Only Perception: NO 可以改變腦部功能

2008-12-17

NO 可以改變腦部功能

Nitric oxide can alter brain function
http://www.physorg.com/news146922415.html

November 26, 2008

來自英國 Leicester 大學 Medical Research Council (MRC) 毒物學小組的研究者證明一氧化氮（nitric oxide，NO）能改變腦部的運算能力。這項發現牽涉到神經退化性疾病，例如阿茲海默症的治療，也牽涉到我們對腦部功能更廣泛地了解。

這項研究由 Ian Forsythe 博士領導，發表在 11/26 的 Neuron 期刊上。

MRC 毒物學小組的 Forsythe 教授解釋："神經細胞透過突觸通訊眾所皆知 -- 化學訊息（神經傳導素，如乙醯膽鹼或穀胺酸）被包裝接著在嚴密的控制下釋出以影響它們的鄰居。"

"一氧化氮是種化學訊息，那無法儲存而且能迅速擴散過細胞膜以在遠處作用（傳統的神經傳導素相較之下，無法通過細胞膜）。"

"那是中樞神經系統中廣泛地區域化，在那裡它影響突觸的傳送並幫助學習與記憶機制。然而，因為它通常以如此微小的量釋出而且如此地不穩定，要研究它相當困難。"

"我們利用了在試管內製備的巨大突觸，稱為 calyx of Held（Held 的花萼，譯註：由 H. Held 在 1893 年依形狀命名，位於哺乳類動物的聽覺路徑），那是 1990 年代在 Leicester 大學這裡開發，及其在聽覺路徑中的目標以探索一氧化氮在腦中的發訊。"

"我們證明 NO 在回應進來的突觸活動（由耳朵收到的聲音所產生的活動）中被製造，而且其作用是抑制一種關鍵的鉀離子通道（Kv3）。一般來說，這些離子通道所保持的電位相當短命，不過 NO 改變了它們的活化，使電位放慢並減少資訊沿著這條路徑通過，作用如同某種形態的增益控制（gain control）。

"驚人的是，整個神經元族群都受到影響，甚至是那些沒有活躍突觸輸入的，所以這指出，一氧化氮是種「大量傳導素（volume transmitter）」，在細胞間傳遞資訊而不需要突觸。

這樣的功能對於神經元族群全面活動的協調很理想。另一方面，過多的 NO 非常毒，而且將導致神經細胞死亡；所以在這個重要發訊機制的核心中，有可能是神經退化的種子，若讓它不受管制，將促成中風與痴呆的病理學。

Forsythe 教授的研究小組未來將試圖了解這些發訊機制如何應用在腦部其他地方，還要研究異常的發訊如何促成神經退化性疾病的發展。

※ 相關報導：

＊ Nitric Oxide Is a Volume Transmitter Regulating Postsynaptic Excitability at a Glutamatergic Synapse
http://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(08)00758-7

Joern R. Steinert, Cornelia Kopp-Scheinpflug, Claire Baker,
R.A. John Challiss, Raj Mistry, Martin D. Haustein,
Sarah J. Griffin, Huaxia Tong, Bruce P. Graham and
Ian D. Forsythe
Neuron, Volume 60, Issue 4, 642-656, 26 November 2008
doi: 10.1016/j.neuron.2008.08.025

Neuronal nitric oxide synthase (nNOS) is broadly expressed in the brain and associated with synaptic plasticity through NMDAR-mediated calcium influx. However, its physiological activation and the mechanisms by which nitric oxide (NO) influences synaptic transmission have proved elusive. Here, we exploit the unique input-specificity of the calyx of Held to characterize NO modulation at this glutamatergic synapse in the auditory pathway. NO is generated in an activity-dependent manner by MNTB principal neurons receiving a calyceal synaptic input. It acts in the target neuron and adjacent inactive neurons to modulate excitability and synaptic efficacy, inhibiting postsynaptic Kv3 potassium currents (via phosphorylation), reducing EPSCs and so increasing action potential duration and reducing transmission fidelity. We conclude that NO serves as a volume transmitter and slow dynamic modulator, integrating spontaneous and evoked neuronal firing, thereby providing an index of global activity and regulating information transmission across a population of active and inactive neurons.