受体的张力性激活与抑制

突触受体的位相性激活对于脑内的信息传输是基本的。然而已经认识到，通过激活离子型受体参与快速、点对点通信的那些神经递质，通常也可能参与慢的信号传送。从极端的情形来看，这里可能包括受体的张力性激活。这种激活属于旁分泌性质的活动，因为在神经元胞体、树突及轴突区广泛分布着受体，它们离开神经递质的释放位点都比较远［1］。

在某些胚胎神经元中，在突触还没有开始发生前，GABAA受体的张力性激活是明显的。在显示了IPSC的成熟神经元中，与覆盖其上的高频位相性事件不同，大鼠小脑颗粒细胞的电压钳记录鉴定了GABAA受体的张力性激活。GABAA受体拮抗剂荷苞牡丹碱和SR-95531不仅阻断了自发性的IPSC，也减少了“保持”电流。所谓保持电流是指用来钳制细胞达到某一膜电位的电流。输入电导的减少与电流变异的减少是相联系的，此现象与GABAA受体通路的开放数目减少相一致。其后的研究表明，GABA介导的张力性电导存在于齿状回颗粒细胞、丘脑-皮层转运神经元、腹侧基底丘脑复合体、躯体感觉皮层第Ⅴ层锥体神经元、海马CA1区的锥体细胞以及海马CA1区的某些抑制性中间神经元［1］。

如果希望了解张力性受体激活是如何发生的，则鉴定GABA的一个或多个来源是重要的。虽然某些重组的和天然的GABAA受体已显示可在没有激动剂存在的条件下以低概率自发开放，但是多数GABAA受体需要与激动剂分子结合，才能促使受体进入开放状态。因此，对于存在张力性电导的最简单解释是，GABA（或某些其他GABAA受体激动剂）必定以相当高的浓度存在于细胞外间隙，造成持续的受体激活。从理论上考虑，根据GABA转运蛋白的化学计量关系以及根据活体微透析后溶质的恢复，估计细胞周围GABA浓度的变异为几十纳摩尔到几微摩尔。这个范围可能反映了应用不同估计方法所致的不确定性，但也强调了其可能是细胞外GABA浓度的一种真正的区域和时间变异［1］。

对出生以后脑的GABA来源的研究表明，GABA广泛存在于小脑颗粒细胞周围。在动物幼体中，动作电位依赖的小泡释放明显地是维持细胞周围GABA浓度的基础，此小泡释放是负责张力性受体激活的。对此过程有贡献的一个因素是，在小脑的小球（glomerulus）中存在着许多释放GABA的高尔基细胞轴突末梢。对于成熟的颗粒细胞来讲，小泡性释放是否有作用，情况尚不太清楚；也有的意见认为，有一种非小泡性来源的GABA，不过还没有得到鉴定［1］。

细胞外间隙的GABA浓度所反映的不仅是GABA释放元素的数目与活性，还有GABA转运蛋白的作用。GABA转运蛋白是钠-氯共转运体，在正常情况下负责去除细胞外间隙的GABA，但是也可能按相反的方向操作。所以在某些条件下，它本身也可以是GABA的来源。然而，当用药理学方法阻断转运后，或在转运蛋白缺损的小鼠中，张力性电流的值增加，表明反向转运蛋白的活性对于细胞周围GABA通常没有贡献［1］。

张力性抑制是由于在时间上随机分散的受体激活，这些受体分布于整个神经元的表面（即使是以潜在的、不均匀的形式分布）。位相性和张力性抑制的区别提示，它们在调控神经元的网络活动方面有深刻差异。与位相性GABAA受体的激活相比，人们可以预期，张力性GABAA受体的激活在能力方面是更受限制的，而且比较不容易接受调制。GABAA受体张力性激活的一个直截了当的结果，是持续地增加细胞的输入电导。它影响了注射电流入细胞所引起的电压反应的强度及时程，增加了随距离而发生的电压降低。所以，对某个兴奋性输入（也即EPSC）来讲，EPSP的大小及时程将会减少，而可能发生信号整合的时间、空间窗将会缩短，总的说来，是使动作电位的产生变得更不容易［1］。

异步性张力性受体激活怎样与高频率突触输入相区分？如果我们孤立地去考虑某一点的突触后电导，而且从胞体方面去看，那么许多位相性事件的整合反应将与张力性电导无法区分。然而，这两个现象之间有明显区别。在高频率位相性传递的情况下，分别的小泡释放事件的信号在突触后细胞上被整合了；而在张力性抑制的情况下，整合发生在细胞外间隙，在那里GABA混合到了一起，达到平均的细胞周围浓度，虽然这个浓度还可能随时间而有所变化。在反映网络活性方面，这种区别是有意义的，可能也有重要的能量方面的考虑。如果参与的各个IPSC发生在不同的突触上，而这些突触又分布在复杂的树突树上面，那么对每个树突位点来讲，输入是分离的、位相性的，但是仍然可以参与时间方面准确的局部加工。此外，对于那些有多个输入的神经元，通过对多处来源IPSC的整合，有可能达到持续电导，这是可以理解的。而对于那些仅有少数输入的神经元，例如小脑颗粒细胞，则只有通过有限数目的GABA释放元素的参与才能达到［1］。

