神經(jīng)遞質(zhì)，大腦中在突觸傳遞中擔(dān)當(dāng)“信使”的特定化學(xué)物質(zhì)，稱作神經(jīng)遞質(zhì)，簡(jiǎn)稱遞質(zhì)。圖1、圖2為其示意圖。隨著神經(jīng)生物學(xué)的發(fā)展，陸續(xù)在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了大量神經(jīng)活性物質(zhì)。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）中，突觸傳遞最重要的方式是神經(jīng)化學(xué)傳遞。神經(jīng)遞質(zhì)由突觸前膜釋放后立即與相應(yīng)的突觸后膜受體結(jié)合，產(chǎn)生突觸去極化電位或超極化電位，導(dǎo)致突觸后神經(jīng)興奮性升高或降低。神經(jīng)遞質(zhì)組成復(fù)雜，包括多種生化物質(zhì)。

圖1 神經(jīng)遞質(zhì)示意圖

圖2 大腦中的“神經(jīng)遞質(zhì)”，黑質(zhì)就被稱為“神經(jīng)遞質(zhì)”

要對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)進(jìn)行分析，必須首先從活腦中提取神經(jīng)遞質(zhì)，然后用HPLC-MS / MS進(jìn)行分析，這實(shí)在有點(diǎn)匪夷所思，令人難以置信。然而，加拿大滑鐵盧大學(xué)雅努什·波利西恩（Janusz Pawliszyn）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)成功了。

從活腦中提取神經(jīng)遞質(zhì)，本質(zhì)上是侵入性的。但是，他們通過利用固相微萃?。⊿PME）技術(shù)，已設(shè)法使其成為非侵入性的。他們的方法是將涂有某種形式的吸收性SPME材料的細(xì)不銹鋼絲插入活體的大腦中。由于鋼絲較細(xì)，對(duì)大腦造成的干擾較小，雅努什的團(tuán)隊(duì)使用150 m粗的不銹鋼絲。他們首先用酸蝕刻了不銹鋼絲的下端部分，直到它只有100 m粗。然后，他們將SPME涂在蝕刻部分，將其直徑又增加至150 m。最后，又在涂層部分再添加了50 m厚的覆蓋層。

該團(tuán)隊(duì)在特制的神經(jīng)遞質(zhì)混合物（包括去甲腎上腺素，乙酰膽堿和5-羥色胺）上測(cè)試了各種不同的市售聚合物SPME材料，但沒有一種被證明是理想的。問題在于性能最好的SPME材料是以相對(duì)較大的顆粒形式出現(xiàn)的，尺寸可達(dá)60 m，需要將其研磨成細(xì)粉末涂在鋼絲上。但這種研磨導(dǎo)致材料失去了一些官能團(tuán)，使其在吸收神經(jīng)遞質(zhì)方面的效率降低。

所以波利西恩和他的團(tuán)隊(duì)選擇使用來自沃特世的一種名為HLB（親水 - 親脂平衡）的SPME材料，這種材料在吸收神經(jīng)遞質(zhì)方面不如其他一些材料有效，但其顆粒直徑卻只有5 m，可直接應(yīng)用于鋼絲。然后，他們?cè)陬w粒表面添加了強(qiáng)陽離子交換（SCX）基團(tuán)，提高了材料對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)的有效性。在吸收神經(jīng)遞質(zhì)混合物方面時(shí)，HLB-SCX材料被證明優(yōu)于任何其他測(cè)試的SPME材料。

SPME材料確定后，他們用提取的腦組織和瓊脂凝膠的混合物制成了人造大腦材料，以方便研究。在人造大腦材料中，加入了另一種神經(jīng)遞質(zhì)混合物。他們發(fā)現(xiàn)，將HLB-SCX涂層的鋼絲插入人造大腦，20min后，足以使HLB-SCX材料吸收令人滿意的神經(jīng)遞質(zhì)。將HLB-SCX涂層的鋼絲取出，浸泡在水、乙腈和甲醇的混合物中，釋放神經(jīng)遞質(zhì)，然后以高效液相色譜 - 串聯(lián)質(zhì)譜（HPLC-MS / MS）儀進(jìn)行分析。

實(shí)驗(yàn)表明HLB-SCX材料可以從腦材料中提取幾種加標(biāo)的神經(jīng)遞質(zhì)，包括去甲腎上腺素、乙酰膽堿和5-羥色胺，用于通過HPLC-MS / MS在低于生理水平進(jìn)行鑒定。然而，其他神經(jīng)遞質(zhì)，包括?；撬?，谷氨酸和 -氨基丁酸，只能在高于正常生理水平的濃度下檢測(cè)到。

最后，他們?cè)诨詈愫雍铽J猴的大腦上測(cè)試了他們的SPME方法。這包括在三個(gè)不同的場(chǎng)合同時(shí)將HLB-SCX涂層的鋼絲插入猴腦的三個(gè)不同區(qū)域。當(dāng)科學(xué)家用HPLC-MS / MS分析提取的物質(zhì)時(shí)，能夠檢測(cè)到多種不同的神經(jīng)遞質(zhì)，包括多巴胺、谷氨酸和色氨酸。他們用人工腦材料進(jìn)行測(cè)試，甚至能夠檢測(cè)到牛磺酸，這是用生理檢測(cè)方法檢測(cè)不到的。他們還測(cè)量了大腦不同區(qū)域的不同濃度的神經(jīng)遞質(zhì)，其中，在某區(qū)域發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)遞質(zhì)，在其它區(qū)域可能根本沒有發(fā)現(xiàn)，即使在同一區(qū)域內(nèi)，場(chǎng)合不同其神經(jīng)遞質(zhì)也不同。

在此成功之后，波利西恩及其團(tuán)隊(duì)正在計(jì)劃使用他們的SPME方法對(duì)活恒河猴獼猴大腦中神經(jīng)遞質(zhì)的分布進(jìn)行詳細(xì)研究。他們還在考慮進(jìn)一步提高方法提取效率的方法，以便它可以解釋可能存在的所有神經(jīng)遞質(zhì)。

（編譯：符斌 北京中實(shí)國金國際實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證研究中心研究員）

根據(jù)Brain extraction: A novel method for extracting neurotransmitters from live brains編寫

Published: Apr 15, 2019

Author: Jon Evans

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