北京大学未来技术学院、北大-清华生命科学联合中心、生物膜国家重点实验室和麦戈文脑科学研究所周专实验室,9月23日在 EMBO Reports 上发表论文“ Ca2+-independent transmission at the central synapse formed between dorsal root ganglion and dorsal horn neurons ”(Wang et al, 2022),在一种哺乳动物中枢神经元之间的突触传导中发现“依赖突触前神经动作电位但不依赖钙信号(CiVDS)”的新型突触传导。
突触传导是神经系统中神经元之间信息传递的基础,是神经系统行使包括智能在内的一切生理功能的基础。自从1967年Katz等人提出神经传导的钙离子分泌假说以来,科学家们认为所有类型的突触传导都依赖于钙离子介导的囊泡分泌(CDS)。因为突触传导的重要性,钙离子假说相关的研究也因此荣获了3次诺贝尔生理医学奖并写入教科书中。
周专课题组2002年在上海神经所首次报道在DRG感觉神经元胞体存在生理动作电位介导的CiVDS,2004年发现与CiVDS偶联的囊泡膜内吞,2004年课题组到北大工作,2009年报道神经胞体CiVDS分泌的生理意义,2017年揭示CiVDS产生的分子机理,2019年报道交感神经系统(交感神经和肾上腺)同样存在CiVDS分泌。至此CiVDS的最后一个重大基础问题是—它是否存在于基础神经科学的核心关注点突触传导(即神经元之间的化学“第二信使”完成的信号传导)。
2022年此次的研究结果表明,在体外共培养的啮齿类动物感觉神经元和脊髓背角神经元形成的中枢神经网络中,生理性动作电位诱导的神经突触传导信号(EPSC)中不仅存在经典的CDS(占比 <50%),同时也存在新型的CiVDS(占比>50%)。课题组此次的发现极大地拓展了CiVDS的生理意义,因为突触传导在神经系统中起着关键作用,为排他性的经典(1950年以来)钙离子假说做出了重要的修正。
该工作由北京大学周专实验室的王媛(前沿交叉学院2014级博士生,北京大学博雅博士后)、黄荣(前沿交叉学院2014级博士生,北京大学博雅博士后)、柴祖映(现为Johns Hopkins University博士后)、王昌河(现为西安交通大学教授)为共同第一作者;北京大学周专教授为该文的通讯作者。