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近年的研究發(fā)現(xiàn)溫度敏感神經(jīng)元和不敏感神經(jīng)元之間還存在著形態(tài)學(xué)的差異[2]。溫度敏感神經(jīng)元由于接受來自外周傳入的溫度信息,其神經(jīng)元軸突走向垂直于第三腦室,向外周延伸;而溫度不敏感神經(jīng)元不接受外周傳入的溫度信息,其神經(jīng)元軸突走向平行于第三腦室。溫度敏感神經(jīng)元的形態(tài)學(xué)特征也是分型的重要依據(jù)。
2 POAH神經(jīng)元的電生理特性
Wagner等[3]對POAH神經(jīng)元固有放電特征進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn):(1)70%的POAH神經(jīng)元存在超極化激活的陽離子電流(hyperpolarizationactivated cation current,Ih),而這一電流在POAH自發(fā)放電神經(jīng)元中的比率高達(dá)87%.Ih電流是在給超級化電壓時神經(jīng)元產(chǎn)生的一種緩慢的門控內(nèi)向整合陽離子電流,可以被非選擇性超極化激活環(huán)核苷酸門控陽離子通道阻斷劑氯化銫(CsCl)所阻斷。Ih電流能使膜電位進(jìn)一步超級化,是起搏電位形成的基礎(chǔ)[46],也參與決定神經(jīng)元的靜息膜特性。(2)51%的POAH神經(jīng)元表現(xiàn)出和一種瞬時的內(nèi)向電流(transient inward current,IT)相關(guān)的低閾值峰(lowthreshold spike,LTS),這一電流在POAH自發(fā)放電神經(jīng)元中的比率也高達(dá)87%.IT電流是一種快速激活并失活的Ca2+電流,它的激活閾值低,激活常數(shù)不同于其它的Ca2+電流,可以為T型鈣離子通道阻斷劑NiCl2阻斷。(3)多數(shù)的POAH神經(jīng)元表現(xiàn)出動作電位之后的后超極化(after hyperpolarization,AHP),但是放電的神經(jīng)元比不放電的神經(jīng)元表現(xiàn)的AHP更多。AHP由Ca2+依賴的K+電流介導(dǎo),是一種小電導(dǎo)。通常認(rèn)為AHP參與決定動作電位的峰頻率適應(yīng)性(spike frequency adaptation),可能與調(diào)節(jié)POAH神經(jīng)元的放電頻率有關(guān)。有研究指出Ih電流對于AHP的產(chǎn)生具有重要意義。(4)在29%的POAH神經(jīng)元觀察到一種快速激活并失活的電流(rapidly activating and inactivating current,IA),這和此區(qū)溫度敏感神經(jīng)元的比例非常接近。IA電流是一種瞬時的外向電流,由電壓依賴性延遲整流鉀通道(voltagedependent delayed rectifier potassium channels)介導(dǎo),是下一個動作電位之前的前電位(prepotential)形成的電流基礎(chǔ)。
一種超級化的刺激可以激活I(lǐng)h電流,引起內(nèi)向電流或是去極化的時間依賴性的整流(time dependent rectification,TDR),使膜電位朝著IT電流激活的閾值移動,從而導(dǎo)致瞬時的內(nèi)向電流和LTS,并進(jìn)一步去極化膜電位激活電壓門控Na+通道,引起一個動作電位的爆發(fā)。在每一個動作電位及AHP之后,膜電位去極化激活I(lǐng)A電流,終止進(jìn)一步的去極化,穩(wěn)定神經(jīng)元的靜息電位。當(dāng)IA電流被失活,膜電位逐漸去極化直到達(dá)到閾值,形成下一個動作電位醫(yī).學(xué).全.在.線quanxiangyun.cn。
3 POAH神經(jīng)元溫度敏感性的離子通道機(jī)制
3.1 雙孔鉀通道
雙孔鉀通道(two pore domain potassium,K2P),包括TREK、TRAAK、TASK等成員,是生理狀態(tài)下背景鉀離子電導(dǎo)的離子通道基礎(chǔ)[79],參與形成并維持神經(jīng)元的靜息膜電位,調(diào)節(jié)細(xì)胞對外界理化刺激的興奮性。K2P鉀通道家族成員對溫度改變具有敏感性,其中TREK1、TREK2和TRAAK在接近37 ℃時活性最大,隨溫度下降活性降低。特別是TREK1通道可能是一種冷感受器,在生理溫度下通道開放,神經(jīng)元處于超極化靜息狀態(tài);當(dāng)溫度下降時通道關(guān)閉引起神經(jīng)元去極化,傳遞冷信息。最近Boulant等[10]建造了HodgkinHuxley like模型,這一模型研究提示K2P鉀通道不同的表達(dá)水平能夠決定神經(jīng)元的溫度敏感類型,特別是在POAH區(qū)高表達(dá)的TASK1通道,可能和TREK1、TRAAK通道一起參與決定POAH神經(jīng)元的不同溫度敏感性,即高表達(dá)的K2P鉀通道或是TREK1/TRAAK與TASK1 通道表達(dá)的高比值會使神經(jīng)元處于更高的超極化狀態(tài),從而使神經(jīng)元的溫度敏感性更低。這就提示了一種可能:溫度敏感神經(jīng)元可能低表達(dá)或者不表達(dá)TRAAK和TASK,而溫度不敏感神經(jīng)元則高表達(dá)TRAAK和TASK.
3.2 超級化激活的環(huán)核苷酸門控通道
超級化激活的環(huán)核苷酸門控(hyperpolarizationactivated cyclic nucleotidegated,HCN)通道是Ih電流產(chǎn)生的離子通道基礎(chǔ)。它首先在心臟的竇房結(jié)細(xì)胞被鑒定出來,隨后在外周以及中樞神經(jīng)元相繼被發(fā)現(xiàn)。在起搏細(xì)胞,Ih電流引起細(xì)胞自動去極化產(chǎn)生節(jié)律性的活動;而在非起搏細(xì)胞,Ih電流參與決定神經(jīng)元的靜息膜特性,限制超級化或是去極化反應(yīng)的程度,并且調(diào)節(jié)突觸信號傳遞。Magee等的研究觀察到HCN通道產(chǎn)生的Ih電流具有溫度敏感性:Ih電流激活以及失活的速度和溫度成正相關(guān)。溫度越高,Ih電流激活和失活越快;溫度越低,激活和失活越慢。因此可能是溫度對HCN通道開啟或是關(guān)閉速率的影響,導(dǎo)致了Ih電流激活和失活的速度的改變,從而影響了神經(jīng)元的放電頻率,決定了神經(jīng)元的溫敏類型。此外,Boulant等建造的HodgkinHuxley like模型也提示HCN離子通道的不同表達(dá)水平參與決定神經(jīng)元不同的溫度敏感類型,增加HCN通道的表達(dá)將增加神經(jīng)元的放電頻率和溫度敏感性[10]。他們在后續(xù)的電生理研究中證實(shí)了這一模型的預(yù)測[11],并且認(rèn)為cGMP可能就是通過激活I(lǐng)h電流以及外向的鉀離子電流改變POAH神經(jīng)元的溫度敏感性,參與體溫調(diào)節(jié)[12]。
