基底神经节及相关疾病：从细胞和回路功能障碍到治疗
基底神经节中A2A受体与CB1受体在GABA和谷氨酸释放中的相互作用
背景介绍
基底神经节（Basal Ganglia）是大脑中负责运动控制和奖赏行为的关键结构。它接收来自皮层和丘脑的兴奋性输入，其中80%的突触是谷氨酸能（glutamatergic）的，而第二常见的突触类型是GABA能（GABAergic）的。这些突触的调节依赖于多种神经调质，如腺苷（adenosine）、乙酰胆碱（acetylcholine）、多巴胺（dopamine）和内源性大麻素（endocannabinoids）。腺苷通过A1受体（A1R）和A2A受体（A2AR）调节突触传递，而内源性大麻素则通过CB1受体（CB1R）抑制神经递质的释放。然而，A2AR和CB1R在GABA能突触中的相互作用尚未完全阐明。
此研究旨在探索A2AR和CB1R在基底神经节GABA能神经末梢中的功能相互作用，并与谷氨酸能突触中的相互作用进行比较。通过研究这两种受体在GABA和谷氨酸释放中的调节机制，研究人员希望揭示它们在神经调节中的复杂关系，并为相关神经系统疾病的治疗提供新的见解。
论文来源
本论文由Samira G. Ferreira、Rafael M. Bitencourt、Pedro Garção、Rodrigo A. Cunha和Attila Köfalvi共同撰写。作者来自葡萄牙科英布拉大学（University of Coimbra）的神经科学与细胞生物学中心（CNC）和创新生物医学与生物技术中心（CIBB）。论文于2025年发表在《European Journal of Neuroscience》期刊上，DOI为10.1111/ejn.16642。
研究流程与结果
1. 实验设计与方法
研究主要分为以下几个步骤：
a) 突触体（Synaptosome）制备与神经递质释放实验
研究人员从大鼠和小鼠的纹状体中分离出突触体，并通过高钾（KCl）刺激诱发GABA和谷氨酸的释放。实验中使用了放射性标记的GABA（[3H]GABA）和谷氨酸（[14C]glutamate）来监测神经递质的释放。通过添加CB1R激动剂WIN55212-2和A2AR选择性激动剂CGS21680或拮抗剂SCH58261、ZM241385，研究人员观察了这些药物对神经递质释放的影响。
b) 结合实验（Binding Experiments）
为了进一步研究A2AR和CB1R之间的相互作用，研究人员进行了放射性配体结合实验。使用[3H]ZM241385和[3H]SR141716A分别标记A2AR和CB1R，测量了这些受体在不同药物处理下的结合参数（Bmax和Kd）。
c) 基因敲除小鼠实验
研究人员还使用了A2AR和CB1R基因敲除（KO）小鼠，比较了这些小鼠与野生型（WT）小鼠在神经递质释放和受体结合方面的差异。
2. 主要结果
a) CB1R介导的GABA释放抑制受A2AR配体调节
研究发现，WIN55212-2通过激活CB1R显著抑制了高钾诱发的GABA释放。然而，当同时添加A2AR选择性激动剂CGS21680或拮抗剂SCH58261时，WIN55212-2的抑制作用被显著减弱。特别是A2AR拮抗剂ZM241385完全阻断了WIN55212-2对GABA释放的抑制。
b) A2AR配体对CB1R结合参数的影响
结合实验表明，A2AR配体CGS21680和SCH58261降低了CB1R的亲和力（Kd增加），而ZM241385则减少了CB1R的最大结合位点（Bmax）。这些结果表明，A2AR配体通过改变CB1R的结合特性来调节其功能。
c) 基因敲除小鼠的实验结果
在A2AR基因敲除小鼠中，WIN55212-2无法抑制GABA的释放，但在谷氨酸释放中仍表现出抑制作用。这表明A2AR在GABA能突触中对CB1R的功能具有独特的调节作用。
3. 结论与意义
此研究首次提供了A2AR和CB1R在基底神经节GABA能神经末梢中形成异源四聚体（heterotetramer）的功能证据。研究发现，A2AR配体通过改变CB1R的结合特性来调节其功能，从而影响神经递质的释放。这一发现不仅揭示了A2AR和CB1R在神经调节中的复杂相互作用，还为相关神经系统疾病（如帕金森病和精神分裂症）的治疗提供了新的潜在靶点。
研究亮点
- A2AR和CB1R的异源四聚体：本研究首次在GABA能神经末梢中发现了A2AR和CB1R的异源四聚体，并揭示了其在神经递质释放中的调节作用。
- A2AR配体的独特作用：研究发现，不同的A2AR配体（如CGS21680、SCH58261和ZM241385）对CB1R的功能具有不同的调节作用，这为开发选择性药物提供了新的思路。
- 基因敲除小鼠的实验验证：通过使用A2AR和CB1R基因敲除小鼠，研究人员验证了A2AR在GABA能突触中对CB1R功能的独特调节作用。
其他有价值的信息
本研究还揭示了A2AR和CB1R在纹状体神经调节中的相互依赖性。研究发现，A2AR的缺失会导致CB1R的结合位点减少，而CB1R的缺失也会影响A2AR的结合特性。这一发现为进一步研究这两种受体在神经系统疾病中的作用提供了重要的实验依据。
此研究不仅深化了我们对A2AR和CB1R在基底神经节中相互作用的理解，还为相关疾病的治疗提供了新的潜在靶点。