小鼠海马CA2区突触长时程抑制、突触标记与捕获的差异性表达研究及其在神经可塑性中的意义

本研究针对海马CA2区神经元在记忆相关认知功能中的关键调节作用，通过电生理学、分子生物学和蛋白质组学技术，系统研究了CA2锥体神经元在穿通皮层(EC-CA2)和Schaffer侧支(SC-CA2)两种输入通路中长时程抑制(LTD)的表达差异及其分子机制。研究发现CA2区存在独特的突触可塑性特征：两种突触均能表达NMDA受体依赖的LTD，但EC-CA2突触更易被弱刺激诱导早期LTD；通过突触标记与捕获(STC)机制，两种突触可发生异突触关联；蛋白质组学分析鉴定出CPLX2和proBDNF作为维持LTD的关键候选蛋白。该研究揭示了CA2区突触可塑性的新机制，为理解海马神经环路功能提供了重要线索。

　　

海马区作为大脑记忆形成的关键区域，其精细的亚区划分和功能差异一直是神经科学研究的热点。其中CA2这个"小个子"区域近年来引起了研究者们的特别关注 - 虽然面积不大，但它像交通枢纽一样连接着海马体的多个区域，在社交记忆等高级认知功能中扮演着关键角色。然而这个区域的神经元却展现出令人费解的"两面性"：来自穿通皮层的输入(EC-CA2)容易产生长时程增强(LTP)，而来自CA3区的Schaffer侧支输入(SC-CA2)却对LTP表现出顽固的抵抗性。这种差异背后的机制是什么？更令人困惑的是，关于这个区域另一种重要的突触可塑性形式 - 长时程抑制(LTD)的研究却几乎空白。

为了解答这些问题，新加坡国立大学杨潞龄医学院生理学系的研究团队开展了一项系统研究，相关成果发表在《PNAS Nexus》上。研究人员采用多学科交叉的方法：通过场电位记录分析突触可塑性，结合药理学干预(使用emetine、AP5等抑制剂)探究分子机制；利用p75NTR基因敲除小鼠验证特定通路的作用；采用ELISA和Western blot检测蛋白表达变化；并创新性地运用SWATH-MS定量蛋白质组学技术筛选差异表达蛋白。

研究首先建立了CA2区LTD的基本特征。通过场电位记录发现：
【Basic Properties of LTD in the CA2】
强低频刺激(SLFS)能在EC-CA2和SC-CA2突触均诱导出持久(>4小时)的LTD，但这种可塑性表现出明显差异：EC-CA2突触对弱刺激(WLFS)敏感，而SC-CA2则需要更强刺激。这种LTD具有典型的NMDA受体依赖性，且需要蛋白质合成和p75NTR受体的参与。

【Associativity of LTD in the CA2】
更引人注目的是突触间的"对话"能力。通过"强-弱"刺激范式发现，SC-CA2突触产生的PRPs能被EC-CA2突触捕获，但反向却不成立。这种不对称的突触标记与捕获(STC)现象提示两种突触的分子机制存在本质差异。

【Identification of PRPs involved in LTD in the CA2】
分子机制研究发现：SC-CA2突触的LTD维持依赖proBDNF/p75NTR相互作用，而EC-CA2则不依赖于此。蛋白质组学筛选出5个候选蛋白，其中complexin-2(CPLX2)的表达变化最为显著 - 在EC-SLFS条件下其表达量下降近80%，Western blot验证了这一结果。这种下调可能通过减少AMPA受体外排来维持突触效能的降低。

这项研究具有多重重要意义：首次系统描绘了CA2区LTD的特征，填补了这一关键脑区可塑性研究的空白；揭示了proBDNF和CPLX2作为新型PRPs的潜在作用，拓展了对突触可塑性分子机制的认识；发现同一神经元不同突触输入间存在差异化的STC机制，为理解神经信息处理提供了新视角。特别值得注意的是，CA2区突触的"可塑性抵抗"特性可能不是绝对的，而是具有刺激强度和类型的依赖性 - 这一发现挑战了传统认知，为开发针对记忆障碍的新干预策略提供了潜在靶点。研究采用的跨尺度方法(从电生理到蛋白质组学)也为神经可塑性研究提供了方法学示范。