摘要　NMDA受體是一類離子型谷氨酸受體，其功能主要參與發(fā)育過程中神經(jīng)回路的細化及觸發(fā)多種形式的突觸可塑性。近年來的證據(jù)表明，組成NMDA受體的亞單位有著復雜的生理學和藥理學特性；NMDA受體的數(shù)量、分布和亞單位組成并非一成不變，而是在發(fā)育過程中、神經(jīng)元活動時，以一種細胞特異性和突觸特異性的方式變化著。這種NMDA受體的雙向變化是突觸可塑性重塑的基礎，而其調(diào)節(jié)的異常又可導致神經(jīng)-精神疾病的發(fā)生，如可卡因成癮、精神分裂癥等。
　　關鍵詞　NMDA受體，突觸可塑性，受體亞單位。
　　分類號　B845
　　
　　1　前言
　　
　　現(xiàn)代神經(jīng)科學的研究資料已經(jīng)證明，谷氨酸是哺乳動物及人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)最重要的興奮性神經(jīng)遞質。CNS內(nèi)存在著與谷氨酸結合并發(fā)揮生理效應的兩類受體，即離子型谷氨酸受體(ionotropic glutamate receptors，iGluRs)及代謝型谷氨酸受體。在iGluRs家族內(nèi)，根據(jù)外源性激動劑的不同，又分為NMDA受體與非NMDA受體，其中主要是AMPA受體。NMDA受體有復雜的分子結構和獨特的藥理學特性，尤其重要的是，它對鈣離子具有高通透性，這使得NMDA受體在突觸可塑性(synaptic plasticny)及興奮毒性方面具有重要作用。另外，由于NMDA受體參與了神經(jīng)系統(tǒng)的多種重要生理功能，其異常又可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能紊亂，因此NMDA受體本身已成為治療某些神經(jīng)精神性疾病的靶點。NMDA受體有多種亞型，由不同亞單位組成的受體亞型具有不同的生物物理和生物化學特性。此外，NMDA受體上有多種配體結合的位點，它們以亞型選擇的方式調(diào)制著受體的活動。最近關于NMDA受體結構和功能的研究表明，這些具有亞型選擇性的配體結合位點包括谷氨酸結合位點、甘氨酸結合位點、離子通道的孔隙以及N末端的變構結合位點等。越來越多的研究表明，不同亞型的NMDA受體與不同的腦功能紊亂相關。因此，作用于NMDA受體亞型的選擇性藥物的探索也越來越受到重視。
　　
　　2　NMDA受體的分子構型
　　
　　NMDA受體是由不同亞基構成的異四聚體(heterotetramers)，其組成亞基有三種，即NR1、NR2和NR3。NR1又有8種不同的亞單位(NR1-1a/b-4a/b)，它們來源于同一基因、由于剪切部位的不同而生成；NR2有4種不同的亞單位，即NR2A～2DNR3有兩種亞單位，NR3A和NR3B；NR2和NR3分別由六種不同的基因所編碼。在哺乳類動物的神經(jīng)組織內(nèi)，功能性NMDA受體至少含有一個NR1亞基和一個NR2亞基。到目前為止，NMDA受體的晶體結構還沒有被確定，但一般認為，NMDA受體是由兩個NR1亞單位和兩個NR2亞單位構成的異四聚體，其中的兩個NR1亞單位和NR2亞單位可以相同亦可不同。在表達NR3亞基的細胞，一般認為此亞基與NR1和NR2亞基組裝在一起，形成NR1/NR2/NR3的聚合體。
　　
　　2.1　NMDA受體亞單位的功能區(qū)
　　組成NMDA受體的所有亞基均具有類似的跨膜結構(圖1)，N末端位于細胞外，C末端位于細胞內(nèi)，中間由3個跨膜片段(transmembrane segments，TM)，即TM1、1TM3和TM4，和一個位于TM3與TM4之間的發(fā)卡狀環(huán)(TM2)構成，TM2是組成離子通道的主要部分。C末端的大小依賴于不同的亞基構成，它具有多個可與細胞內(nèi)蛋白相互作用的結合位點。
　　
