蛙类运动神经末梢高频节律性刺激下细胞内Ca2+调控机制及其对神经分泌的调控作用

为解决高频神经刺激下细胞内Ca2+动态变化的调控机制问题，研究人员通过蛙类m. cutaneus pectoris神经肌肉突触模型，利用低亲和力荧光染料Magnesium Green监测Ca2+信号，揭示了内质网（ER）通过ryanodine受体和肌醇受体释放Ca2+的贡献，并证实SERCA泵对Ca2+瞬态的多相性调控作用。该研究为突触可塑性和神经分泌调控提供了关键实验依据。

　　

在生理状态下，神经肌肉接头等化学突触会依据肌肉功能类型和突触状态进行不同频率的节律性活动。每当动作电位到来时，电压门控钙通道（VGCC）会介导钙离子（Ca²⁺）涌入轴浆，触发突触小泡的外排，并深度参与分泌过程的调控。有趣的是，内质网（ER）这个"细胞钙库"还能通过其钙门控释放通道（如ryanodine受体和肌醇受体）主动参与Ca²⁺动态平衡。

研究团队选用蛙类胸皮肌神经肌肉突触，借助低亲和力荧光探针Magnesium Green精准捕捉高频刺激下的Ca²⁺信号变化——这种探针因结合饱和度低，能更真实反映剧烈波动的Ca²⁺浓度。实验发现：当运动神经刺激频率从20Hz提升至70Hz时，Ca²⁺响应会从平缓上升转变为双相增长直至爆发式跃升，这暗示着ER等额外钙源的激活。

通过药理学阻断实验进一步揭示：当ryanodine受体和肌醇受体被抑制时，高频刺激引发的Ca²⁺响应增强现象完全消失；而阻断内质网钙泵（SERCA）后，Ca²⁺信号不仅剧烈攀升，还丧失了多相变化的特征。这些结果证明，轴浆内Ca²⁺的累积动态实际上是由SERCA泵与两类钙释放受体共同塑造的。这项研究为理解神经末梢如何通过精细的钙调控网络来适应不同放电频率提供了新视角。