星形胶质细胞和神经元之间 谷氨酸 谷氨酰胺的(2)

星形胶质细胞和神经元之间 谷氨酸! 谷氨酰胺的

生理科学进展A>>7年第7L卷第L

期 780

是葡萄糖经糖酵解和三羧酸循环（!"#$%"&’()*#$%$#+$)$*,，-./$)$*,），由-./的中间物合成的（图0）。在此过程中需丙酮酸羧化酶，但该酶在神经元中不存在，而大量存在于星形胶质细胞中并有功能性活性。谷氨酸由!1酮戊二酸通过转氨作用形成，并由丙氨酸，或其它支链氨基酸，如亮氨酸，异亮氨酸或缬氨酸提供氨基。谷氨酸最终经氧化脱氨降解，所以这些氨基酸对于补充流出.23的氨基非常重要（于常海等40567）。丙氨酸不能穿过血脑屏障，在星形胶质细胞中它由丙酮酸通过转氨作用形成，在神经元中它又重新转变成丙酮酸并最终氧化降解。

谷氨酰胺的合成是谷氨酸1谷氨酰胺循环的重要部分。合成反应由谷氨酰胺合成酶催化，该酶只存在于星形胶质细胞，在少突胶质细胞中很少，神经元中不存在，因此它是星形胶质细胞的标志性酶。

［8］星形胶质细胞迅速摄取细胞外的谷氨酸，谷氨酸

先是从大鼠脑组织中分离获得的，命名为;<-0和

［=］

;</3-。大脑中细胞外的谷氨酸浓度一般维持在

几个微摩尔左右，而细胞质中根据细胞类型的不同谷氨酸的浓度从0到0>毫摩尔不等。;<-0和;</3-逆浓度梯度摄取谷氨酸，并伴有顺着各自浓2%:运输，从而把谷氨酸和@:运入细度梯度的?:、

胞。转运一个谷氨酸分子的同时细胞内增加两个单位的正电荷，因此膜势能也是推动力的一部分（图A）。实验表明，2%:依赖系统把7个2%:和0个@:运入细胞，与它相对的载体则运出0个?:，同时有一分子的谷氨酸被细胞摄取，星形胶质细胞中2%:浓度的升高激活了2%:B?:/-C泵（<,D)等40556）。

载体和谷氨酰胺合成酶在星形胶质细胞中的重叠分布表明，在突触位置摄取释放的谷氨酸和在星形胶

［9］

质细胞中转变为谷氨酰胺是紧密联系的。谷氨

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