　　NMDA受體的激活條件比較特殊，即它的激活需要同時結合兩種激動劑，谷氨酸和甘氨酸(或D-絲氨酸)。甘氨酸的結合位點位于NRl或NR3亞單位，而谷氨酸的結合位點位于NR2亞單位。離子型谷氨酸受體的跨膜區(qū)TM2和其四聚體結構的存在提示了離子型谷氨酸受體可能與鉀通道具有同源性。由于在孔道區(qū)的NR2亞單位的氨基酸序列在進化上高度保守，因此不同NR2亞單位的NMDA受體具有相似的通透特性(單通道電導、離子選擇性等)和對通道阻斷劑Mg2+的親和力。相比之下，含有NR3亞單位的NMDA受體具有更低的單通道電導以及鈣離子通透性和鎂離子阻斷特性，并且其孔道與其他亞單位有明顯的不同，最突出的不同是在Q/R/N位點，這些位點的氨基酸序列在NRl亞單位是天冬氨酸一絲氨酸；在NR2亞單位是天冬氨酸一天冬氨酸；而在NR3亞單位為甘氨酸-精氨酸。由于NR3亞單位上存在大量的帶有正電荷的氨基酸殘基，這使得含有NR3亞單位的NMDA受體具有與含有其他亞單位受體不同的通透特性。
　　
　　2.2　NMDA受體亞型的藥理學研究進展
　　自Watldns及其同事發(fā)現(xiàn)外源性NMDA可以激活谷氨酸受體的一個亞類，即NMDA受體以來，人們一直在尋找強效并具選擇性的NMDA受體拮抗劑。在20世紀80年代，發(fā)現(xiàn)了NMDA受體離子通道的廣譜并具高親和力的競爭性阻斷劑。在20世紀90年代初期，NMDA受體亞單位被克隆出來，隨后人們發(fā)現(xiàn)，NMDA受體存在多種亞單位，這加快了受體亞單位選擇性阻斷劑的發(fā)現(xiàn)。例如，芐哌酚醇(ifenprodil)可以選擇性阻斷含有NR2B亞單位的NMDA受體，而納摩爾級濃度的鋅離子可以選擇性阻斷含有NR2A亞單位的NMDA受體。但是，到目前為止，用于區(qū)分NMDA受體亞型的藥物仍然非常少，且沒有發(fā)現(xiàn)高選擇性的能分別阻斷含有NR2A、NR2C、NR2D和NR3亞單位的NMDA受體亞型拮抗劑。
　　2.2.1　NMDA受體亞型拮抗劑
　　最初發(fā)現(xiàn)的NMDA受體拮抗劑是一種競爭性拮抗劑，作用于NR2亞單位上的谷氨酸結合位點，此類拮抗劑是具有一定構象并包含一個ω-磷酸基的氨基酸衍生物，其中之一是(R)-AP5。(R)-AP5與NMDA受體的親和力遠遠高于其它離子型谷氨酸受體，因此到目前為止，此藥物仍然是應用最廣的NMDA受體拮抗劑。這類化合物也具有一定的亞型選擇性，對不同亞型的親和力排序為NR2A＞NR2B＞NR2C＞NR2D，但它們與不同亞型親和力的差異相對較小(小于10倍，表1)，因此不能用來區(qū)分NMDA受體的亞型。亞型選擇性藥物的缺失可能是由于谷氨酸受體的NR2亞單位的氨基酸序列高度保守，尤其是各亞單位上與谷氨酸分子結合的10個氨基酸殘基高度保守。然而，有研究應用三維模型的方法(three-dimensional models)，揭示了不同NR2亞單位的激動劑結合位點邊緣存在著幾個不同的氨基酸殘基。這就提示僅僅作用于谷氨酸結合位點的小分子化合物不可能具有對不同NR2亞單位的強效選擇性，如分子量較小的化合物PMPA和(R)-AP5：而大分子化合物拮抗劑就可以通過空間效應展示較強的NR2亞單位選擇性，如(R)-CPP和(R)-APT，它們對NR2A的阻斷作用遠大于對NR2D (表1)。Novartis公司研制的化合物NVP-AAM077是具有較強選擇性的另一種競爭性拮抗劑，它選擇性阻滯NR2A亞單位。最初的研究報道，該物質對NR2A亞單位的選擇性較對NR2B亞單位強100倍：但之后的研究表明，其對兩種亞單位選擇性的差異僅為lO倍左右。另外，此物質也是含有NR2C和NR2D亞單位的NMDA受體的強效拮抗劑�？傊�，近年來對于NMDA受體亞型競爭性拮抗劑的研究與開發(fā)已取得一定進展(見表1)。除以上所述開發(fā)和研制出作用于谷氨酸結合位點的拮抗劑外，也已發(fā)現(xiàn)多種作用于甘氨酸結合位點的競爭性拮抗劑，但它們很少表現(xiàn)出明顯的亞型選擇性。這主要因為此類藥物均作用于NR1亞單位的甘氨酸結合位點，而NR1亞單位組成NMDA受體所必需的。最近，含有GluR5亞單位的海人藻酸受體的高選擇性拮抗劑的發(fā)現(xiàn)，將大大加快開發(fā)與研制出更具選擇性的NMDA受體及其亞型拮抗劑的步伐，因為該受體具有與其他離子型谷氨酸受體相似的高保守性序列。
