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D-丝氨酸在神经元-胶质细胞间通讯的新进展
D-丝氨酸(D-Ser)是一种重要的胶质细胞递质,也是N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体NR1亚基上"甘氨酸位点"的主要内源性配体,具有比甘氨酸更高的结合效能.D-Ser在体内主要由丝氨酸消旋酶将L-丝氨酸消旋而来,受多种因素调控,在中枢神经系统参与调节突触可塑性、感觉信息传递、神经发育及神经兴奋性毒性等生理及病理过程,并成为阿尔采末病(AD)等神经系统疾病新的治疗靶点.本文对D-Ser在中枢神经系统的产生、代谢、生理及病理作用的研究予以综述.
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D-丝氨酸在中枢神经系统的研究进展
长期以来,人们普遍认为D型氨基酸在高等生物中没有生理功能,D-丝氨酸仅存在于低等细菌内,而在哺乳动物体内只有L-丝氨酸.但20世纪90年代,研究人员发现D-丝氨酸和丝氨酸消旋酶(serine racemase,SR)均存在于哺乳动物脑中.已有越来越多的研究表明,D-丝氨酸对于中枢神经系统的生理功能至关重要.
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砷对星形胶质细胞分泌D-丝氨酸影响
目的 通过观察砷对星形胶质细胞(AST)分泌D-丝氨酸的影响,探讨砷的智力损伤作用机制.方法 以原代培养脑AST为试验对象,在含砷浓度分别为0、2.5、5、10 μmol/L的培养液中培养24 h,采用高效液相色谱法检测D-丝氨酸水平,Western blot法检测丝氨酸消旋酶(SR)蛋白表达水平,荧光双波长分光光度计法检测细胞内游离钙离子([Ca2+]i)浓度.结果 与对照组比较,2.5、5、10 μmol/L砷暴露后,AST分泌D-丝氨酸的水平[分别为(21.580±1.313)、(21.936±1.539)、(23.401±1.648) μmol/L]和SR蛋白表达水平[分别为(1.327±0.122)、(1.397-±0.105)、(1.403 ±0.104)]均明显升高,10 μmol/L砷暴露组AST内[Ca2+]i含量明显升高.结论 砷暴露可引起AST分泌D-丝氨酸水平增加,该过程可能与砷暴露引起AST内SR的表达水平增强以及[Ca2+]i升高有关.
关键词： 砷 星形胶质细胞(Ast) D-丝氨酸 丝氨酸消旋酶 钙离子 -
砷暴露对不同发育阶段仔鼠海马SR水平的影响
建立不同发育阶段仔鼠砷暴露模型,记录体重,采用水迷宫检测砷暴露对仔鼠学习记忆能力的影响,取脑组织并分离海马,采用Real-time RT-PCR检测SR mRNA水平.结果显示,仔鼠出生后(PND) 20天,60 mg/L NaAsO2组仔鼠体重显著低于对照组和15 mg/L NaAs02组;PND 40时30和60 mg/L NaAsO2组仔鼠体重显著低于对照组,60 mg/LNaAsO2组仔鼠体重显著低于15和30 mg/L NaAsO2组;水迷宫实验训练第5天,不同剂量砷暴露组仔鼠寻找平台的潜伏期均显著高于对照组;60 mg/L NaAsO2组仔鼠在撤台后第Ⅱ象限停留时间显著低于对照组;PND20时,60 mg/L NaAsO2组SR mRNA水平明显低于对照组,PND 40时30和60 mg/LNaAsO2组仔鼠SR mRNA水平均显著低于对照组.提示砷暴露可使仔鼠海马SR的水平降低,从而影响学习记忆能力.
