兴奋性氨基酸及受体与脑损伤的研究进展1(1)

１２４童签定回塑边能壁擅经处型盘查；ＱＱ！生筮；Ｑ鲞筮！翅ｇｈ也』墅！翌！望堕曼坠旦堕盟！坚翌！坚垡！盘圣！Ｑ！！！№！：！！！邕！：！

・综述・

兴奋性氨基酸及受体与脑损伤的研究进展

疏树华综述方才审校

［摘要］兴奋性氨基酸是中枢神经系统的兴奋性递质，广泛存在于ＮＳＬ动物中，以谷氨酸和天门冬氨酸为主。

研究表明谷氨酸及受体参与从神经元信息传递到神经可塑性及神经营养、发育等一系列生命过程，与学习、记忆形成机制密切相关，而且还影响认知功能。病理情况下，细胞外间隙中谷氨酸浓度增高能产生兴奋性神经毒性，其毒性作用与和细胞内Ｎａ＋、ＣＩ一、Ｈｚ０、ＣａＨ超载、氧自由基、一氧化氮的介导有关，促发多种急慢性脑损伤的发生。

［关键词］谷氨酸；受体；脑损伤；兴奋性神经毒性

中图分类号：Ｒ９７７．４文献标识码：Ａ文章编号：１００８—２４２５（２００７）０２一０１２４～０３

兴奋性氨基酸（ｅｘｃｉｔａｔｏｒｙａｍｉｎｏａｃｉｄｓ，ＥＡＡｓ）

是中枢神经系统的兴奋性递质，广泛存在于哺乳动

物中，以谷氨酸（ｇｌｕｔａｍａｔｅ，Ｇｌｕ）和天门冬氨酸（ａｓ－

ｐａｒｔｉｃａｃｉｄ，Ａｓｐ）为主。因Ｇｌｕ及受体参与从神经

元信息传递到神经可塑性及神经营养、发育等一系

列生命过程，与学习、记忆形成机制密切相关，而且

还影响认知功能ｕ￣５Ｊ。自１９６９年Ｏｌｎｅｙ报道Ｇｌｕ

有神经毒性以来［６ｌ，对脑内ＥＡＡｓ特别是Ｇｌｕ和受

体的研究成为热点。越来越多证据表明，Ｇ１ｕ及其

受体与多种急慢性脑损伤的发生、发展、预后、治疗

等方面有着密切关联，尤其在缺血缺氧性脑损伤的

病理生理变化过程中具有重要作用。本文就Ｇｌｕ

及其受体的生理、毒性作用与脑损伤和近年来国内

外的研究现状重点作一综述。

一。兴奋性氨基酸及受体

１．兴奋性氨基酸ＥＡＡｓ以Ｇｌｕ和Ａｓｐ为代表，是哺乳动物中枢神经系统内重要的兴奋性神经

递质，也是脑内含量最高的氨基酸，其中Ｇｌｕ含量

最丰富，以大脑皮层和海马含量最高，Ｇｌｕ是不能通

过血脑屏障的非必需氨基酸，不通过血液供给脑，必

须由葡萄糖和其它前体经不同化学途径在脑内合成。即葡萄糖经Ｋｒａｂｓ循环产生ａ一酮戊二酸和草

酰乙酸，通过转氨酶作用分别产生Ｇｌｕ和Ａｓｐ。正

常情况下，Ｇ１ｕ在谷氨酸能神经元内被摄入、聚集、

贮存于囊泡内，当神经元去极化时，囊泡内的Ｇｌｕ

以Ｃａ２＋依赖方式释放到突触间隙，与突触后膜不同

亚型的Ｇｌｕ受体结合，完成兴奋性突触传递及其它

生理作用。突触间隙中的Ｇｌｕ被位于神经元细胞

收稿日期：２００６—１２—０５

基金项目：安徽省卫生厅临床医学重点学科应用技术项目（编号：０５Ａ０２６）作者单位：２３０００１合肥安徽医科大学附属省立医院麻醉科和胶质细胞膜上Ｎａ＋和Ｋ＋依赖性ＥＡＡ转运体（ＥＡＡｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒｓ，ＥＡＡＴ）摄回而被迅速灭活。被摄回的Ｇｌｕ在谷氨酰胺（Ｇｌｎ）合成酶的作用下转变为Ｇｌｎ后重新进入突触前神经元末梢，被线粒体内磷酸化激活的谷氨酸酶转化成Ｇ１ｕ进行再循环，这就是所谓的“谷氨酸一谷氨酰胺循环”［２］。静息状态下，Ｇｌｕ在细胞外、细胞内、突触囊胞内的浓度分别为ｌｕｍ、ｌＯｕｍ及ｌＯＯｕｍ。病理情况下，细胞外间隙中Ｇｌｕ浓度增高，过度刺激其受体对中枢神经系统有明显的毒性作用即兴奋性神经毒性作用Ｃ５～７，１０］。

