紅藻氨酸

紅藻氨酸

紅藻氨酸(亦名海人藻酸)是從海人草中提取的一種興奮神經毒性胺基酸類似物,科研者向大鼠杏仁核內注射紅藻氨酸來研究海馬的損害過程和癲癇的誘發機制。

紅藻氨酸的化學式是C10H15NO4,分子量是213.23。紅藻氨酸是興奮性谷氨酸類似物,它具有確切的神經興奮和神經毒性。紅藻氨酸通過激活谷氨酸受體密集的海馬,誘發邊緣葉癲癇。腹腔注射紅藻氨酸可誘發癲癇持續狀態,與人類顳葉癲癇相似,伴有特異性的海馬損害。

基本介紹

  • 中文名:紅藻氨酸
  • 外文名:kainic acid(KA)
  • 化學名稱:2-羧甲基-3-異丙烯基脯氨酸
  • 分子量:213.23
  • 保存溫度:2-8℃冷藏保存
  • 又稱:海人酸、卡因酸、卡英酸
概念,特點,研究與運用,

概念

紅藻氨酸又稱“海人酸”,是指一種興奮性神經毒性胺基酸。紅藻氨酸的化學名稱是2-羧甲基-3-異丙烯基脯氨酸(2-Carboxy-3-carboxymethyl-4-Isopropenylpyrrolidine)。微量紅藻氨酸注入到腦內,能損毀局部神經元胞體而不傷害神經纖維,它是一種有高度選擇性的破壞腦組織的神經毒劑,常用於製備學習記憶障礙的動物模型。

特點

紅藻氨酸是一種具有強烈的興奮作用和致癇作用的興奮性毒素,是離子型谷氨酸受體的激動劑,其物理性狀是無色針狀結晶,可溶於水,難溶於乙醇。紅藻氨酸通過血腦屏障或顱內局部注射進入腦內,直接與神經元突觸後膜的非NMDA受體(離子型谷氨酸受體中的海人酸受體和AMDA受體)結合,產生興奮性突觸後電位,導致癇性發作,而海馬、紋狀體等存在特異性高親和力的KA受體,尤其是海馬CA3區的KA受體最多,也就最容易出現神經元過度興奮和興奮性胺基酸毒性作用。
由於海人酸對血腦屏障的通透性很差,系統給藥時只有很少甚至不到1%的藥物可到達腦內的受體,如此低的生物利用率導致出現明顯的種屬和個體差異,例如,Wistar大鼠較SD大鼠用量小且潛伏期短。皮下給藥時老齡大鼠比年輕大鼠用量小,在同一劑量時老齡大鼠較年輕大鼠腦損傷嚴重。
在比較接近生理條件的情況下,紅藻氨酸自身受體的作用主要是易化神經傳遞,但也有人報導為抑制性作用。最接近於生理作用的描述是,突觸前KAR(紅藻氨酸受體)存在於海馬苔狀纖維到CA3錐體細胞突觸,在這裡套用KAR拮抗劑,或套用缺少GIuR6、GIuR7、KAR亞單位的小鼠,均可以降低短時程的突觸前可塑性。在這些突觸上,神經末梢所釋放的谷氨酸激活突觸前KAR,在20 ms內易化苔狀纖維的突觸傳遞,受體可能位於活動帶附近。紅藻氨酸自身受體所起的作用是快速易化同神經突觸,它參與增強短時程可塑性。通過易化突觸傳遞,突觸前KAR可以是苔狀纖維形成聯合性學習機制的一部分。

研究與運用

①目的:探討紅藻氨酸(kainic acid,KA)致癲癇大鼠海馬組織中低氧反應基因血管內皮細胞生長因子(vascular endothelial gowth factor,VEGF)、促紅細胞生成素(erythropoietin,EPO)、低氧誘導因子1α(hypoxia-inducible factor-1 alpha,HIF-1α)不同時間點表達量的差異,並分析三者間的相關性。
方法:腹腔注射KA建立大鼠癲癇模型.採用TaqMan探針實時定量PCR(real-time quantitative PCR)技術,檢測注射KA後不同時點大鼠海馬組織中低氧反應基因VEGF、EPO和HIF-1α表達量的變化。
結果:與對照組相比,注射KA後不同時間點各基因的表達量:VEGF表達量在12h[(8.38± 1.27)×10-3 ng/μl,P<0.05)]、24 h[(8.30±5.08)×10-3ng/μl,P<0.05)]顯著升高;EPO表達量在12 h[(8.42±0.90)×10-5 ng/μl,P<0.05)],48h[(1.50±3.25)×10-2 ng/μl,P<0.01)]均明顯升高;而HIF-1α在24 h[(2.11±0.21) ×10-2ng/μl,P<0.01)]、48 h[(1.50±0.33) ×10-2 ng/μl,P<0.05)]、72 h[(1.64±0.16)×102 ng/μl,P<0.01)]均有顯著的升高。EPO與HIF-1α及VEGF顯著相關(r=0.573,0.471,均P<0.05),HIF-1α與VEGF相關性更高(r=0.803,P<0.01)。
結論:VEGFEPO和HIF-1α參與了癲癇的發生髮展,並且三者在癲癇發作過程中存在一定的相關性。
②目的:研究合成紅藻氨酸(synthetic kainic acid,SKA)對星形膠質細胞(astrocytes,AST)細胞骨架微絲表達及縫隙連線的影響。
方法:取1日齡Wistar乳鼠大腦,差速貼壁法去除成纖維細胞,並利用振盪分離法去除少突膠質細胞,獲得高純度的AST細胞。將SKA和其它干涉劑與AST細胞共培養24 h後,用雷射掃描共聚焦顯微鏡觀察SKA對骨架蛋白中纖絲狀肌動蛋白(F-actin)形態學及表達量的影響,並觀察縫隙連線通道阻滯劑1-庚醇(1-heptanol,1-Hep)對SKA作用的影響。
結果:和對照組相比,KCl組和KCl+SKA組的螢光強度均明顯增強(P<0.01),後者更明顯(P<0.01);鏡下這2組的F-actin細絲狀物較對照組明顯增多、增粗、密集,KCl+SKA組更甚。1-Hep可明顯降低KCl和SKA所致的F-actin表達,鏡下所有1-Hep組可見細胞內部分絲狀斷裂,有些呈橫切狀。
結論:SKA誘發癲癇的機制可能與其誘發AST細胞中F-actin的增多有關,細胞間縫隙連線可能參與了SKA誘發癲癇的過程。

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