　　
　　2.2.2　NMDA受體通道阻斷劑
　　多種有機化合物通過阻滯受體的離子通道發(fā)揮了拮抗NMDA受體功能的作用，這些化合物屬于NMDA受體的非競爭性拮抗劑，其效應的產(chǎn)生往往需要NMDA受體提前被激活。另外，這些化合物盡管結構不同，但它們均帶有正電荷，因而其通道阻滯效應具有電壓依賴性的特點，且不能區(qū)分NMDA受體的不同亞型，例如麻醉劑苯環(huán)己哌啶(PCP)和氯胺酮以及臨床上應用的美金剛和金剛烷胺(表2)。而高選擇性NMDA受體阻斷劑dizolcipine(MK-801)，對含有NR1/NR2A和NR1/NR2B亞單位的NMDA受體的阻滯作用強于含有NR1/NR2C和NR1/NR2D亞單位的NMDA受體，但其親和力的差異也相對較小，約為10倍(表2)。此外，多胺類衍生物也具有類似的受體通道阻滯作用，如蜘蛛毒argiotoxin-636和N1-丹酰(基)-精胺。這些通道阻斷劑對含有NR1/NR2A或NR1/NR2B亞單位的NMDA受體有更強的阻滯作用，較對含有NR1/NR2C或NR1/NR2D亞單位的NMDA受體的阻滯作用強50倍之多。由于目前發(fā)現(xiàn)的通道阻斷劑對含有NR2A或NR2B亞單位的NMDA受體具有選擇性阻斷作用，因此也是一類非常重要的NMDA受體阻斷劑。然而到目前為止，這些選擇性通道阻斷劑的結構決定簇尚未被確定。
　　
　　2.2.3　NMDA受體的N末端拮抗劑
　　到目前為止，已知的具有與NMDA受體亞型高度選擇性結合的有機化合物是芐哌酚醇(ifenprodil)及其衍生物。此類物質對含有NR2B亞單位的NMDA受體具有很強的阻斷作用。由于此類物質具有重要的臨床應用前景，因此在過去的10年內(nèi)，相繼發(fā)現(xiàn)了一些比芐哌酚醇更具親和力及選擇性的藥物(表3)。然而，由于這類分子的結合部位既不在激動劑結合區(qū)也不在離子通道內(nèi)部，而是在NMDA受體NR2B亞單位的N末端區(qū)域，因此這些藥物的阻滯作用是非電壓依賴性及非競爭性的。另外，由于所有NMDA受體均有一個N末端LIVBP(亮氨酸，異亮氨酸，氨酸結合蛋白)樣區(qū)域，因此認為亞型選擇性拮抗劑作用于LIVBP樣區(qū)域以外的區(qū)域，從而成為亞單位的變構抑制劑，如鋅離子。由于鋅離子聚集于谷氨酸能突觸的囊泡內(nèi)，因此它可能是一個內(nèi)源性NMDA受體的變構調(diào)質。鋅離子可以以納摩爾的濃度結合于含有NR2A亞單位的NMDA受體的N末端，也可以結合于含有NR2B亞單位的NMDA受體N末端，但與后者的親和力低于與前者約100倍，并且不能結合于含有NR2C和NR2D亞單位的NMDA受體的N末端。但是，這種變構抑制劑通過作用于NMDA受體的N末端來選擇性消除某一亞型的作用是非常局限的；它們不能完全阻斷受體的效應(即使在飽和濃度下也不能完全阻斷)，僅是一種部分抑制劑。此現(xiàn)象在鋅離子作用于含有NR1/NR2A亞單位的NMDA受體時尤其明顯，它的最大抑制率約為70％。芐哌酚醇及其衍生物，對含有NR1/NR2B亞單位的NMDA受體的抑制作用最大為90％。由于少量或部分的NMDA受體被激活對某些腦功能是必須的，因此這種不完全性阻斷劑的藥理學特性在臨床藥物選擇中也具有一定的優(yōu)勢。
　　2.2.4　NMDA受體潛在遞質結合位點
　　除以上所述的結合位點外，神經(jīng)遞質等活性物質還可能作用于另外一些位點來調(diào)節(jié)NMDA受體的活動，這些位點包括NR1的N末端(圖1，位點2)以及激動劑結合區(qū)二聚體的表面(圖1，位點3)。在AMPA受體，此部位可以結合帶正電的變構調(diào)質，如環(huán)噻嗪和茴拉西坦。這些物質分別通過穩(wěn)定激動劑結合區(qū)的界面和阻斷激動劑結合區(qū)的變構來減少AMPA受體的脫敏及通道的失活。由于NMDA受體和AMPA受體激動劑結合區(qū)的結構具有很強的保守性，因此NMDA受體二聚體的激動劑結合區(qū)界面也可能存在一個變構調(diào)節(jié)位點。另外，由于NMDA受體很少顯示脫敏特性，因此在失活動力學過程中，篩選方式的改變可用于鑒定NMDA受體激動劑結合區(qū)的二聚體界面的變構調(diào)質(allosteric modulators)。另外一個可能調(diào)節(jié)NMDA受體功能的位點可能存在于激動劑結合區(qū)及跨膜片段之間(圖1，位點4)。在AMPA受體，這個區(qū)域存在著GYKI類(非競爭性的AMPA受體拮抗劑)拮抗劑，此類拮抗劑為AMPA受體選擇性的非競爭性拮抗劑，因此有必要探索是否有作用于NMDA受體該同源區(qū)域的類似拮抗劑。
