主要的稳态突触可塑性可能涉及突触前或突触后机制。作为对活动全球变化的反应，哺乳动物中央神经元改变谷氨酸受体1、5、6、7的表达。相比之下，突触前的稳态形式发生在神经肌肉接头。首次在果蝇(Drosophila melanogaster)中建立，这涉及在突触后受体功能降低时释放谷氨酸的增加。关于活动对神经递质释放的影响也已在中央突触中报道。尽管之前的工作已经识别出几种不同形式的稳态可塑性所需的元素，但相关机制仍不十分清楚。活动抑制突触前Ca 2+的进入 为了确定突触前稳态可塑性发展的时间进程，我们通过用谷氨酸受体拮抗剂6-氰基-7-硝基喹唑啉-2,3-二酮(CNQX)和3-(2-羧基哌嗪-4-基)丙基-1-磷酸(通常称为APV)处理主要小鼠海马培养物（几乎完全包含谷氨酸能神经元），抑制网络活动。我们使用强pH敏感的GFP变体ecliptic pHluorin与小泡谷氨酸转运蛋白VGLUT1的腔内环路(VGLUT1–pH)融合来监测随之而来的神经递质释放变化。在突触小泡(SV)的低pH下被淬灭，pHluorin基报告器在排出时对较高外部pH的暴露亮度增强；伴随内吞作用的再酸化会导致再次淬灭。图1a,b显示，使用CNQX和APV静默后，VGLUT1 + SV的外排速率和程度都增加。伴随内吞作用的再酸化也减慢，但在存在V型H + -ATP酶抑制剂巴菲霉素的情况下刺激以阻止SV再酸化，导致可供释放的VGLUT1 + SV的比例增加，而与内吞作用的任何变化无关。我们在SV的点状分布或活性区没有检测到变化。为了评估初始释放概率，我们使用谷氨酸传感器iGluSnFR监测单个突触前按钮中的谷氨酸释放。在低频(0.2 Hz)下刺激，我们发现静默培养物增加了释放谷氨酸的突触比例。由于释放概率的变化可能反映触发释放的突触前Ca 2+进入的变化，我们使用低亲和力Ca 2+染料Fluo5F监测突触前Ca 2+。图1e,f显示，静默培养物显著增加了对5 Hz和25 Hz刺激列的突触前Ca 2+反应。这种Ca 2+进入的大幅增加可能会预期提高释放概率，超出观察到的翻倍，但我们仅使用iGluSnFR来指示释放是否发生，而这一二元测量低估了实际的释放概率增加。此外，在1 Hz和5 Hz下的刺激在所有突触前按钮中触发近乎100%的可靠性Ca 2+ 进入。因此，静默无法增加反应按钮的比例，排除了对神经末梢动动电位入侵的影响。因此，正在进行的神经活动似乎通过抑制突触前Ca 2+ 的进入来减少谷氨酸的释放。图1：突触前稳态可塑性的一种形式涉及突触前钙进入的变化。a，表达VGLUT1–pH的野生型(WT)海马神经元在指示的时间内被处理CNQX (10μM)和APV (50μM)，并以25 Hz刺激20秒。在50 mM NH 4 Cl中显示的荧光响应相对于总荧光进行标准化。b，左侧，荧光增加的峰值响应和初始速率(前4秒)。右侧，内吞作用的时间常数(τ)(0小时和24小时，n=20/3（见图例末尾的n数字说明）；3小时，n=14/3；6小时和48小时，n=16/3)。c，表达VGLUT1–pH的WT海马神经元在24小时内被静默，随后在存在100nM巴菲霉素A1(Baf)的情况下以25 Hz刺激120秒，响应像上述一样进行标准化。散点图显示外排速率和再循环池大小（对照，n=14/3；CNQX + APV，n=16/3）。d，表达iGluSnFR–stargazin的WT海马神经元在静默24小时后以0.2 Hz的频率刺激30次以测量释放概率(Pr)。Pr以累积分布频率和箱须图形式展示，中间线表示中位数，箱体边界为第25至75百分位，须为最小和最大值(n=12/3)。