扩散去极化的新方向：蝇脑研究

IF 3.3 3区生物学 Q2 BIOCHEMISTRY & MOLECULAR BIOLOGY

Channels Pub Date : 2017-03-04 Epub Date: 2016-09-22 DOI:10.1080/19336950.2016.1239898

Kristin E Spong, Jens P Dreier, R Meldrum Robertson

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摘要

扩频去极化(SD)是一种复杂的神经现象，至今仍未被完全理解。在Le~ao首次发现SD的50年后，有证据表明SD可能不会发生在人类身上，但现在已经确定SD是一系列人类大脑病理的基础，从先兆偏头痛到中风和创伤性脑损伤。它的特点是大量的离子电流和离子浓度梯度的损失穿过神经元和胶质膜，但是，尽管进行了大量和长期的研究，仍然不清楚哪些特定的通道驱动SD以及神经元和胶质机制的相对作用。最近一篇由我们两人(KES和RMR)共同撰写的文章，用一种新的模型描述了一种不同的SD方法，该模型将允许对果蝇大脑中的SD机制进行分子遗传学解剖。虽然大多数关于SD的研究都集中在哺乳动物模型上，但SD已经在许多非哺乳动物物种中得到证实，包括像昆虫这样原始的物种。在本文中，Spong等人表明，在用乌阿班治疗后，可以在果蝇大脑中记录SD的标志特征，以降低NaC/ kc - atp酶的活性。此外，作者利用PKG活性水平不同的果蝇遗传品系，证明了环gmp依赖性蛋白激酶(PKG)活性的降低会减弱SD，并表明PKG途径可能对哺乳动物的SD具有类似的调节作用，这一观点尚未得到验证。SD研究的新方向提出了两个重要的一般性问题:苍蝇大脑的发现是否与人类大脑病理学相关?我们能从苍蝇身上学到什么?随附的一篇综述中所描述的证据的权重支持这样一个结论，即果蝇和哺乳动物SD的神经机制具有共同的分子基础，这是进化守恒的结果。例如，沃巴因也能在哺乳动物大脑中诱导SD。然而，由于中枢神经系统存在明显的差异，比如哺乳动物的神经组织中有血管供应，而昆虫的神经组织中没有血管供应，因此有些人可能会对苍蝇能真正告诉我们哺乳动物SD的情况持怀疑态度。当然，脉管系统在提供氧气和营养物质以及清除代谢物方面的影响，更不用说调节剂的释放，使哺乳动物中枢神经系统的SD过程变得非常复杂。然而，昆虫系统中缺乏这种复杂性实际上可能会增加苍蝇SD模型的价值，因为它的目标是理解这种现象的基本神经基础。例如，目前的论文清楚地表明，尽管没有血管系统，苍蝇大脑中的SD特征与哺乳动物大脑中记录的SD惊人地相似，这意味着血管系统的存在并不是SD产生的必要条件。在果蝇模型系统中，不需要考虑SD过程中血流的中断以及由此导致的哺乳动物大脑损伤。无脊椎动物模型系统(如苍蝇)的一个优势是，了解SD的进化起源和潜在的适应价值可以帮助我们

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Channels 生物-生化与分子生物学

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期刊介绍： Channels is an open access journal for all aspects of ion channel research. The journal publishes high quality papers that shed new light on ion channel and ion transporter/exchanger function, structure, biophysics, pharmacology, and regulation in health and disease. Channels welcomes interdisciplinary approaches that address ion channel physiology in areas such as neuroscience, cardiovascular sciences, cancer research, endocrinology, and gastroenterology. Our aim is to foster communication among the ion channel and transporter communities and facilitate the advancement of the field.