受体介导的位相性和张力性抑制的调制

一个神经元所接受的位相性抑制的型式，显然取决于突触前GABA释放神经元的数目、种类及活性，但有关张力性抑制是否也同样取决于神经元的活性，相对不那么清楚。如果这种形式的抑制反映了神经元网络的动态活性，那么有一种能力来调制张力性电导似乎是必需的。另一可能性是张力性抑制仅为神经元的兴奋性提供简单的、经常性的刹车样作用。突触传递依赖于许多紧密相关的调节过程的相互作用，它们一起决定了突触后反应的时间、幅度和动力学，而每个过程都可以受到调制。张力性抑制显示了较少程度的自由度；然而部分地由于低受体占领，这里的动态调制范围可能潜在地要大一些。从理论上说，位相性和张力性的抑制可以被调制，通过GABA的释放或摄取，及/或受体数目和特征的改变［1］。

如果从突触间隙释放的GABA总是有助于张力性抑制的话，那么可以预期，突触前活性变化或释放变化将会修饰张力性电导的幅度。在海马实验中看到的事情就是如此。在那里，不论在锥体神经元还是中间神经元上，通过谷氨酸受体激动剂红藻氨酸刺激中间神经元放电，都可以增加GABAA受体介导的张力性电导。此外，在小脑颗粒细胞上，由乙酰胆碱引起的GABA释放易化，会导致钙依赖的、动作电位不依赖的张力性电导增加。因为小脑接受胆碱能神经支配，后者的机制可以提供生理上相关的颗粒细胞的兴奋性调制。应用TTX阻断动作电位放电，也显示培养的海马和小脑神经元的张力性电导减少［1］。

已经知道，GABA转运蛋白对位相性抑制有确定性的效果，对细胞周围的GABA也有重要影响。细胞外GABA浓度与细胞周围的GABA处于平衡状态，因此GABA流动的大小将随着膜电位和为运输底物（GABA、Na+、Cl-）工作的跨膜梯度而改变。这也意味着，在病理的或给药的情况下，它们作为GABA潜在来源的能力将具有极大的重要性。这两种情况都会增加细胞内GABA的浓度。已经认识到，转运蛋白可以在细胞表面和细胞内区隔之间实现快速重新分布，它们的功能也可以通过磷酸化或通过分子间相互作用来改变，即使GABA释放并没有改变。所以，细胞周围的GABA浓度以及张力性抑制，有可能因GABA摄取的变化而被调制［1］。

已经知道，有许多过程可以调制GABAA受体的数目和功能，因而有可能关系到张力性的和位相性的抑制两者。例如β和γ亚单位的细胞内襻含有磷酸化位点，可以被不同的蛋白激酶磷酸化；还有γ2亚单位的细胞内襻是通过硫代酰转移酶（thioacyl transferase）起蛋白质棕榈化作用的底物。这些可逆的翻译后修饰，可以影响GABAA受体的性质和亚细胞定位。GABAA受体可以快速地在细胞表面和细胞内区隔之间循环周转，也有可能在膜表面作侧向运动。此外，通过与不同胞液蛋白质的相互作用，它们可以在突触位点和非突触位点成簇。这种动态行为不仅允许受体数目有快速的改变，也可能引导受体的性质发生变化。例如，重组GABAA受体的成簇，可以通过GABA受体相关蛋白（GABA receptor-associated protein，GABARAP）而发生改变，既改变其动力学行为，也改变其单通道电导；在培养的海马神经元中，细胞骨架的破裂可以降低受体成簇，改变突触内及突触外区受体的行为。最后，不同的病理条件例如癫痫、激素波动及慢性酒精戒断，被证明可以区别性地影响参与张力性和位相性抑制亚单位的表达［1］。

如同GABAA受体的生物物理学特点是由其亚单位组成所决定的那样，它们的药理学特征也是如此。经常被引用的例子是α亚单位的作用，它规定了受体对于苯二氮的亲和力，而苯二氮是GABAA受体的变构调制物。由α1、α2、α3、α5亚单位，同时还有2个β和1个γ2亚单位组成的这种受体，对苯甲二氮卓（diazepam）有高亲和力，而苯甲二氮卓是经典的苯二氮激动剂。含有α1亚单位的受体也对咪唑并吡啶坦（imidazopyridine zolpidem）具有高亲和力。把α亚单位改变为α4或α6，就取消了对苯二氮和唑吡坦的敏感度，用δ、ε或π亚单位取代γ2亚单位也一样。在五聚体里面，亚单位的位置也是关键性的，例如苯二氮敏感性受到与γ2亚单位邻近的α亚单位类型的影响［1］。

如所预期，突触区、突触外区或突触周围受体亚单位组成的区别，反映在位相性和张力性抑制如何受苯二氮位点配基的区别性调制上面。在齿状回颗粒细胞上，唑吡坦延长IPSC的衰减，但对于张力性电导没有影响，这被认为是由苯甲二氮卓不敏感的α4βδ受体所介导的。在小脑颗粒细胞上应用苯二氮，也看到类似的区别性效应，这种情况下的张力性电导是由α6βδ GABAA受体介导的。在培养的海马神经元上，IPSC被咪达唑仑和唑吡坦延长；而在存在GABA转氨抑制剂氨己烯酸（vigabatrin）的条件下，张力性抑制仅可以被咪达唑仑所增强。以上事实符合α5β3γ2受体的张力性激活。相反，CA1中间神经元的张力性电导可被低浓度的唑吡坦所增强，此结果与这类细胞含α5亚单位受体的激活不一致。应该注意的是，当存在正性异构性调制物的时候，张力性电导的增强不太容易被解释为无效果，因为任何一个药物诱导的受体亲和力的增加，都可能有受体群体的募集（包括突触受体），而这些在正常情况下是不能被低的细胞周围GABA浓度所激活的［1］。