　　
　　2.3　三異聚體NMDA受體的藥理學特性
　　前面講述的NMDA受體是指由NR1/R2兩種亞單位組成的異四聚體，它在哺乳CNS內(nèi)分布最廣。這種NMDA受體的組成除NR1外，NR2亞單位既可以僅有一種，也可以有兩種。由兩種NR2亞單位與NR1亞單位組成的NMDA受體，分布于腦內(nèi)的多個區(qū)域，如存在于前腦的NR1/NR2A/NR2B組合方式及存在于小腦的NR1/NR2A/NR2C組合方式。然而，直到最近，Hatton和Paoletti聯(lián)合應用基因突變和藥理學方法的研究表明，含有NR1/NR2A/NR2B的NMDA受體仍然保持其對納摩爾鋅離子濃度以及芐哌酚醇敏感的特性，但是其最大抑制效率僅為20％；而含有NR1/NR2A/NR2C亞單位的NMDA受體依然可以被鋅離子部分阻斷。此三亞基聚合體對具有亞型選擇性的調(diào)質中等敏感，因此，以目前所知的藥理學工具是不可能完全阻斷含有NR2A或NR2B亞單位的NMDA受體，如鋅離子和芐哌酚醇。此限制使得人們很難區(qū)分NMDA受體功能與單個亞型之間功能的關系，目前仍然不清楚是否能夠發(fā)現(xiàn)區(qū)分二亞基和三亞基受體的拮抗劑。在體實驗表明，NR3亞單位可以與NRl和NR2亞單位結合形成NR1/NR2/NR3的三(種)亞基復 合體，對此類三亞基復合體的功能特性的研究更為困難。
　　
　　2.4　NMDA受體是某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療靶點
　　由于NMDA受體與許多腦功能紊亂性疾病有關，因此NMDA受體已經(jīng)成為許多疾病的治療靶點。首先，NMDA受體在興奮毒過程中具有重要作用，此過程是由于谷氨酸過量釋放引起NMDA受體被過度激活，細胞內(nèi)鈣離子聚集，最終導致神經(jīng)元死亡。腦缺血(如中風或腦外傷)、神經(jīng)退行性疾病(如帕金森病和亨廷頓病)以及癲癇等，均可以使得突觸前谷氨酸大量釋放，引起興奮毒的產(chǎn)生。上世紀80年代和90年代發(fā)現(xiàn)的NMDA受體拮抗劑，理論上均可以用來治療這些疾病，但由于其無法接受的副作用(如幻覺、記憶和運動缺失)而不能應用于臨床。通過提高拮抗劑對不同亞單位的選擇性可以大大降低其副作用，因此，以NMDA受體不同亞單位作為靶點的拮抗劑是目前研究與開發(fā)的重要目標。
　　2.4.1　NR2B亞單位為靶點
　　如前所述，第一代NMDA受體拮抗劑由于其嚴重的副作用不能應用于臨床，人們致力于發(fā)現(xiàn)選擇性作用于NMDA受體亞型的拮抗劑。目前已發(fā)現(xiàn)的低副作用的NMDA受體拮抗劑是芐哌酚醇的衍生物，它們作用于含有NR2B亞單位的NMDA受體N末端。在實驗動物模型上已證實，NR2B選擇性拮抗劑具有高效的神經(jīng)保護及鎮(zhèn)痛作用。在嚙齒類和靈長類動物帕金森病模型上，NR2B選擇性拮抗劑單獨使用或與L-多巴聯(lián)合應用也具有明顯的效果。令人鼓舞的是，在人類，即使使用最大劑量NR2B選擇性拮抗劑，也沒有產(chǎn)生非選擇性NMDA受體拮抗劑的副作用。然而，第一代的NR2B拮抗劑具有一些非靶點的效應，它可以影響腎上腺素α1受體產(chǎn)生嚴重副作用。第二代NR2B選擇性拮抗劑安全性有很大提高，但到目前為止仍未被許可應用于臨床，這主要是由于此類藥物可作用于hERG一鉀通道并產(chǎn)生心臟毒性作用，此外其很低的口服吸收率也限制了它的推廣應用。最近，又有一類與芐哌酚醇結構不同的NR2B選擇性拮抗劑被發(fā)現(xiàn)，但這類物質是否較芐哌酚醇具有明顯的優(yōu)越性尚無定論。
