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典型的神经元有一个轴突和多个树突。对于一个神经元来说,树突往往是接受信息的部位,轴突往往是输出信息的部位,因此,神经元的极性是保证信息在神经系统内部及神经系统与其他系统之间有序流动的物质基础。海马神经元处于生长状态的轴突含有丰富的脑衰蛋白反应调节蛋白2(CRMP-2),轴突生长锥主要以非磷酸化CRMP-2活性形式存在。过度表达CRMP-2可以导致多轴突形成,反之抑制CRMP-2不利于轴突的生长与形成[1]。在体外,CRMP-2与管蛋白异二聚体相互作用而促进微管的聚集[2]。海马神经元GSK-3β可以磷酸化CRMP-2 Thr-514位点使其失活,而GSK-3β活性下调使得CRMP-2 Thr-514位点磷酸化水平下降,最终促进了神经元轴突的发生、发展和成熟[3]。蛋白质磷酸化和去磷酸化受蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶的双重调节,而蛋白磷酸酯酶-2A(PP2A)是脑最重要的丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酯酶[4,5]。我们最近的研究显示:采用不同浓度PP2A的特异性抑制剂冈田酸(okadaic acid, OA)作用于培养12 h的胎鼠原代海马神经元,神经元轴突的形成和神经元极性的建立均受到了明显的影响;本研究用10 nmol/L OA和PP2A激动剂神经鞘氨醇(D-erythro-Sphingosine)(10 nmol/L)处理培养12 h的原代海马神经元。结果显示10 nmol/L OA组神经元轴突生长受到明显的抑制,轴突长度明显短于DMSO对照组,且无轴突神经元数量明显增多而单轴突神经元则显著减少(P<0.001);PP2A激动剂组不仅单轴突长度明显长于对照组(P<0.001),而且统计学结果显示30%神经元出现了多轴突(P<0.001),同时单轴突神经元减少(P<0.01)。用免疫印迹检测PP2Ac亚基及其甲基化水平,结果显示:D-erythro-Sphingosine组PP2A甲基化水平升高,OA组PP2A甲基化水平降低,PP2Ac亚基水平无变化。当神经元培养48 h即维持阶段分别应用10 nmol/L OA和10 nmol/L的D-erythro-Sphingosine持续作用48 h。与DMSO处理组相比可见,10 nmol/L OA处理组神经元无轴突长度缩短(P>0.05)或极性缺失;D-erythro-Sphingosine处理组神经元没有出现明显的多轴突形成(P>0.05),单轴突长度变化无统计学意义。然后将神经元培养24 h后共转染RFP(or GFP)/pcDNA4.0、RFP(or GFP)/PP2A wild type(wt)和RFP(or GFP)/PP2Adn培养48 h,固定做免疫荧光可见转染pcDNA4.0对照组神经元极性已经建立,大多数神经元有一个轴突和多个树突;PP2Awt组单轴突延长(P<0.01)同时多轴突增多(P<0.001);PP2Adn组多出现短小的突起(P<0.001)。这些结果提示PP2Awt促进了神经元单轴突的生长和多轴突的形成而PP2Adn则严重阻碍了轴突的形成和神经元极性的建立。上述结果说明激活PP2A可诱导海马神经元轴突的形成。为了进一步了解所形成的多轴突是否具有功能,我们观察了多轴突对FM-64的摄取与释放。结果显示:45 mM K+刺激1 min于共聚焦显微镜下观察,PP2A激活形成的多轴突可以摄取FM4-64呈红色;FM着色后再给予90 mM K+刺激可见FM着色减弱,提示激活PP2A形成的多轴突具有突触囊泡摄取和释放的重复循环功能。为了探讨PP2A影响神经元极性的可能机制,将神经元培养24 h后共转染RFP/pcDNA4.0和RFP/PP2Awt,免疫荧光检测CRMP-2 Thr514位点磷酸化水平。结果发现激活PP2A可以明显降低神经元胞体和突起CRMP-2 Thr-514位点磷酸化水平。结论:PP2A活性上调可能通过去磷酸化CRMP-2,进而导致神经元单轴突的延长和多轴突的形成,所形成的轴突具备突触囊泡摄取和释放功能。