。由于目前可得的实验证据仅提供了关于INaP强度和分布的间接线索,我们在这些参数上允许有相当大的变化。我们还改变了突触输入的大小和位置。
从这些模拟得出的主要结论如下:仅胞体INaP几乎不会产生EPSP增强;轴丘/起始段的INaP密度至少必须是胞体密度的两倍才能产生显著的EPSP放大;根据树突INaP的密度和分布,<或 = 80%的远程突触电位到达胞体(相比之下,被动树突中仅为52%);突触电位越强,树突INaP对其升高的作用就越大;即使仅限于顶端树突的近端段,INaP也会影响更远端段的树突处理;空间分布而非局部密度似乎是决定树突INaP在突触整合中作用的最重要参数。