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丝氨酸消旋酶及D构象氨基酸氧化酶与精神分裂症的研究进展
长期以来，一直认为组成人类蛋白质的氨基酸为 L‐氨基酸，D‐氨基酸只在细菌和无脊椎动物内合成。2002年 Fujii［1］研究报道显示，研究者将质谱和气相色谱技术应用于手性氨基酸检测和分离，发现在高等动物中枢神经系统中存在区域性的高浓度的内源性D‐丝氨酸（D‐Ser）。D‐Ser主要分布于哺乳动物的前脑区，存在于哺乳动物脑内灰质区中突触旁边的Ⅱ型星形胶质细胞内，为胶质细胞释放的神经递质，作用于 N‐甲基天‐D‐天冬氨酸（NMDA）受体，引起中枢神经系统中信号的传导［2‐3］，在突触可塑性、学习和记忆等方面起重要作用，其合成与代谢依赖于丝氨酸消旋酶（SR ）和 D‐型氨基酸氧化酶（DAO）。
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D-serine合成相关丝氨酸消旋酶在大鼠和癫痫患者海马的分布与细胞定位
目的:观察D-serine合成相关的丝氨酸消旋酶(SR)在大鼠和癫痫病人海马组织的分布与细胞定位特点.方法:成年和幼龄SD大鼠灌流固定、冰冻切片,癫痫患者海马硬化石蜡切片,进行SR、SR/NeuN、SR/GFAP免疫荧光染色、激光共聚焦显微镜观察和计数分析.结果:在成年和幼龄大鼠海马的CA1-3和齿状回内均分布有大量SR免疫阳性细胞分布,SR免疫阳性反应主要定位于神经元和星形胶质细胞;与成年相比,幼龄大鼠海马内SR免疫阳性的神经元数量相似,但SR/GFAP阳性星形胶质细胞的数量较多;SR阳性细胞在癫痫患者海马内也有大量分布,其数量明显多于脑出血患者.结论:SR定位于大鼠和癫痫患者海马神经元和星形胶质细胞,其数量分布与发育年龄和癫痫疾病状态呈现一定的相关性,提示D-serine的产生可能参与海马的发育和癫痫疾病过程.
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D-型丝氨酸、丝氨酸消旋酶及D-型氨基酸氧化酶在小鼠出生后个体发育中的分布变化及相互关系
目的:探讨小鼠个体发育过程中皮层、纹状体、小脑、心脏、肺、肝脏、脾脏、肾脏和骨骼肌中D-型丝氨酸,丝氨酸消旋酶(SR)及D-型氨基酸氧化酶(DA0)的分布特征及相互关系.方法:RT-PCR法检测SR和DAO mRNA水平;Westernblot检测SR蛋白水平;比色法检测DAO酶活力;高效液相法检测游离D-型丝氨酸含量.结果:小鼠出生后早期个体发育过程中皮层、纹状体和小脑内游离D-型丝氨酸含量急剧增加并伴有SR平行增加.在检测组织中,仅小脑和肾脏可检测到DAO酶活力,且随着小脑和肾脏内DAO酶活力的增加,D-型丝氨酸含量急剧下降,并在出生后第三周末降至成年微量水平,但此时DAO酶活力却仍不断增加.结论:哺乳动物体内D-型丝氨酸主要由SR催化生成,但在皮层和纹状体等D-型丝氨酸浓度很高,但缺乏DAO的组织中D-型丝氨酸的降解尚有其它机制参与.小脑和肾脏中的DAO除参与D-型氨基酸代谢外,可能还具有其它的生理功能.
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精神分裂症患者丝氨酸消旋酶和D构象氨基酸氧化酶的生物信息学与功能分析
目的 D-ser作为一种重要的神经胶质细胞递质,其合成与代谢依赖于丝氨酸消旋酶(SR)和D构象氨基酸氧化酶(DAO),SR及DAO基因与精神分裂症密切相关,本研究目的为阐明精神分裂症患者SR及DAO结构与功能的关系.方法 从精神分裂症血液中克隆到SR及及DAO基因,对其进行生物信息学分析.结果 序列分析结果表明,SR及DAO基因分别编码340个和347个氨基酸的多肽,与健康人、猿、猴的同源性在96％以上;预测SR及DAO蛋白质的相对分子质量分别为36.57 KDa和39.47 KDa,理论等电点分别为6.11和6.36.亚细胞定位分析结果发现,SR蛋白主要定位于细胞的线粒体中,DAO蛋白主要定位于线粒体和过氧化物酶体中,提示此两种蛋白在细胞中主要发挥合成与代谢作用.结构与功能分析发现,SR蛋白有1个结构域,DAO蛋白含有2个结构域和一个链接区.结论 推测SR及DAO在真核细胞的蛋白质合成与代谢等过程中发挥重要功能.
