收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

BDNF诱导线粒体在突触前的定位并增强其引起的突触传递作用

纪云松  
【摘要】:研究背景 线粒体作为一种极其重要的细胞器,参与了细胞内的ATP生成,钙离子浓度的维持以及细胞凋亡等过程。而在神经元中,将线粒体准确运输到突触部位,对于调控突触前的递质释放,突触后的离子转运以及树突棘的形成都有重要的意义。 前人对线粒体运动机制的研究发现,驱动蛋白Kinesin家族成员KIF5A/B/C, KIF1Bα和KLP6等,参与了线粒体沿着轴突的顺向运输。而除了对相关驱动蛋白的研究外,对于调控线粒体运动的细胞内信号分子的报道也有很多,例如,NGF可以通过激活下游的P13K从而调控线粒体运输;五羟色胺和多巴胺可以激活Akt-GSK3β信号通路影响线粒体运输;钙离子也可以作为一种第二信使调控线粒体运输。最近的研究发现,KIF5, Milton和Miro1可以组成复合体介导线粒体沿着微管的运输,而在这个复合体中Miro1起了钙离子感受器的作用。 脑源性神经营养因子(BDNF)作为一种广泛表达在中枢神经系统中的神经营养因子,在调控神经元的生长、发育以及突触的可塑性中发挥着重要作用。BDNF的功能由两个受体介导,TrkB受体和P75受体,下游还有MAPK、PI3K和PLCγ等分子来传递细胞内信号。据报道,BDNF可以调控脑内的线粒体代谢,从而调控ATP的生成。但是,BDNF是通过何种机制来调控线粒体的运输从而影响其功能的,却仍然不清楚。 本实验利用活细胞成像技术以及线粒体分离技术,研究BDNF对于线粒体运动的影响,并进一步探讨线粒体的运动在BDNF的生物学功能中的所起的作用,研究结果如下: 1. BDNF刺激神经元使突起中运动线粒体比例减少 我们运用活细胞成像技术和脂质体转染技术观察线粒体运动情况。发现BDNF短时间(15分钟)处理神经元,可以显著减少顺轴突和逆轴突运动的线粒体的比例。为了检测BDNF对于线粒体运动影响的特异性,我们又用GFP标记的Rab5来显示内体,发现内体的运动不受BDNF调控,说明BDNF特异性的影响线粒体的运动。有研究表明, BDNF可以增加线粒体的氧化磷酸化以及ATP的生成。但我们发现短时间的BDNF处理没有影响线粒体的膜电位以及ATP的生成。说明线粒体的运动状态改变是在功能改变之前发生的。 2. BDNF引起的运动中线粒体比例降低需要激活P13K和PLCγ 由于发现了BDNF促进神经元中线粒体运动停止这一现象,后续实验旨在研究这一现象的具体机制。我们通过使用激酶抑制剂阻断信号通路,发现BDNF引发的线粒体运动停止依赖于TrkB-PI3K和TrkB-PLC γ-IP3R信号通路。 3.细胞内钙离子的上调是BDNF引发线粒体运动停止的必要条件 前面发现的两条信号通路都可以调控BDNF引起的钙离子浓度变化,而钙离子是线粒体运动重要的调节因子。因此我们使用了胞内钙离子螯合剂BAPTA-AM和胞外钙离子螯合剂EGTA,发现都可以阻碍BDNF引发的线粒体运动停止。 研究发现,TRPC通道对钙离子有透过性并且可以被BDNF激活,因此我们使用TRPC通道抑制剂SKF-96365,并检测线粒体运动,发现BDNF对于线粒体运动的调控被完全阻断了。说明TRPC介导了BDNF引起的线粒体运动停止。 4.Miro1参与调节BDNF诱导的线粒体运动停止 上述研究阐明了钙离子调控了线粒体的运动停止,接下来我们探讨钙离子通过何种途径来实现这个过程。有研究表明线粒体外膜蛋白Miro1可作为钙离子浓度感受器调节线粒体的运动。我们通过基因突变的方式,将野生型或突变型Miro1(突变蛋白命名为Miro1KK,其EF结构域发生突变从而失去钙离子结合能力)转染进海马神经元中,检测线粒体运动,发现在表达Miro1KK的神经元中,BDNF无法引起线粒体运动停止。上述结果表明Miro1可能通过与钙离子结合介导了BDNF引发的线粒体运动停止。 5. BDNF引起的线粒体运动停止有利于BDNF促进突触传递 由于线粒体能够为神经元的正常功能,特别是突触可塑性,提供能量和调控钙离子浓度。接下来我们要检测BDNF引发的线粒体运动停止是否促进线粒体在突触处的聚集。通过免疫荧光共定位实验,发现BDNF处理的神经元中,线粒体与SV2共定位显著增加,并且受到Miro1KK突变体影响。 我们用FM1-43荧光染色检测BDNF增强囊泡释放的过程。实验结果表明BDNF确实可以促进轴突末梢囊泡的释放,而这一增强作用在Miro1KK突变体转染的神经元中受到了抑制,这表明线粒体在突触部位的聚集参与BDNF调控的神经递质释放。 结论 1.BDNF处理神经元使突起中运动线粒体比例减少 2.Miro1通过与钙离子结合参与调节BDNF诱导的线粒体运动停止 3.BDNF引发的线粒体运动停止有利于BDNF促进突触递质释放


