科学:揭示细胞内钙释放在突触可塑性中起着关键作用

来源：原网站2022-03-20 07:56

在一项新的研究中，为了测试ICR是否参与了经验依赖的可塑性，哥伦比亚大学的研究人员专注于海马CA1的锥体神经元(CA1PN)。CA1PN从多个传入回路接收兴奋性输入，并携带关于动物环境的互补信息流，这些信息流影响CA1PN树突棘的不同部分。

2022年3月20日/Bion/-突触可塑性是神经元调整其成千上万的输入强度，使动物能够适应其环境的过程。几十年的研究证实，钙离子(Ca2)是突触可塑性的核心介质。历史上，大多数关于钙离子在突触可塑性中的作用的研究都集中在它通过电压门控通道的流入，当突触输入使神经元去极化时，电压门控通道打开。然而，大量的体外研究表明，钙离子的另一个来源内质网(er)也可能在塑造突触可塑性方面发挥着强大的作用。细胞中的内质网储存了大量的钙离子，并可以通过细胞内钙释放(ICR)来释放这种储存以响应强突触输入。因此，在突触可塑性诱导过程中，内质网已经准备好塑造钙离子的数量和空间分布。尽管ICR在突触可塑性中具有潜在的作用，但从未在哺乳动物中进行过研究。

在一项新的研究中，为了测试ICR是否参与了经验依赖的可塑性，哥伦比亚大学的研究人员专注于海马CA1的锥体神经元(CA1PN)。CA1PN从多个传入回路接收兴奋性输入，并携带关于动物环境的互补信息流，这些信息流影响CA1PN树突棘的不同部分。相关研究成果发表在2022年3月18日的《科学》杂志上，题目是“通过内禀Ca2释放对密集特征选择性的比较特异性调谐”。

当动物探索一个新的环境时，CA1PN整合这些输入，形成一个空间调谐的感受野，也称为位置场。当动物占据一个特定位置时，位置场以神经元放电为特征。最近的研究描述了一种驱动位置域形成的体内可塑性机制：行为时间尺度可塑性(BTSP)。BTSP由大的、长期的树突去极化(平台电位)启动，其最终增强在对应于平台电位发生时间的几秒时间窗内接收的突触输入。

ICR形成对空间导航非常重要的接收域。图片来自science，2022，doi :10.1126/science . abm 1670。

基于此，这些作者使用CA1PN和BTSP作为模型系统来测试ICR是否参与了经验依赖特征选择性的出现。他们实现了一系列基于单细胞电穿孔的工具，这使他们能够(I)通过使用条件基因删除在单细胞分辨率下操纵ICR的细胞质影响，(ii)通过光学手段诱导定位细胞，以及(iii)在空间导航期间同时成像体细胞和树突的动态钙离子。

Pdzd8基因编码一种最近发现的内质网-线粒体连接蛋白，删除后将导致无限ICR。这些作者发现，在体内单个成年CA1PN中，Pdzd8的缺失大大增加了其顶端树突相对于CA1位置细胞体的空间共调水平，这在基底树突中没有观察到，但在对照组CA1PN中，基底树突与细胞体高度共调。最大化ICR导致保留位置的细胞更稳定的空间调谐，并改变其顶端树突的整合特性以形成输出水平的接收域。

综上所述，在特征选择出现的过程中，ICR对CA1PN的树突整合特征的塑造起着关键作用，这一点以前没有描述过。因此，ICR与体内的回路水平结构合作，以隔室特异性的方式促进行为相关突触可塑性的出现。(100yiyao.com 100医疗网)

参考资料：

贾斯汀k奥黑尔等人。科学，2022，doi :10.1126/science . abm 1670。

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