(安磊摘 楊卓審校 譯自Nature Reviews Neuroscience,2010:459-473)
哺乳動(dòng)物的大腦中存在兩種主要的突觸可塑性形式即:長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(long-term potentiation,LTP)和長(zhǎng)時(shí)程抑制(long-termdepression,LTD),分別以增強(qiáng)和減弱的突觸聯(lián)系強(qiáng)度為特征。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,由于LTD與學(xué)習(xí)記憶和各種病理改變等過(guò)程緊密相關(guān)而被廣泛深入研究。大量的研究結(jié)果表明,LTD在某些學(xué)習(xí)記憶中發(fā)揮著重要的作用,特別是需要做出彈性響應(yīng)的認(rèn)知過(guò)程。本綜述論述了LTD產(chǎn)生的各種可能機(jī)制,同時(shí)依據(jù)不同條件下誘發(fā)、表達(dá)和分子信號(hào)機(jī)制等將LTD進(jìn)行了分類(lèi)。此外,著重論述了不同生理和病理狀況下,LTD在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的不同腦區(qū)中發(fā)揮的重要作用。
通常在持續(xù)的低頻刺激(low-frequency stimulation,LFS)條件下可以誘發(fā)LTD。LTD不僅能被同源性突觸誘導(dǎo)(條件性輸入誘導(dǎo)),也能被異源性突觸誘導(dǎo)(非條件性輸入誘導(dǎo));同時(shí)LTD還可被重新誘發(fā)或在LTP誘發(fā)后繼續(xù)被誘發(fā)(亦稱(chēng)去增益)。雖然通過(guò)不同方式誘導(dǎo)形成的LTD十分類(lèi)似,但他們是在不同的分子機(jī)制下誘發(fā)形成,并且其生理功能可能也有所不同。
大量的研究試圖揭示在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中誘發(fā)LTD形成的分子機(jī)制。其中,對(duì)LTD在海馬中作用的研究更為深入和集中,特別是N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartic acid receptors,NMDARs)或谷氨酸代謝性受體(metabotropic glutamate receptors,mGluRs)激活后引發(fā)的 LTD。然而,LTD也可以通過(guò)其他類(lèi)型的谷氨酸受體或其他神經(jīng)遞質(zhì)的激活而誘導(dǎo),也可以表達(dá)為其他不同的突觸傳遞形式。進(jìn)一步的研究旨在揭示LTD是由神經(jīng)遞質(zhì)而不是谷氨酸神經(jīng)遞質(zhì)(如乙酰膽堿)誘導(dǎo)產(chǎn)生的,從而揭示不同形式的LTD間的相互關(guān)系,以及各種形式的LTD和其他各種形式的突觸可塑性之間的關(guān)系,特別是和LTP之間的關(guān)系。因此,LTD和LTP一樣,在健康和患病狀態(tài)下均發(fā)揮著很多重要作用。
在哺乳類(lèi)動(dòng)物的大腦中,存在大量可誘發(fā)LTD的突觸環(huán)路。雖然現(xiàn)有的大量研究已揭示海馬中LTD的功能和意義,但其他腦區(qū)中LTD的作用同樣也引起了廣泛的關(guān)注。新的藥理學(xué)或特定影響LTD的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物等研究方法,已經(jīng)得出直接的證據(jù)說(shuō)明LTD在各種生理過(guò)程中的作用,包括學(xué)習(xí)和記憶的過(guò)程以及視覺(jué)系統(tǒng)的發(fā)育。此外,在病理狀態(tài)下,LTD的作用參與藥物上癮、急性應(yīng)激、發(fā)育及神經(jīng)退行性病變過(guò)程中,比如,阿爾茨海默病。這些研究結(jié)果提示進(jìn)一步研究LTD的機(jī)制和功能對(duì)開(kāi)發(fā)新型的各種神經(jīng)疾病治療方法和藥物有重要作用。