图4-3　GABAA受体张力性抑制对于颗粒细胞兴奋性的效应

（a）急性小脑脑片（35 d小鼠）记录。电流注射为-8～+24 pA，步进幅度为2 pA。实验在10 μmol/L的SR-95531条件下重复进行，被诱发的动作电位数目有明显增加。上部右侧曲线显示，在存在（实线）或不存在（虚线）SR-95531的条件下，不同细胞用阈值电流注射的电压记录。下左侧曲线显示覆盖于其上的常态化的平均兴奋性突触后电位（EPSP）和兴奋性突触后电流（EPSC）的波形，记录来自单个颗粒细胞。下右侧曲线显示平均EPSP波型，来自不同的细胞，显示当存在SR-95531时，EPSP的幅度和时程增加。（b）对麻醉、自由呼吸18～27 d的SD大鼠(1)小脑颗粒细胞的记录。b1曲线（电压钳0 mV）显示局部给予SR-95331（0.5 mmol/L）取消了IPSC，减少了张力性电流。b2是给予SR-95531之前和之后细胞对电流注射的反应，显示SR-95531增加兴奋性反应，表现为频率电流关系曲线向左方移动。b3曲线显示低的自发性放电频率如何在活体中被张力性抑制所增强。从3个静止颗粒细胞相互覆盖的电流钳制记录（上），还有当GABAA受体用SR-95331阻断后（下）的3个曲线记录中，可以看到GABAA受体阻断导致自发放电的增加。（图引自［1］）

有几个研究组研究了小脑颗粒细胞的张力性抑制如何影响细胞的兴奋性。如果向细胞内注射幅度逐步提高的步进电流，用以诱发颗粒细胞动作电位，如果应用GABAA型受体拮抗剂阻断张力性抑制，那么用来达到已知发放频率的电流就会减少，也就是说，输入-输出关系曲线向左移动。在各种兴奋水平上都可以看到放电频率同样的减少，这就等于是一个数学减法运算。有些作者应用动态钳制方法，恢复浸泡在GABAA受体拮抗剂里面颗粒细胞的张力性电导，他们的实验结果与药理阻断的实验结果是互补的。然而他们的实验结果也显示，张力性抑制的电导效应依赖于兴奋性输入的性质。如果不是用步进式兴奋，而是用随意的一串突触电导来刺激细胞，那么短路性抑制就不再是简单地把输入-输出关系向右移动，这种抑制同时也减少了它的斜率。这相当于增益的变化，是一个数学除法的运算。输入-输出关系的斜率依赖于输入阻抗的变异性：对张力性抑制来讲，需要高频率的突触兴奋性输入，以达到一定的输出率［1］。

苔状纤维向颗粒细胞提供兴奋性突触输入。阻断张力性电导以后，在小脑苔状纤维接受高频刺激时也看到了输入-输出关系斜率的增加。张力性GABAA受体活性的改变，通过改变高尔基细胞的放电频率而修饰颗粒细胞对苔状纤维输入频率变化的敏感度，从而贡献给颗粒细胞稀少感觉输入的编码，这被认为对于有效的运动调控是必需的。小脑皮层的神经网络模型表明，颗粒细胞的张力性抑制也可以限制位相性反馈抑制所引起的、来自高尔基细胞的振荡行为［1］。

在海马，某些中间神经元对于产生网络振荡的贡献，可能受到张力性抑制的影响。此外还有提示，中间神经元和锥体细胞的张力性电导区别，可能有贡献于锥体细胞位相性抑制的稳态性调节。虽然张力性的GABAA受体活性在发育中的锥体细胞里是存在的，但是在成年动物脑片中一般看不到，除非GABA的摄取或降解被阻断，或者GABAA受体的亲和力得到增加。所以在正常条件下，通过药理学手段阻断张力性抑制，可以选择性地增强中间神经元的兴奋性，导致CA1锥体细胞的IPSC频率增高［1］。

轴突或突触前GABAA受体是否受张力性激活的问题，较少受到注意，所以对这种激活的可能的功能后果也知道得很少。虽然轴突受体不大可能影响树突-胞体水平的整合，但是有证据表明，它们可能调制动作电位的传导和递质的释放［1］。