《細胞膜膽固醇對甘氨酸受體的調節機制的研究》是依託中國科學技術大學，由熊偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：細胞膜膽固醇對甘氨酸受體的調節機制的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：熊偉
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
神經細胞膜上的膽固醇參與調節很多離子通道的功能（如鈉、鉀、鈣通道以及一些配體門控型離子通道），與眾多神經系統疾病有密切的聯繫。甘氨酸受體是中樞神經系統非常關鍵的抑制性離子通道受體之一，受到很多藥物（如大麻素等）的調節，從而影響一些重要的生理功能（如運動、感覺、認知、焦慮、成癮等）。然而，作為細胞膜上一種重要的離子通道蛋白，甘氨酸受體的功能以及藥物對其調節作用是否受到細胞膜膽固醇的影響目前尚不清楚。因此，本課題組擬通過分子生物學、電生理（單細胞、腦片、在體等）、免疫組織化學、電鏡、動物行為學測量、小分子藥物設計等實驗方法，研究（1）在分子細胞水平，細胞膜膽固醇如何參與調節大麻素等藥物與甘氨酸受體的相互作用；（2）在行為學水平，中樞膽固醇如何參與調控與甘氨酸受體相關的藥物對動物行為（如痛覺、運動行為等）的影響。本項目的開展將為研究細胞膜膽固醇與配體門控型離子通道相互關係提供新的研究方向和思路。
結題摘要
甘氨酸受體是中樞神經系統中關鍵的抑制性離子通道之一，在腦幹以及脊髓中大量分布。我們的前期研究發現大麻素可以增強甘氨酸受體的功能, α3甘氨酸受體參與大麻素的鎮痛作用。在本研究中，我們利用轉基因小鼠，電生理以及行為學等方法證明了α1甘氨酸受體同樣參與大麻素的鎮痛作用。通過計算機模擬，我們發現大麻素在甘氨酸受體上的作用位點為受體第三跨膜區域296位絲氨酸（S296），且該位點朝向膜脂質方向。膽固醇是細胞膜中含量豐富且具有重要生理意義的脂質。研究結果表明細胞膜膽固醇調控多種受體/離子通道的功能。我們通過電生理的手段在細胞水平上證明了細胞膜膽固醇調控大麻素對甘氨酸受體的增強作用。為了進一步證明體內膽固醇對大麻素調控甘氨酸受體的影響。我們通過給小鼠長期注射臨床上使用的降脂藥物辛伐他汀從而降低小鼠體內膽固醇含量。由於現有的技術手段很難直接的檢測組織中特定區域的膽固醇水平，我們發展出酸化增強-質譜成像技術以及光輔助電噴霧解析電離質譜成像技術從而成功的對組織樣品中膽固醇進行成像及分析。光輔助電噴霧解析電離質譜成像技術結果檢測膽固醇的結果表明，長期辛伐他汀注射降低小鼠脊髓背角~20%膽固醇水平。結合電生理及行為學結果，我們證明了小鼠脊髓背角膽固醇水平與大麻素對甘氨酸受體的增強作用以及大麻素的鎮痛作用均存在明顯正相關關係。此外，我們還建立了單細胞質譜分析技術，實現了單個神經元層面對包含神經遞質在內的多種小分子化合物的檢測以及定量，用於檢測膽固醇是否影響神經遞質的傳遞以及小分子代謝等。