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 严志强 ,衣昕 ,胡亚娥 ,徐邦生;BDNF和p75 NTR在成年大鼠脊髓与背根神经节中的分布[J];交通医学;2002年06期
2 赵彬,要航,吴燕,汪家政,王福庄,范明;PCR标记探针原位检测培养的海马神经细胞BDNF mRNA的表达[J];神经解剖学杂志;1997年03期
3 罗星;何玲;张峪涵;孔雪;于娜;徐坚;杨磊;黄瑾;;BDNF的酵母双杂交诱饵载体的构建和初步鉴定[J];农垦医学;2005年05期
4 金国华,徐慧君,武义鸣,田美玲,钟世镇;BDNF、NGF对体外培养的胚胆碱能神经元生长发育的影响[J];神经解剖学杂志;1997年03期
5 李军;罗忠金;张吉翔;;脑源性神经营养因子突变与焦虑[J];生命的化学;2008年02期
6 黄东煜;张志坚;陈柏龄;吴秀丽;王柠;张彦定;;大鼠Bdnf基因慢病毒载体的构建及其在骨髓间质干细胞中的表达[J];生物工程学报;2007年02期
7 胡旭东,徐慧君,武义鸣,田美玲;BDNF、SDNF、GM_1对体外培养的多巴胺神经元的影响[J];神经解剖学杂志;1998年02期
8 顾玲,冯忠堂,王廷华;神经生长因子家族成员NGF、BDNF、NT-3和NT-4在猫L_6脊髓的分布[J];中国组织化学与细胞化学杂志;2001年03期
9 尹昭,王廷华,李明,李兴国,罗敏;脊髓Ⅱ板层NOS,BDNF和GDNF阳性神经膨体的组织化学双标研究[J];昆明医学院学报;2002年03期
10 吴兰鸥;詹合琴;闫俊岭;蔡文锋;吴进平;杨克红;;三七皂苷Rg_1对大鼠脑缺血再灌注损伤海马部位保护作用机制的研究[J];天然产物研究与开发;2006年02期
11 师社会;宁晓霞;;BDNF及受体TrkB在大鼠小脑的表达研究[J];实用医技杂志;2007年09期
12 郭丽;孙鹏;邹振芳;杨光;魏辅文;;白鱀豚BDNF基因的扩增和序列分析[J];兽类学报;2006年01期
13 孔宏;宋倩;王玉其;张亚楠;李亚;;枳菊解郁汤对抑郁模型小鼠学习记忆能力及海马和前脑皮层BDNF表达的影响[J];曲阜师范大学学报(自然科学版);2010年02期
14 闫玉莲;谢小军;袁伦强;;温度对南方鲇肝组织离体线粒体代谢耗氧率的影响[J];水生生物学报;2008年02期
15 ;美研究显示肿瘤与干细胞线粒体代谢有关[J];生物学通报;2008年11期
16 窦淑筠;正常与缺血时的心肌线粒体代谢状况[J];生理科学进展;1982年02期
17 漆正堂;丁树哲;贺杰;;丙酮酸脱氢酶活性调控在线粒体代谢与生长平衡中的作用[J];生命的化学;2008年03期
18 李久香;;1981年中美分子生物学联合招生(CUSBEMA)试题[J];医学分子生物学杂志;1984年01期
19 颜承农,谭安民,邓凤姣,刘义,宋昭华,屈松生;线粒体热化学研究Ⅴ.鳙鱼肝脏线粒体代谢热动力学[J];华中师范大学学报(自然科学版);1997年02期
20 袁伦强;谢小军;闫玉莲;;食物中多氯联苯PCB 126对南方鲇的致死效应及代谢胁迫的研究[J];水生生物学报;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王玲;陈振宇;许若军;;n-3脂肪酸缺乏对大鼠BDNF的表达及学习能力的影响[A];生命发展机遇——窗口期营养——达能营养中心第十二届学术年会会议论文集[C];2009年
2 左夏林;杨欢;李文适;孙靓;季爱民;;脑源性神经营养因子融合蛋白(BDNF-PTD)对大鼠局灶性脑缺血治疗作用的初步研究[A];广东省药学会2009学术年会论文集[C];2010年
3 冯军基;童川;赵留涛;刘欣辛;肖传斌;刘忠虎;;中华大蟾蜍BDNF基因的克隆与原核表达载体的构建[A];中国畜牧兽医学会动物解剖学及组织胚胎学分会第十六次学术研讨会论文集[C];2010年
4 江佩芳;袁天明;顾伟忠;詹灿阳;孙逸;俞惠民;;宫内炎症新生鼠脑白质损伤后的神经再生及BDNF作用机制研究[A];2011年浙江省医学会儿科学分会学术年会暨儿内科疾病诊治新进展国家级学习班论文汇编[C];2011年
5 曾文;朱楚洪;;BDNF通过促进干细胞归巢从而提高小直径工程血管的通畅率[A];中国解剖学会2011年年会论文文摘汇编[C];2011年