　　2.4.2　NR3A亞單位為靶點
　　一般認為，NMDA受體主要表達在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元上，膠質細胞則沒有或很少表達。然而，最近研究表明，NMDA受體不僅存在于星形膠質細胞，而且還存在于白質的少突膠質細胞。少突膠質細胞的主要功能是在CNS內(nèi)形成髓鞘。研究發(fā)現(xiàn)，過多的谷氨酸釋放(產(chǎn)生的興奮毒性作用)可引發(fā)少突膠質細胞的死亡及髓鞘的脫失，此病變多見于損傷性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如腦性麻痹、脊髓損傷、中風和多發(fā)性硬化癥。以往的觀點認為，這種興奮毒是由于AMPA受體／或海人藻酸受體的激活。最近研究表明，少突膠質細胞形成的髓鞘上存在NMDA受體，但細胞外的鎂離子不能完全阻滯髓鞘上的NMDA受體離子通道。在組織缺血過程中，髓鞘上的NMDA受體被激活引起鈣離子積聚最終導致髓鞘損傷。NMDA受體拮抗劑可以阻止鈣離子的積聚并對缺血誘發(fā)的髓鞘損傷有保護作用。有趣的是，這些研究表明，髓鞘NMDA受體具有與神經(jīng)元NMDA受體不同的通道特征，提示它們由不同的亞單位構成。研究資料已揭示，髓鞘NMDA受體含有豐富的NR2C和NR3A亞單位，由它們形成的受體通道不能被細胞外液的鎂離子所阻斷。因此，含有NR3A和NR2C亞單位的NMDA受體的選擇性拮抗劑將是阻止髓鞘損傷的主要治療靶點。目前雖然對于NR3A亞單位的藥理學特性知之甚少，但已知此亞單位與其配體結合的方式不同于NR1亞單位(盡管二者均具有甘氨酸結合位點)，這些資料表明，人們可以研發(fā)出針對NR3A的選擇性拮抗劑。然而，NR3A對甘氨酸具有非常高的親和力，比它對谷氨酸的親和力高約650倍。這一特點提示，在體的NR3A亞單位可能被內(nèi)源性甘氨酸緊張性結合，阻滯了它與其它物質的結合：可能只有那些比甘氨酸親和力更強的NR3A選擇性拮抗劑才具有臨床治療意義。
　　
　　2.5　NMDA受體存在的部位
　　2.5.1　NMDA受體的廣泛分布
　　一般認為，NMDA受體主要分布在神經(jīng)細胞的突觸后膜。在興奮性神經(jīng)元，NMDA受體主要分布在樹突棘頭的突觸后膜，且主要分布在突觸后致密區(qū)(postsynaptic density，PSD)。但近年來的研究顯示，NMDA受體不僅存在于突觸后膜，還存在于突觸前膜。不僅分布于突觸后致密區(qū)，還分布于PSD的周圍或非突觸胞膜上。位于突觸后致密區(qū)以內(nèi)的NMDA受體被稱為突觸后NMDA受體，樹突棘上突觸后致密區(qū)周圍的NMDA受體被稱為突觸周NMDA受體(perisynptic NMDAR)，經(jīng)常也被稱為突觸外NMDA受體(extrasynaptic NMDAR)。研究發(fā)現(xiàn)，突觸外NDMA受體的激活取決于多個條件，如神經(jīng)元的位置與活性，膠質細胞上的轉運體以及突觸部位谷氨酸的溢出等。突觸外存在NMDA受體的典型例子是小腦星形細胞以及視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞。在這些神經(jīng)元上，NMDA受體僅存在于突觸周膜。當較弱的突觸前刺激引起少量谷氨酸釋放時，這些受體不能被激活；而給予高強度刺激或高頻率刺激時，大量釋放的谷氨酸從突觸間隙溢出可激活這些受體。研究發(fā)現(xiàn)，在皮層的GABA能抑制性中間神經(jīng)元，NMDA受體主要分布于樹突干。而分布在樹突干或胞體膜上的NMDA受體與突觸周的NMDA受體也不同，它們基本上不能被內(nèi)源性谷氨酸所激活，研究人員通過膜片鉗及谷氨酸解籠鎖(uncaged glutamate)的方法研究這些NMDA受體的激活規(guī)律與特征。NMDA受體除了廣泛分布于神經(jīng)細胞外，還存在于膠質細胞上，如星形膠質細胞以及少突膠質細胞，這些部位的NMDA受體在亞單位組成及藥理學特性等方面均有不同于神經(jīng)元之處。
