基于miro1蛋白调控星形胶质细胞线粒体转运介导电针脑缺血耐受机制

Acupuncture is widely used to treat cerebral ischemic infarction, but it’s mechanism is still unclear. Study suggests that in penumbra, mitochondria transfer from astrocytes to injured neurons, and inhibit neuron apoptosis(Nature, 2016). Miro1 protein and tunnelling nanotubes(TNTs) are the key protein and necessary components of the mitochondria transfer; Our previous study suggests that electroacupuncture can increase the number of mitochondria in injured neurocyte of the MCAO mice. We further find that electroacupuncture not only inhibit the active of astrocytes, but also increase the miro1 protein expression in astrocytes. Therefore, we hypothesize that through upregulating the miro1 protein expression in astrocytes, Electroacupuncture can promote more mitochondria to transfer from astrocytes to injured neurons through TNTs, and inhibit neuron apoptosis, providing effect of cerebral ischemia tolerance. We plan to use the transgenic mice, in which astrocytes fluorescently to be labelled, to established MCAO model. Pharmacological and genetic methods will be also used to investigate the index of the cerebral ischemic injury, the expression of miro1, TNT structure, and the situation of mitochondria transferring. We will clarify the neuroptrotection mechanism of electroacupuncture that miro1 protein regulate the mitochondria to transefer from astrocytes via TNTs, which will provide scientific evidents for the electroacupuncture treatment of cerebral ischemic infarction.

针刺常用于治疗脑梗死，但机制不明。研究表明星形胶质细胞（AS）线粒体可以转运至脑缺血半暗带区受损神经元，抑制神经元凋亡（Nature,2016）。miro1和隧道纳米管道(TNTs)是线粒体转运的关键蛋白和必要条件。前期研究发现电针可增加受损神经细胞线粒体数量并改善线粒体形态，以及抑制AS活化和上调AS的miro1表达。电针是否促进AS线粒体转运介导脑缺血耐受效应，目前尚无研究。因此课题组推测：电针上调AS的miro1表达，促使线粒体通过TNTs，转运至受损神经元，增加线粒体数量，减少神经元凋亡，达到脑缺血耐受的作用。本研究拟建立荧光标记AS小鼠MCAO和神经元OGD/Rep模型，运用药理学和遗传学方法，观察miro1表达、TNTs结构、线粒体转移情况等指标，从不同层面论证miro1调控AS线粒体转运介导电针脑缺血耐受机制。本研究将为针刺治疗脑梗死提供依据。

研究背景：脑梗死是中枢神经系统的常见病和多发病，具有高发病率、高死亡率、高致残率的特点，是危害人类健康的主要疾病之一。针刺治疗脑梗死是一种常规的治疗措施，但机制不明。有研究表明脑缺血再灌注损伤时星形胶质细胞（AS）可以将线粒体转运到受损神经元中。同时，隧道纳米管道(TNTs)广泛存在于线粒体与神经元之间，也是线粒体转运的必要条件。Miro1是线粒体转运的关键蛋白。为此，本研究通过建立大鼠MCAO模型与神经元氧糖剥离再灌注（OGD/R）模型，探讨在脑缺血的状态下，电针通过促使AS线粒体在miro1蛋白的携带下通过TNTs结构，转移到受损神经元中，增加神经元存活，达到脑缺血耐受的作用。.研究内容：.①初步观察到电针可以促使AS的线粒体转移到神经元中。.②TNT是电针促使线粒体从AS转移到神经元中的必要条件。.③miro1蛋白是电针促使线粒体从AS转移到神经元中的关键蛋白。.研究结果：.①电针可以促使AS的线粒体转移到神经元中。.②TNT结构生成抑制剂LatA可以逆转电针对脑缺血再灌注损伤小鼠的脑保护作用，也可以抑制电针促使海马AS中的线粒体到了神经元内。并且从细胞层面也阐明了TNT结构是线粒体从AS转移到神经元中的结构基础。.③首先观察了电针可以上调AS中miro1蛋白，其次采用特异性携带GFAP启动子的腺相关病毒转染使小鼠脑组织ASmiro1蛋白表达沉默后，发现电针脑保护作用消失，并且电针促使AS中线粒体转移到受损神经中的现象也消失了；再次采用采用特异性携带GFAP启动子的腺相关病毒转染使小鼠脑组织AS的miro1蛋白过表达后，发现可以模拟出电针脑保护作用以及促使AS中线粒体转移到受损神经中。最后从细胞层面证明了miro1是线粒体从AS转移到神经元的关键蛋白。.科学意义：本研究发现电针可以上调AS的miro1 蛋白的表达，从而携带AS中的线粒体，通过TNT结构，到达受损的神经元中，增加神经元活性，达到脑缺血耐受的作用。本研究的成果将有利于推动电针治疗脑梗塞的机制研究，并进一步完善电针治疗缺血性脑损伤的理论基础和科学依据。