6 周利君;钟祎;任文杰;刘先国;;BDNF对脊髓背角C-纤维诱发电位的影响及其机制的探讨[A];中国生理学会张锡钧基金会第十届全国青年优秀生理学学术论文综合摘要[C];2009年
7 吕慎金;杨燕;;梅花鹿BDNF基因与行为性状的相关分析[A];第十二次全国畜禽遗传标记研讨会论文集[C];2010年
8 王迎新;张向荣;张志珺;李磊;;氟西汀对胎鼠海马神经干细胞再生以及BDNF基因表达的影响[A];中华医学会精神病学分会第九次全国学术会议论文集[C];2011年
9 安改红;马强;陈学伟;;姜黄素对慢性心理应激大鼠海马BDNF表达的影响[A];中国生理学会第九届全国青年生理学工作者学术会议论文摘要[C];2011年
10 石晶;谭云龙;王志仁;杨甫德;;银杏叶提取物预防大鼠迟发性运动障碍的行为学研究及其对特定脑区BDNF蛋白表达的影响[A];中华医学会精神病学分会第九次全国学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马玲;BDNF对条件性味觉厌恶记忆形成及消退作用的研究[D];山东大学;2012年
2 张平;BDNF修饰骨髓间充质干细胞治疗AD的实验研究[D];天津医科大学;2010年
3 孟步亮;BDNF转基因成纤维细胞移植促进脊髓可塑性的分子信号通路研究[D];昆明医学院;2011年
4 左夏林;可通过BBB的BDNF融合蛋白保护脑缺血后神经元死亡的药效学和机制研究[D];南方医科大学;2013年
5 巩琰;AAV载体介导的BDNF表达对大鼠糖尿病模型中的RGC的保护作用[D];中国人民解放军军医进修学院;2011年
6 王知非;BDNF促脊髓前角神经元存活、再生、重塑作用的研究[D];中南大学;2011年
7 王琳辉;Huntingtin-552片段在星形胶质细胞中的代谢及其对BDNF合成分泌的影响[D];苏州大学;2010年
8 刘伟东;BDNF基因转染骨髓间充质干细胞体外诱导分化神经元细胞研究[D];中南大学;2010年
9 周东浩;血清BDNF水平及BDNF单核苷酸多态性与2型糖尿病的相关性研究[D];河北医科大学;2010年
10 陈晔凌;BDNF对外周神经损伤后神经修复及继发神经病理性疼痛的影响[D];华中科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李洪毅;首发抑郁症患者血清BDNF浓度,Va166Met多态性及临床症状关联研究[D];昆明医学院;2011年
2 胡美红;慢性应激对卵母细胞发育潜能和卵巢局部调控因子BDNF的作用研究[D];安徽医科大学;2011年
3 王保宁;腺病毒介导的CTLA4Ig基因对共同导入的BDNF基因在大鼠脊髓表达的影响[D];河北医科大学;2010年
4 楼丹丹;重度抑郁症患者BDNF基因多态性与无抽搐电休克治疗的相关性研究[D];重庆医科大学;2010年
5 纪云松;BDNF诱导线粒体在突触前的定位并增强其引起的突触传递作用[D];山东大学;2013年
6 刘莎;抑郁障碍BDNF系统药物基因组学研究[D];山西医科大学;2010年
7 王涵;帕罗西汀抗抑郁作用与BDNF、CORT、NET和5-HTT表达关系[D];重庆医科大学;2011年
8 姜扬;静脉注射骨髓基质细胞治疗大鼠局灶性脑缺血BDNF表达的实验研究[D];中国医科大学;2005年
9 孙波;老年期抑郁症与轻度阿尔茨海默病患者治疗前后血清BDNF水平的变化及APOE基因多态性研究[D];苏州大学;2010年
10 刘万里;加味补阳还五汤对局灶性脑缺血再灌注大鼠脑组织BDNF、NGF表达的影响[D];中国医科大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 黄苏榕;上海生科院发现神经元形态发生新机制[N];中国医药报;2008年
2 葛晨;适度积极参与社交,充实有助抗癌[N];新华每日电讯;2010年
3 江苏省农业科学院畜牧研究所 王冉;对饲料危害最大的生物性污染物霉菌及霉菌毒素[N];中国畜牧报;2002年
4 首席记者 姜澎;西藏两万年前就有居民了[N];文汇报;2010年
5 常丽君;听基因讲那过去的事情[N];科技日报;2010年
6 记者 衣晓峰 通讯员 李小莲;针刺治疗青光眼性视神经萎缩取得新成果[N];中国中医药报;2010年
7 ;负氢离子——分子医学界当之无愧的明星[N];科技日报;2011年
8 记者 蓝建中;验血新法 诊断抑郁[N];新华每日电讯;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978