　　2.5.2　突觸后和突觸外的NMDA受體
　　近年來的研究表明，存在于突觸外的NMDA受體更多的含有NR2B和NR2D亞單位。在海馬腦片的齒狀回區(qū)，使用NR2B-NMDA受體拮抗劑所引起的誘發(fā)NMDA受體電流的減小要比自發(fā)的NMDA受體電流減小更加明顯。這表明NR2B-NMDA受體更多地存在于突觸外。在小腦的高爾基細胞和海馬CA1區(qū)的錐體細胞上，已經(jīng)證實含有NR2B和NR2D亞單位的NMDA受體存在于突觸外部位，來自海馬CA1神經(jīng)元或星形膠質細胞的谷氨酸從突觸部位溢出可以激活這些受體，這些受體可以被NR2B亞單位的選擇型阻斷劑所阻斷。Tovar和Westbrook證實，在培養(yǎng)的神經(jīng)元上，含有NR2B亞單位的NMDA受體存在于突觸外部位。但NR2B亞單位并不是僅存在于突觸外部位，它也與NR2A亞單位共同存在于突觸后膜上。研究顯示，突觸部位的NR2B亞單位在NMDA受體激活后的信號轉導以及受體內(nèi)化方面均具有重要的作用。它可以通過 調(diào)節(jié)因子1(rasGRF1)或銜接蛋白AP-2(adaptorprotein AP-2)等與細胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)連接。另外，NR2A亞單位也并不僅存在于突觸部位，它也存在于突觸外部位。因此，通過記錄突觸后和突觸外NMDA受體電流的方法還不能分離NR2A和NR2B亞單位電流。另外，突觸后和突觸外NMDA受體的激活可以引起不同的下游級聯(lián)反應，即它們分別激活不同的信號轉導途徑。這也解釋了為何突觸外NMDA受體比突觸后NMDA受體的激活更不容易引起鈣依賴性的功能下降或脫敏。在嗅球顆粒細胞上，通過突觸外NMDA受體的鈣離子的內(nèi)流可以激活大電導型的鈣激活的鉀電流，并調(diào)節(jié)其抑制作用；而在海馬CA1區(qū)或杏仁核的神經(jīng)元上，突觸后NMDA受體激活引發(fā)的鈣離子的內(nèi)流卻激活小電導型的鈣激活的鉀電流。在海馬腦片CA1神經(jīng)元上，星形膠質細胞釋放的谷氨酸可以激活突觸外NMDA受體并促進神經(jīng)元的同步性活動。另外，在培養(yǎng)的神經(jīng)元上，突觸外NMDA受體的激活可以導致神經(jīng)毒性作用；而在大鼠腦片上，突觸外NMDA受體的激活卻產(chǎn)生長時程壓抑(LTD)。重要的是，以上提及的NMDA受體功能并非由于其位于突觸外所致，可能主要與受體亞型有關，因為視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞僅表達突觸外NMDA受體，但對NMDA受體的神經(jīng)毒性并不敏感：而突觸部位的NMDA受體也可以導致神經(jīng)毒或產(chǎn)生長時程壓抑(LTD)。因此，單從NIVIDA受體分布部位(如突觸后或突觸外)的不同來判斷或確定其功能的異同是十分唐突的，只有區(qū)分了NMDA受體的亞型、了解與其相連的信號分子，如鈣離子、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF，brain-derived neurotropic factor)及細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)，確定其信號轉導途徑后，才能對NMDA受體的具體功能有全面認識。
　　
　　3　NMDA受體的trameking及其意義
　　
　　研究證實，AMPA受體在突觸部位的快速插入與移除(trafficking)是某些形式長時程突觸可塑性的重要機制，而NMDA受體在突觸可塑性的形成中主要起觸發(fā)作用。但近年來越來越多的證據(jù)表明，NMDA受體的數(shù)量和亞單位組成并非一成不變，而是在發(fā)育過程中、在神經(jīng)元活動時，以一種細胞特異性和突觸特異性的方式變化著。神經(jīng)元的活動會驅動NMDA受體組裝好并定位在突觸部位；也可以使受體做側向移動或內(nèi)化進入胞漿目前認為，NMDA受體的這種活動依賴性、雙向可調(diào)性的trafficking是突觸可塑性重塑(metaplasticity)的基礎，而雙向調(diào)節(jié)的異常又可導致神經(jīng)一精神疾病的發(fā)生，如可卡因成癮、阿爾采默病、精神分裂癥等。
