Tat-CdSe/ZnS量子点活体追踪星形胶质细胞在癫痫突触重塑中的变化

本课题拟对CdSe/ZnS量子点行表面功能修饰，构建具有较好生物相容性，高效破膜靶向标记神经元及胶质细胞的Tat－CdSe/ZnS量子点荧光探针。 在单一光源的激发下，发出不同颜色的荧光。分别制备急性期和慢性自发痫性发作期的氯化锂-匹罗卡品致痫大鼠离体脑片和在体模型，Tat-CdSe/ZnS量子点靶向标记，双光子激光扫描共聚焦显微镜活体荧光成像，实时动态监测星形胶质细胞与海马神经元形态改变；结合计算机支持的电镜三维重建技术，对癫痫大鼠胶质细胞突起与海马CA1区神经元突触后膜树突棘的形态改变及结构联系进行分析；利用离体和在体LTP记录技术，动态记录高频短串刺激所诱导的海马神经元长时程增强，获取功能重塑相关信息，探讨胶质细胞在癫痫神经重塑中的作用及机制，为癫痫的防治提供新的思路。

本项目原拟利用Tat-CdSe/ZnS量子点荧光探针，靶向标记氯化锂-匹罗卡品致痫大鼠神经元和胶质细胞，结合双光子激光扫描共聚焦显微镜活体成像技术、电镜三维成像技术以及LTP记录技术，探讨胶质细胞在癫痫神经重塑中的作用及机制。但在实验进程中我们发现实验关键技术难度较大，尤其是量子点荧光探针活体高效靶向标记神经元和神经胶质细胞难以实现，直接影响实验的顺利进展，经反复实验验证及与相关技术人员多次沟通后，我们对实验内容进行了适当调整。调整后的实验方案仍依旧立足于癫痫发病机制的探讨，继而转向研究神经元轴突起始段(Axon initial segment，AIS）的可塑性在癫痫发生发展中的作用。通过研究氯化锂-匹罗卡品致痫大鼠海马神经元AIS区离子通道Nav1.6和骨架蛋白ankyrinG动态变化，我们发现海马CA3区神经元AIS可能发生了重塑并参与了该动物模型获得性癫痫的形成机制。随后我们在皮质发育畸形（MCD）大鼠发育过程及致痫后的动物模型中，发现MCD大鼠皮质AIS的长度生长在出生1周后开始落后于正常发育大鼠，形态表现为螺旋状或锯齿状弯曲，形态正常化的时间延迟，提示MCD大鼠模型皮质神经元AIS发生可塑性改变；致痫后24小时，MCD大鼠AIS区缩短较正常发育大鼠更明显，而致痫后30天和60天，MCD大鼠AIS区长度与正常发育大鼠致痫后无显著差异，提示MCD大鼠AIS区对致痫所致影响更为敏感。课题旨在为进一步揭示神经元AIS的可塑性在癫痫发生发展中的作用及其机制提供实验室依据。