为什么神经递质以胞吐的形式释放?

Angew. Chem. :单囊泡电化学分析法揭示神经递质储存与释放的性别差异

性别差异不仅体现在社交行为上,在空间、定量和言语等认知行为方面也有所彰显。这些差异被认为来自于中枢神经系统的性别二态性,包括解剖结构和神经传递的差异等。因此,对神经传递的性别差异进行研究,有助于解释神经系统功能和疾病的两性差异,以及制定相应的临床诊断标准。

早期的研究表明,神经递质在各脑区的分布及其对药物的动态反应存在性别差异,其中组织水平的研究推测神经传递的化学过程可能存在性别差异。然而,在单细胞乃至单囊泡水平上,神经递质的储存和释放是否存在性别差异以及形成此差异可能的机制,至今仍不清楚。

近日,中国科学院化学研究所(已调入北京师范大学)的毛兰群教授与北京大学的李鲜婵研究员合作,利用发展的单囊泡电化学分析方法,研究了嗜铬细胞内神经递质储存与释放的性别差异。

为了研究嗜铬细胞囊泡内儿茶酚胺储存量的性别差异,作者使用单囊泡原位电化学计数法分别检测雄、雌性嗜铬细胞囊泡内儿茶酚胺的储存量,发现其间没有明显的性别差异。

与此同时,为了研究单个嗜铬细胞胞吐事件上儿茶酚胺释放的性别差异,作者使用单细胞安培法研究细胞胞吐动力学与胞吐释放量。他们发现,雄性动物组的细胞囊泡融合孔持续时间(t1/2)比雌性组的更长,所释放儿茶酚胺的量较雌性组的更多。比较两者囊泡融合孔关闭时间并对其拟合分析,他们发现,雄性组嗜铬细胞囊泡的融合孔关闭时间(tfall)较长,部分释放模式占比更高,表明了嗜铬细胞内神经递质的储存与释放存在着性别差异。

为了探讨性别二态性影响神经递质释放的机制,作者研究了胞吐相关的主要因素,并发现单囊泡神经递质的储存量、囊泡的尺寸、SNARE蛋白表达量无显著性性别差异;而电压门控钙离子通道和脂质组成差异,可能是导致不同性别间神经递质释放差异的主要原因。

该工作首次在单囊泡层次上研究了嗜铬细胞内儿茶酚胺储存与释放的性别差异,为神经递质储存与释放的性别二态性提供了有力的实验证据。

文章的第一作者是中国科学院化学研究所岳庆伟博士(现为山东大学讲师)和王凯博士。

关于神经递质的叙述,错误的是(  )

A.突触前神经元具有合成递质的能力
B.突触小体中的突触小泡内含有神经递质
C.兴奋传导到突触小体时,突触小泡与突触前膜融合释放神经递质
D.所有递质与突触后膜上受体结合均引起后一神经元起兴奋作用

A、神经递质是由突触前神经元合成的,A正确;
B、神经递质合成后,暂时储存于突触小泡内,B正确;
C、兴奋传导到突触小体时,突触小泡与突触前膜融合以胞吐的方式释放神经递质,C正确;
D、神经递质有兴奋性递质和抑制性递质,递质与突触后膜上受体结合可以引起后一神经元兴奋或抑制,D错误.

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