本实验室主要有两个研究方向:(1)细胞分泌(singel cell, quantal vesicle, fusion pore)机理; (2) 多巴胺分泌的生理学和疾病模型。

研究包括细胞分泌和内吞的动力学,细胞离子通道、受体,细胞分泌对神经、内分泌、心血管系统功能的贡献。我们使用膜片钳、细胞膜电容、电化学微碳纤电极、细胞内[Ca2+]i荧光测量、共聚焦荧光FM成像、光裂解细胞内钙离子络合物以及光遗传学等当代最先进生物物理技术,在单个细胞,新鲜组织薄片、活体动物上进行电生理、电化学实时记录。改进微电子、光学、微机械技术和分析理论,发展新方法(装置和理论)研究重要生物医学问题的答案。目前课题组主要集中在以下两个大方向:

方向一: 细胞胞体/神经突触分泌-内吞机制

细胞在静息状态下,细胞膜是极化的,在受刺激的情况下细胞膜离子通道发生改变,即细胞膜的通透性发生改变,产生动作电位。我们用四个参数编码同一组动作电位,发现分泌受动作电位编码的调控。

(1)在初级感觉(DRG)神经元胞体上的胞吞和胞吐。 2002年,我们发现该神经元胞体上存在对Ca2+不敏感但对电压敏感的分泌信号(CIVDS)。2004年发现由CIVDS诱导的快速胞吞(CIVDS-RE)。CIVDS表明,统治分泌学术半个世纪多的Katz钙离子分泌假说需要在DRG神经元上有重大修正。目前我们正在研究CIVDS的分子机理,并取得重要进展。

(2)在肾上腺嗜铬细胞在分泌-内吞过程中分泌孔道的机制研究中,我们发现ATP可以通过两种途径来抑制细胞的分泌:50%通过钙离子通道、50%通过分泌小孔。ATP会减少分泌小孔的开放时间,并用“kiss and run”的方式来进行胞吐。下一步将研究控制分泌小孔胞吐和包吞的关键分子对量子化神经递质分泌的调控。

(3)在神经胶质细胞上研究分泌小孔与电压依赖性量子化分泌的关系。

(4)TRP离子通道对细胞内钙离子平衡和细胞分泌的调控机理。

方向二:多巴胺分泌生理学和疾病模型研究

(1)单个初级培养细胞 (使用嗜铬细胞;单胺能神经细胞;神经干细胞)分泌研究;

(2)新鲜组织薄片(中脑多巴胺能神经核团,蓝斑,纹状体,心脏,肾上腺)分泌研究

培养细胞因为离开了原来的环境,属于低级生理记录。为此研究大脑(或其它器官)新鲜薄片,应用我们发展的新型微碳纤维电极,我们在中脑黒质、纹状体、蓝斑、海马、和内分泌肾上腺等新鲜组织薄片上记录细胞电生理信号和电化学分泌信号,属于中等生理记录。

(3)活体在位(脑、心)记录( 纹状体,皮层,海马,心脏):

组织薄片中的细胞虽然比培养的单细胞要“生理”,但它与活体内细胞相比,仍然去除不了“生理条件下或许不一样”这一疑问。为此我们进一步在活体大脑(或其它器官)记录单胺类神经递质(多巴胺、去甲肾上腺素、5羟色胺)分泌。应用我们设计的新型微碳纤维电极CFE,我们国内外实验室合作,在哺乳类动物活体大脑的纹状体、海马等脑区实时记录诱导的多巴胺等神经递质信号,研究药物(可卡因、尼古丁)成瘾机理、退行性疾病(巴金森氏病、亨廷顿舞蹈症、精神分裂症)机理,及其针对这些疾病的药物治疗、神经干细胞治疗的机理。

实验室成员:

实验室主任(PI):周 专 教授, Ph.D., E-mail: zzhou@pku.edu.cn

主任助理:郑良宏 助理研究员

室秘书: 葛菡 hange@pku.edu.cn

博士后:王昌河

实验员:许合珍, 王艳娟

研究生:胡美钦、康新江、刘斌、吴齐辉、徐华栋、张小玉、祝飞鹏、滕洒洒 、柴祖映、李明立、周莉、刘伟、张泉峰、焦睿颖、孙晓璇、刘兵

访问、实习生:郭耀旭、黄荣

客座研究员:Lu-Yang Wang(加拿大多伦多大学),David Zhi-Qing Xu (首都医科大学-瑞典卡罗林斯卡研究所),Wei-Ping Han(新加坡大学)、Mike Zhu (美国休斯敦大学)、Hong-Bo Jia (德国慕尼黑)

实验室地址:北京大学英杰交流中心336室

联系电话&传真:010-6276-7850