２．谷氨酸受体（ｇｌｕｔａｍａｔｅｒｅｃｅｐｔｏｒ，ＧｌｕＲ）分为五种［７］，包括四种亲离子受体即Ｎ一甲基ｐ门冬氨酸（Ｎ－ｍｅｔｈｙ－Ｄ－ａｓｐａｔｒａｔｅ，ＮＭＤＡ）受体，旷氨基－３－羟基５一甲基一４一异恶唑丙酸（ａ－ｍｉｎｏ－３一ｈｙｄｒｏｘｙ－５一ｍｅｔｈｙ－４一ｉｓｏｘａｚｏｌｅｐｒｏｐｉｏｎｉｃａｃｉｄ，ＡＭＰＡ）受体，海人藻酸（ｋａｎｉｃａｃｉｄ，ＫＡ）受体和Ｉ，２一氨基４一磷丁酸（ＬｒＡＰ４）受体及一种亲代谢型受体，后四种又称为非ＮＭＤＡ受体。Ｇｌｕ与突触后膜亲离子受体结合，导致阳离子通道开放，使膜去极化，膜兴奋性增高，兴奋性突触后电位主要由ＡＭＰＡ和ＮＭＤＡ受体介导。Ｌ－ＡＰ４受体可能位于兴奋性突触前膜，对Ｇｌｕ释放起负反馈作用。亲代谢受体与ｐ蛋白相耦联可能参与磷酸肌醇的代谢、花生四烯酸的生成和环一磷酸肌苷的调节，其功能尚不完全清楚。

（１）ＮＭＤＡ受体是目前研究较为深入的ＥＡＡｓ受体之一。哺乳动物中枢神经系统内ＮＭ－ＤＡ受体从大脑皮层到脊髓都有广泛分布，其中以

　万方数据万方数据

童签定匝塑垫箧壁益经处型盘查；ＱＱ！生筮；Ｑ鲞筮；翅堡ｈ也』塾！！！！堕！Ｅ坠翌！！盥！坚塑！坠堡！△巳！：！！！！！ｙ！！：！！！盟！：１１２５

大脑皮层和海马密度最高［３’８］。利用分子生物学技术现已发现ＮＭＤＡ受体至少存在７种亚型，即ＮＲｌ、ＮＲ２Ｂ、ＮＲ２Ｂ、ＮＲ２Ｃ、ＮＲ２Ｄ、ＮＲ３Ａ和ＮＲ３Ｂ）。ＮＲＩ是功能亚基，与ＮＲ２、ＮＲ３亚基组成异聚体后，能形成有高度功能活性的ＮＭＤＡ受体通道［８］。ＮＭＤＡ受体除具有Ｇｌｕ连结位点外，还有甘氨酸连结位点，必须两个位点都结合后，才能激活受体［１０］。ＮＭＤＡ受体通道具有一种独特的门控方式，既受配基门控，又受电压门控，其电压依赖性是离子通道内部的Ｍｇ＋＋阻滞作用决定的［８］。与非ＮＭＰＡ受体不同，ＮＭＤＡ受体激动时，其偶联的阳离子通道开放，除Ｎａ＋、Ｋ＋通过外，还允许ＣａＨ通过。高钙电导是ＮＭＤＡ受体的特点之一，也是ＮＭＤＡ受体与Ｇ１ｕ兴奋性神经毒性、触发突触长时程增强（１０ｎｇ—ｔｅｒｍｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ，ＬＴＰ）现象、学习记忆形成机制密切相关的原因。

（２）ＡＭＰＡ受体和ＫＡ受体［９］Ｇｌｕ与其结合Ｎａ＋内流，引起突触后膜去极化，介导快速兴奋性神经传导。ＡＭＰＡ受体由四个亚单位组成，分别为ＧＩ。ＵＲｌ、ＧＩ。ＵＲ２、ＧＬＵＲ３和ＧＩ。ＵＲ４。ＧＬＵＲ２受体只与Ｎａ＋通道相联系。另外３个则与Ｎａ＋、Ｃａ十＋通道相联系。ＫＡ受体在脑中的大部分电生理作用归因于ＡＭＰＡ受体，而非ＫＡ受体本身。ＡＭＰＡ受体和ＫＡ受体Ｃａ＋＋通透性的生理和病理学意义也有待阐明。

