脑缺血时胶质细胞调控神经元突触外NMDA受体信号的机制研究

脑卒中是严重影响人类生命健康的疾病。由NMDA受体介导的兴奋性毒性被认为是神经元缺血损伤的重要因素，而近年来的研究证明不同于突触NMDA受体的神经保护作用，突触外NMDA受体的激活具有促凋亡的效应。然而，目前尚无人报道在缺血模型中直接记录到突触外NMDA受体的激活，对于其激活的机制则更不清楚；同时，对NMDA受体激活后的下游通路的认识也急需完善。本课题拟在急性海马切片上建立缺血模型，借助膜片钳、钙成像、光致钙释放（Uncage）及药理学等手段，直接记录缺血时突触外NMDA受体的电流，并通过控制星形胶质细胞钙水平研究其钙活动对神经元突触外NMDA受体的影响，关注星形胶质细胞释放谷氨酸与D-丝氨酸对突触外NMDA受体激活的贡献；进一步以电生理学及分子生物学等方法研究NMDA受体激活诱导Pannexin 1开放的机制及其与缺血的关系。最终为脑卒中的治疗提供新的靶点。

缺血性脑卒中是危害人类生命健康的重大疾病，NMDA受体在其中发挥重要作用。近年有研究发现突触外NMDA受体的激活启动神经元死亡。但缺血损伤中它们是否被激活，以及其激活的机制等还都没有研究。我们在急性脑片氧糖剥夺时，原位记录到海马CA1锥体神经元由突触外NMDA受体介导的慢内向电流（slow inward currents, SICs）。..星形胶质细胞钙依赖的谷氨酸释放对神经元的生理功能具有重要的调控作用。也有研究指出星形胶质细胞的钙升高可以激活神经元突触外NMDA受体。但缺血过程中NMDA受体介导的SIC与星形胶质细胞的钙活动的关系所知甚少。我们发现星形胶质细胞胞内钙水平在氧糖剥夺处理几分钟内显著升高，抑制其钙活动可使氧糖剥夺诱发的神经元SICs的频率显著下降，表明星形胶质细胞的钙升高对氧糖剥夺时神经元突触外NMDA受体的激活有重要贡献。我们还以不表现星形胶质细胞自发或诱发的钙升高的2型IP3受体（IP3R2）敲除小鼠为模型进行研究。结果显示氧糖剥夺条件下，IP3R2敲除小鼠神经元的SICs频率显著低于野生型小鼠，确认了星形胶质细胞钙活动对氧糖剥夺诱发的神经元突触外NMDA受体激活的重要性。..星形胶质细胞的钙升高可能会以细胞间钙波（intercellular Ca2+ waves, ICWs）的形式扩布到邻近的细胞。我们发现，氧糖剥夺可以易化星形胶质细胞ICWs的扩布；间隙连接阻断剂CBX能够抑制星形胶质细胞间ICWs的扩布。CBX还可以降低氧糖剥夺诱发的神经元SICs的频率。在大脑中动脉闭塞缺血模型中，敲除IP3R2以及脑室注射CBX均可显著减小缺血后的脑梗死体积。以上结果表明，星形胶质细胞的ICWs会加强氧糖剥夺时星形胶质细胞网络的钙活动以及神经元突触外NMDA受体的激活，加剧神经元的缺血损伤。. .综上，我们检测到了缺血时神经元突触外NMDA受体的激活，并阐明了星形胶质细胞的钙活动在其中的贡献。我们发现缺血可以易化星形胶质细胞的钙波，并因此加强星形胶质细胞网络的钙活动，进而激活神经元突触外NMDA受体。这些发现揭示了缺血致神经元损伤的一个机制，并为中风的治疗提供了新的策略。