图4-6　神经活性甾体调制含δ亚单位的GABAA受体（彩图见图版此处）

（a）神经活性甾体是在神经元和胶质细胞里由新合成或由循环带来的前体代谢物产生的，前体生成于外周甾体生成器官。胶质细胞的神经甾体生成通路之一显示，胆固醇通过甾体产生的急性调节蛋白（steroidogenic acute regulatory protein，StAR）及外周苯二氮卓受体（peripheral benzodiazepine receptor，PBAR）被线粒体摄入。孕烯醇酮通过细胞色素酶P450侧链分裂（P450 scc）形成。在此例中，光面内质网中的代谢通过孕酮和5α-二氢孕酮（5α DHP）导致形成3α5α-四氢孕酮（3α，5α-THP；别异烯醇酮，allopregnanolone）。胶质细胞的分泌用粗箭头表示。（b）别四氢脱氧皮质酮（THDOC）是一个甾体化合物，它由肾上腺分泌，在脑内也可由外周分泌的前体脱氧皮质酮形成。THDOC可以在人胚胎肾细胞293T中差别性地调制α1β3γ2L和α1β3δ受体的表达。经α1β3γ2L受体诱导的电流很少受到THDOC（1 μmol/L）的影响，但含α1β3δ受体的电流显著地被增强。（c）低浓度THDOC选择性地增强小脑颗粒细胞突触外区α6βδ受体（a中的蓝色受体）所介导的张力电流幅度，它对于突触反应仅有很小的影响（a中的黄色受体）。电流值为10 ms间期、在100 ms时间里的平均值。水平横条线表明给予THDOC（灰色）及GABAA型拮抗剂SR-95531（黑色）。虚线是在完全阻断GABAA受体后观察到的平均电流值，是为了计算张力性GABAA受体介导的电导而做的。在10 nmol/L及100 nmol/L THDOC的时候，电导（上面图）增加；下面曲线为自发性抑制性突触后电位（IPSC），它仅受很小的影响。直方图显示THDOC对于张力性电导（绿）以及通过位相性IPSC的平均电荷转移（蓝）效应，表达方式是对照值的百分比，对照（虚线）是没有THDOC的。*表示统计学显著性。（图引自［1］）

为了实验性地研究张力性和位相性的抑制，有几种竞争性和非竞争性GABAA受体拮抗剂很有用，不仅由于它们对产生张力性和位相性电流的受体亲和力有差别，而且因为它们的功能依赖于受体与GABA的亲和力，也依赖于受体激活条件。所有GABAA受体介导的电导，都可以被高浓度的荷包牡丹碱、木防己苦毒素、SR-95531所阻断。然而，亚毫摩尔浓度的SR-95531可以选择性地阻断位相性电流。将介导位相性电流的受体与介导张力性电流的受体相比时，此现象与这种受体对GABA具低亲和力相一致。使用开放通道阻断剂青霉素时，这种区别性地阻断位相性和张力性电流的现象也可看到，被认为反映了介导张力性电导受体的低占据率。GABAA受体的少数拮抗剂显示明显的亚单位选择性，但利尿剂速尿（furosemide）对于含α6亚单位的受体较之含α1亚单位的受体，有1000倍高的选择性，因此曾被用来测定小脑颗粒细胞突触和突触外区含α6受体的作用。唯一的激动剂加波沙朵｛gaboxadol；THIP；4，5，6，7-tetrahydro-isothiazolo-［5，4-c］pyridin-3-ol（四氢异噻唑吡啶醇）｝对突触或突触外区类型的受体显示明显的不同作用剖面。此化合物是α4β3γ2受体的部分激动剂，但对α4β3δ受体就像是一个全或“超”激动剂，其产生的最大反应大于GABA引起的反应［1］。

看起来，张力性抑制似乎也对临床相关的不同物质的调制高度敏感，包括内源性神经活性甾体激素、静脉和吸入麻醉剂、某些亲精神性（nootropic）物质及酒精。与神经甾体作用于含δ亚单位的受体而选择性地增强GABA的反应相符合，低浓度别四氢脱氧皮质酮（allotetrahydrodeoxycorticosterone，THDOC）明显地增加齿状回和小脑颗粒细胞的张力性电导，而不修饰位相性电流。类似地，α4βδ受体对乙醇的高敏感度，镜像性地表现为选择性增强齿状回颗粒细胞的张力性抑制。近来的证据提示，应用特殊α6亚单位形成的α6β3δ GABAA受体（这种亚单位具有同样的点突变，如同酒精不耐受的鼠），发现这种受体对于被乙醇所增强特别敏感。这可能是酒精消耗引起运动受损的基础。对乙醇和神经甾体来讲，能够区分长期暴露于这些物质或者戒断所引起的相对缓慢变化与急性异构性调制效应，将特别具有挑战性［1］。

在培养的海马神经元中，遗忘药物异丙酚（propofol）、异氟烷（isoflurane）能优先增强GABAA受体介导的张力性电导，而精神性的α5选择性反向激动剂L-655，708优先地抑制张力性电导。此事实跟一种看法是相一致的，即突触外区含α5亚单位受体，在调节学习和记忆中起作用［1］。