３．Ｇｌｕ及其受体的生理作用：①兴奋性递质作用：多数兴奋突触后电位由ＡＭＰＡ受体和ＮＭＤＡ受体的离子成分组成。②在学习记忆、发育中的突触可塑性、神经元营养、树突的生长形成以及与认知功能等方面具有重要作用［１’３“’８］。ＮＭＤＡ受体可诱发突触Ｉ。ＴＰ，后者是突触部位传递效能增强的一种现象，也是突触可塑性的表现形式，被认为是脑内信息贮存和记忆形成的生理机制，与学习记忆密切相关［１’８］。在脑细胞信息传递过程中，ＮＭＤＡ受体通路是决定学习、记忆的关键［８］，该通路受阻会引起学习记忆障碍。动物试验证明［１’８］，ＮＭＤＡ受体拮抗剂能阻断ＬＴＰ形成，并削弱小鼠空间辨别记忆。

二、ＥＡＡｓ毒性作用与脑损伤

１９６９年ＯｌｎｅｙＥ６］首先提出Ｇｌｕ对神经元有很强的兴奋性毒性作用，此观点随后得到一系列研究的证实。

１．基础研究Ｄｏｈｍｅｎ［１１］利用微透析技术对脑缺血一再灌注大鼠模型进行连续检测，发现大鼠海马区ＥＡＡｓ浓度在短暂缺血期间显著升高，并可引起脑损伤，而恢复血流后则迅速下降至正常水平。认为缺血时ＥＡＡ的过度释放参与了缺血脑组织的损伤病理生理过程。Ｍｉｎｅｍａｔｓａ等［１２］研究发现，脑梗塞时梗塞的脑细胞外液中ＥＡＡｓ含量增加，Ｇｌｕ升高最为显著，且脑梗塞体积大小与细胞外液中ＥＡＡ浓度间具有明显的相关性。ＥＡＡｓ受体拮抗剂能有效地减轻实验动物兴奋性毒性作用，缩小梗塞体积，说明ＥＡＡｓ浓度的升高与梗塞体积有关。动物试验证实［１３ｌＮＭＤＡ受体拮抗剂对中枢神经系统缺血有保护作用，如消炎镇痛药依布硒啉（ｅｂ—ｓｅｌｅｎ）可作用于ＮＭＤＡ受体氧化还原位点，通过抑制ＮＭＤＡ受体的活性，拮抗ＮＭＤＡ受体的兴奋毒性，使氧化应激反应减弱而产生神经保护作用。美金胺对外伤性脑损伤有较好的神经保护作用［１４｜，治疗越早效果越好，缺血后６０分钟开始治疗神经系统保护作用消失［１５｜。

２．临床研究Ｋａｎｔｈａｎ等［１６］用因难治性癫痫而行颞叶病灶切除的病人制作人脑缺血模型，再用颅内微透析技术测定细胞外液Ｇｌｕ含量，结果发现缺血后即刻出现Ｇｌｕ水平上升，其峰值浓度达正常的１００倍。Ｎｉｌｓｓｏｎ等［１７１利用微透析技术对７例动脉瘤破裂所致蛛网膜下腔出血患者的局部脑组织（前庭核和额叶皮质下）进行了检测，结果发现蛛网膜下腔出血后Ｇｌｕ聚集于脑组织的不同区域，水平的高低与患者的病情发展密切相关。Ｃａｓｔｉｌｌｏ等［１８］在１２８例急性脑梗死缺血性率中患者的ＥＡＡ检测中发现血浆Ｇｌｕ、Ａｓｐ含量在急性期间明显升高，并与脑梗死体积和病情轻重正相关。体外转流的复温期是一个易造成脑氧供需失衡的时期，研究表明复温时脑ＥＡＡｓ释放增多或重吸收减少，易造成脑损伤，复温速度越快，ＥＡＡｓ的毒性越大，脑损伤越严重［１９｜。以上说明Ｇｌｕ浓度升高与其神经毒性之间密切相关，与病情发展成正相关。

三、ＥＡＡｓ对神经元兴奋毒性机制

Ｇ１ｕ的神经毒性机理尚不完全清楚，据离体研究表明Ｇｌｕ的兴奋性作用主要是通过其受体介导的。

１．促进Ｎａ＋、Ｃ１一水的内流引起急性过程［６’７］Ｇｌｕ主要作用于细胞膜上的ＡＭＰＡ和Ｋ受体，使其过度兴奋对Ｎａ＋的通透性增加，Ｎａ＋的大量内流，膜电位发生变化，Ｃｌ－顺着电位差大量内流，导致ＨｚＯ大量内流，造成神经元的急性肿胀，甚至死

　万方数据万方数据