　　
　　3.1　NMDA受體的trafficking
　　功能性NMDA受體通常位于突觸后膜，在這里它們連接在由突觸腳手架蛋白(scaffolding)和連接蛋白(adaptor)等大分子信號分子組成的復合體上，這些蛋白將受體與激酶、磷酸酶、其他下游信號蛋白以及代謝性谷氨酸受體(mGluR)等連在一起。mGluRs是G蛋白耦聯(lián)受體，它們參與突觸可塑性及遞質釋放的調(diào)節(jié)。95kDa(PSD-95；也稱為突觸相關蛋白90)的突觸蛋白和突觸相關蛋白102(SAP-102)都是突觸腳手架(scaffolding)蛋白和PDZ-蛋白的PSD-95家族的成員，PDZ將NMDAR連接在PSD上。除了連接突觸的作用外，PDZ蛋白在NMDAR的細胞內(nèi)移和突觸轉送方面也具有重要作用。
　　3.1.1　NWIDA受體在細胞表面的插入
　　在發(fā)育過程中及突觸活動時，NMDARs在細胞表面的插入是受到嚴格調(diào)控的。磷酸化是一種被廣泛認識的調(diào)節(jié)受體trafficking的機制，PKA和PKC均參與了NMDA受體的磷酸化。阻滯神經(jīng)元的活動會促使NMDARs在突觸集中，除去這種阻滯，就出現(xiàn)PKC介導的NMDARs從突觸部位散開。除了PKC，激活mGluR1組受體、胰島素受體、DA1和DA2受體都會促使NMDA受體在不同細胞的插入。
　　3.1.2　NMDA受體的內(nèi)化
　　受體的內(nèi)化也是受到嚴格調(diào)控并具有亞單位特異性。受體內(nèi)化也是神經(jīng)元調(diào)控細胞內(nèi)的信號轉導、突觸成熟、突觸強化的基本機制，它的發(fā)生主要是通過一般的出胞過程(包括包被小體等)完成的。在NR2A和NR2B的c-端含有不同的內(nèi)化模體(motifs)，它們以不同的速率調(diào)節(jié)內(nèi)化過程。NR2B受體的內(nèi)化較快，而NR2A受體的內(nèi)化較慢。
　　3.1.3　NMDA受體的側向移動
　　NMDA受體不僅在突觸部位進進出出循環(huán)著，而且也在突觸與突觸外的漿膜上做活動依賴性及磷酸化依賴性的側向移動。最近，有研究(single-particle and molecule tracking)顯示，NMDARs在突觸與突觸外以基礎(basal)擴散速率(與AMPARs相比)在漿膜內(nèi)做側向移動。該研究還顯示，NR2A-NMDARs在突觸內(nèi)側向擴散的速度(-2×10-4μm.see-1)要較NR2B-NMDARs(-500×10-4μm.see)慢。因此，NMDARs的側向移動隨著神經(jīng)元的成熟和NR2A亞單位的增多會減慢。突觸部位的AMPARs也可以作側向移動，當神經(jīng)元的活動時，AMPA受體的側向移動會明顯加強，而NMDARs的擴散基本不變。假定內(nèi)化區(qū)與突觸垂直，NMDARs的側向擴散似乎就是受體內(nèi)化的關鍵一步。
　　
　　3.2　NMDA受體trafficking的意義
　　一般認為，興奮性突觸部位NMDA受體的功能主要是觸發(fā)突觸可塑性，而突觸可塑性的主要表達機制是突觸AMPARs的數(shù)量、磷酸化狀態(tài)以及／或亞單位組成的變化�；顒右蕾囆缘腘MDA受體變化的意義在于，NMDA受體的功能與神經(jīng)元的活動有關，受神經(jīng)元活動的調(diào)節(jié)，這就使突觸可塑性的本身也發(fā)生著活動依賴性的改變，這也就是突觸可塑性再塑的本質。因此，NMDA受體的trafficking是突觸可塑性再塑、經(jīng)驗依賴性可塑性以及突觸修飾的基礎。此外，NMDAR的trafficking也是可卡因等藥物濫用及成癮相關的可塑性所必須的。藥物成癮等行為可引起腦內(nèi)獎賞環(huán)路的改變，急性可卡因注射通過調(diào)節(jié)NMDARs的trafficking修飾了神經(jīng)元環(huán)路，出現(xiàn)以NR2A-NMDARs為主的快速插入。酒精成癮可改變中腦多巴胺神經(jīng)元的上AMPA受體與NMDA受體的比值，引起作為藥物成癮共同通路的興奮性傳遞的可塑性改變。
