星形胶质细胞和神经元之间 谷氨酸 谷氨酰胺的(2)

酰胺从星形胶质细胞释放作为谷氨酸的前体在神经元中积累，在突触前末端转变成谷氨酸，进入小泡准备新一轮的兴奋反应（图0）。谷氨酸前体的返回保持了谷氨酸能神经元的谷氨酸水平。由于谷氨酸不能穿过血脑屏障，所以多余的谷氨酸必须通过-./氧化降解后再从.23中排出，多余的谷氨酰胺经水解变成谷氨酸后也以相同的途径氧化降解。

图#"谷氨酸及2%:，?:协同转运?:字体的大小代表浓度的高低）（图中2%:、

三、载体的调控

载体表达的改变或载体活性的改变都能调节谷

［6］

。2%:依赖的谷氨酸载体的活力是由氨酸的摄取

2%:、?:和@:浓度以及膜势能等热力学因素控制的。动力学因素引起载体自身的变化或其环境的变化影响了载体的亲和力和转运速度。

（一）热力学因素E0分子谷氨酸运输的同时，0个?:有7个2%:和0个@:进入星形胶质细胞，流出星形胶质细胞（图A）。热力学平衡式（FG+H#$I等40556）可以用来表示细胞外和细胞内的谷氨酸浓度比。热力学平衡式表明，摄取谷氨酸的热力学

图!"谷氨酸1谷氨酰胺循环示意图

降低星形胶质细胞中推动力来自于/-C的水解，

/-C的水平会影响谷氨酸的摄取，/-C的完全耗尽将导致谷氨酸摄取的停止。在星形胶质细胞中，氧

:

二、星形胶质细胞的谷氨酸载体

星形胶质细胞摄取谷氨酸有不依赖2%和依赖其中2%:依赖系统对谷氨酸2%:的两个系统介导，

有更高的亲和力并且在中枢神经系统中占有主导地

的耗竭或线粒体功能降低，引起/-C部分减少，导致谷氨酸载体的摄取能力部分下降（3J%HK’H等4。由此可见，大脑缺氧或暂时氧化代谢受到0556）

阻碍时不至于造成兴奋性毒性的损伤是因为星形胶

万方数据2%:依赖系统的谷氨酸载体首位。星形胶质细胞中

星形胶质细胞和神经元之间 谷氨酸! 谷氨酰胺的

@A) 生理科学进展)**@年第@X卷第X期

质细胞在此种条件下仍可摄取谷氨酸来保持其浓度低于产生毒性的水平（!"#$%&’&等()***）。同时，热力学平衡式表明，胞外+,浓度的升高或胞内-$,浓度的升高也会导致推动力的下降。但是在星形胶质细胞中，细胞外+,、-$,浓度的变化对谷氨酸的摄取几乎没有影响，甚至有相反的作用（.&/012%$32等(4556）。可能性最大的原因是，载体并不在热力学平衡位置处作用，细胞内外谷氨酸浓度的差距可能比热力学平衡式估计的更小，这就为动力学上推动力的改变提供了一个缓冲。例如，当细胞外+,浓度改变时，细胞外谷氨酸的浓度也会产生相应的变化，削弱了载体保持平衡的作用，因此，载体的调控除了热力学因素外还有动力学因素。

（二）动力学因素7载体氨基酸残基的磷酸化会影响载体的活性。在8.94和8.:;9中都有蛋白激酶<的磷酸化位点。用8.9=4转染>?+)5@细胞，激活蛋白激酶<使载体44@位的丝氨酸磷酸化，载体移动的速度增加A*B。此外也有发现，蛋白激酶<通过减少8.9=4对谷氨酸的亲和力来抑制8.9=4的活性（8$/2C等(455D）。在培养的贝格曼（E230%$//）胶质细胞中，有集中的8.:;9免疫荧光反应，激活蛋白激酶<后，谷氨酸摄取的速度明显降低（8&/F$C2F等(4556），在表达8.:;9GH-:的>?+)5@细胞和!"#$%&’卵母细胞中都有相同的结果（<&/3$I’等(4556）。最近有实验表明，蛋白激酶<的激活导致星形胶质细胞中8.:;9活力的减少，是因为细胞内8.:;9快速螯合而造成细胞内“堵塞”（<&332$C2等(455D）所致。

另一种调节机制是氧化还原因子与载体巯基相互作用。星形胶质细胞的谷氨酸载体，8.9=4和8.:;9都有功能性的胱氨酸残基，它们对于氧化反应很敏感，与过氧化氢（>)J)）、一氧化氮（-J）、过等反应形成的二硫键阻碍了依氧化物阴离子（J)K）赖于该途径的谷氨酸摄取（93&’’"等(455D）。

L/),和花生四烯酸通过与载体蛋白的直接作用也能调控星形胶质细胞的谷氨酸载体。L/通过与载体蛋白的组氨酸残基相互作用，从而选择性地抑制星形胶质细胞8.:;9载体对谷氨酸的摄取（M$/=I2/N230等(455D），这就增加了在大脑贫血时L/),的释放阻碍星形胶质细胞对谷氨酸的摄取导致了神经元死亡的可能性。花生四烯酸对8.:;9和8.9=4的作用不同，它降低8.:;9摄取谷氨酸的速度，增加8.9=4对谷氨酸的亲和力。一个较新且有较

),

蛋白结合从而发生功能性的改变。

四、结语

谷氨酸=谷氨酰胺循环不是一个完全封闭的循环。由于谷氨酸不能穿过血脑屏障，它必须由三羧酸循环的中间产物直接合成。在星形胶质细胞中谷氨酸被转化为谷氨酰胺，谷氨酰胺作为谷氨酸的前体转运到神经元中又重新合成谷氨酸。中枢神经系统中谷氨酸的摄取主要是由星形胶质细胞通过-$,依赖的载体来完成，摄取谷氨酸的同时有-$,、+,的输入和输出。载体的活性可以从许多水平进行调控，包括蛋白的表达，蛋白的某些氨基酸残基的磷酸化，以及其它的直接修饰。与神经元相比，星形胶质细胞对谷氨酸有更高的亲和力，它及时清除了胞外的谷氨酸，防止过量的谷氨酸扩散到周围的神经元中引起兴奋性毒性。虽然在过去的十几年中研究者对于星形胶质细胞的研究取得了一定的成就，但要进一步了解其功能，以及与神经元和其他细胞类型的相互作用仍有很长的一段路要走。

参

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