A2AR抑制皮层内星形胶质细胞GLT1的表达参与自闭症样行为发生的作用机制研究

Excitatory/inhibitory neurotransmitter and synaptic plasticity imbalance during the critical period of cortex development play important roles of the occurrence of autism. Astrocytes clears up glutamate acuumulation in the synaptic cleft by glutamate transporter GLT1. It is the key to maintain the cortex neurotransmitter balance. Adenosine 2A receptor down-regulate the expression of GLT1 in astrocytes. Our previous studies found A2AR antagonists can raise GLT1 expression in the cortex, accompanied by the improvement of repetitive behavior and social problems of autistic model mice BTBR. These studies suggest A2AR may play an important role in the development of autism by regulating the expression of GLT 1 in transcription level. However, the exact mechanism is still unclear. Our project will adopt BTBR mice, and analysis A2AR, GLT1 expression level, PI3K/Akt/the NF-κB pathway activity, cortex glutamic acid metabolism, neuron synaptic plasticity and autistic like behavior occurrence during the critical period of cortex development. The Luciferase, ChIP, EMSA technologies will take to make sure the exact molecular mechanism of A2AR mediating Akt phosphorylation inducing the regulation of GLT1 transcription by NF-κB, clarifies the key ways of A2AR involved in the development of autism, and provides a new way for prevention and control of autism.

皮层发育关键期兴奋性/抑制性神经递质和突触失衡致力于自闭症的发生。星形胶质细胞通过谷氨酸转运体GLT1清除谷氨酸在突触间隙堆积，是维持皮层递质平衡的关键因素。腺苷二型受体A2AR下调星形胶质细胞GLT1的表达。我们前期研究发现A2AR拮抗剂能够上调皮层内GLT1，并改善自闭症模型BTBR小鼠的重复行为及社交障碍，提示A2AR可能通过调控GLT-1的转录表达参与自闭症样行为发生，然而调控途径与分子机制仍不清楚。本课题将釆用BTBR小鼠，分析皮层发育关键期A2AR、GLT1表达水平、PI3K/Akt/NF-κB通路活性与皮层内谷氨酸代谢、神经元突触可塑性及自闭症样行为发生及进展程度相关性；采用Luciferase、ChIP、EMSA等技术明确A2AR通过调节Akt磷酸化介导NF-κB对GLT1转录的调节途径与机制。阐明A2AR参与自闭症样行为发生的关键途径与分子机制；为自闭症的防治提供新思路。

自闭症谱系障碍(Autism Spectrum Disorder, ASD)，一种以语言交流缺陷、严重社交障碍，以及重复刻板行为和兴趣为核心行为症状的一组神经发育障碍疾病[5]。目前临床上针对自闭症患者只有行为矫正等手段，尚无特效药，以及生物学诊断指标。据遗传学以及高通量测序手段为基础，现有科学研究已经证实与自闭症相关有超过100个基因发生突变，由是可知，自闭症是一种广泛发病，且发病时间窗尚不为人知的广泛性疾病群。本研究以经典自闭症模型鼠BTBR为模型，研究生后早期激活腺苷二型受体A2AR后，改善BTBR成年鼠自闭症样行为的相关机制，明确了生后早期激活A2AR后，能有效改善BTBR小鼠成年后的病理性重复行为、刻板行为以及社交障碍行为。在此基础上，利用高通量测序技术，对BTBR成年鼠粪便菌群进行16sDNA分析，从肠道菌群的角度探索生后早期激活A2AR对BTBR成年鼠粪便菌群组分的改变；在此基础上，分析生后早期激活A2AR后BTBR小鼠皮层相关分子转录组学水平变化，探讨皮层差异基因涉及分子通路，以寻找生后早期激活A2AR能够改善小鼠成年后自闭症样行为的分子机制。在本研究中发现G蛋白偶联受体A2AR在经典自闭症样模型小鼠BTBR脑组织中表达异常增高，并伴随小鼠皮层、海马区域过度炎症反应，炎症因子等表达水平异常增高。并进一步证实了生后早期激活G蛋白偶联受体A2AR可有效自闭症样模型小鼠BTBR自闭症样行为并伴随BTBR小鼠皮层及海马脑区过度炎症反应；探讨了生后早期激活G蛋白偶联受体A2AR可能引起的自闭症样模型小鼠相应下游基因表达水平改变，其涉及的差异基因主要富集在免疫应答、花生四烯酸代谢通路、炎症反应、感觉器关差异等通路上；而生后早期激活A2AR能有效降低BTBR小鼠皮层M1型小胶质细胞的比重；另外，生后早期激活A2AR可有效改善BTBR成年鼠粪便菌群组分，且其改变趋向于向与B6成年鼠粪便菌群组分相近的方式发展；此改变是否与生后早期激活A2AR后对BTBR小鼠皮层相应基因表达变化相关，尚有待进一步探索。.总之，本研究主要集中于生后早期A2AR激活后对BTBR成年鼠自闭症样行为的改善作用，并试图探讨其改善作用的机制，进一步丰富了以BTBR成年鼠为模型进行自闭症样行为治疗研究。