　　
　　3.3　NMDA受體組成的變化及其意義
　　NMDA受體亞單位的組成隨腦發(fā)育的不同階段而變化。嚙齒類動物(如大鼠)大腦皮層的NMDA受體主要由NR1與NR2A或／和NR2B亞單位組成， 而NR2C主要表達于小腦。另外，NR2亞單位在動物不同發(fā)育階段其表達不同，NR2B在出生后已經(jīng)表達并在出生后第二周左右達到平臺期；而NR2A于生后第二周左右才開始表達并隨著動物的發(fā)育逐漸增加。因此，NR2A與NR2B兩個亞單位的比率伴隨著年齡的增長逐漸增加。由于含有NR2A亞單位的NMDA受體亞型的電流時程比含有NR2B亞單位的NMDA受體的電流時程短，因此，伴隨著年齡的增長，NMDA受體的電流時程會逐漸縮短。
　　NMDA受體亞單位的變化除具有發(fā)育依賴性的特征外，還具有活動(或經(jīng)驗)依賴性的特點。有研究顯示，在黑暗中飼養(yǎng)的動物，視皮層NR2A亞單位開始表達的時間被推遲。這說明NR2A亞單位的發(fā)育是視覺經(jīng)驗依賴性的。最新的研究表明，經(jīng)驗依賴性的NMDA受體亞單位NR2AINR2B比值的改變不僅存在于發(fā)育期動物，而且也出現(xiàn)在成年動物，這種經(jīng)驗依賴性的NMDA受體組成的變化可能調(diào)節(jié)了成年動物的突觸可塑性并改變著成年動物的認知功能。
　　
　　4　NMDA受體與精神性疾病治療的新策略
　　
　　一系列的研究表明，NMDA受體功能的低下是人類認知功能障礙的重要原因之一，并與精神分裂癥的發(fā)病密切相關。使用非選擇性的NMDA受體拮抗劑(PCP或氯胺酮)可以干預記憶的形成，并產(chǎn)生類似精神分裂癥的某些癥狀。在轉基因小鼠上，減少NMDA受體的表達或損害NMDA受體功能將產(chǎn)生類似于精神分裂癥的某些癥狀。最近對連鎖基因的遺傳學分析及尸體解剖分析結果表明，人類精神病的發(fā)病機制與NMDA受體的表達與功能紊亂有關。以上資料提示，增強NMDA受體的功能將有益于改善認知障礙。但是，直接激活NMDA受體的谷氨酸結合位點會引發(fā)其興奮毒性，而激活NMDA受體的甘氨酸結合位點是一個可行的方法，在臨床使用過程中發(fā)現(xiàn)，該策略的確可以緩解某些臨床癥狀。另一個被看好的策略，是研發(fā)NMDA受體的功能增強劑或正性變構調(diào)質(positive allosteric modulators)，它們通過作用于NMDA受體的調(diào)節(jié)位點來增強NMDA受體的功能。目前認為有兩個潛在的有效途徑可以增強NMDA受體活動：第一，阻止NR2亞單位N末端的關閉，可以通過替代鋅離子來維持N末端間隙處于開放狀態(tài)(圖1，位點1)；第二，穩(wěn)定通道的開放狀態(tài)，減慢通道的失活，或通過作用于激動劑結合區(qū)的二聚體界面(圖1，位點3)阻斷脫敏狀態(tài)的產(chǎn)生。
　　總之，由于MDA受體具有復雜的分子結構、存在多個配體結合位點、其組成的多種亞單位形成了多種亞型受體等特點，致使NMDA受體具有調(diào)制突觸傳遞、觸發(fā)突觸可塑性以及參與學習與記憶等重要的生理功能，并在精神分裂癥、情緒障礙、藥物成癮等疾病的發(fā)生中發(fā)揮著重要作用。深入探討不同亞單位的特性以及各配體結合位點的功能特征，尋找到既能增強NMDA受體的功能，又不產(chǎn)生興奮性神經(jīng)毒性的物質，是研制與開發(fā)新型抗精神病藥物的新途徑。

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