自噬在脑中风后神经元结构可逆性恢复中的作用及机制研究

Stroke can cause rapid damage to neuronal structures, but the damaged neuronal structures can undergo reversible recovery if reperfusion occurs soon enough. Recent studies suggest that autophagy play a key role in the recovery of injured soma of neurons, but whether autophagy contribute to the reversible recovery of neuronal structures remains unclear. In this study, we will determine the effect of autophagy on the recovery of synaptic structures in a reversible stroke model by taking advantage of transgenic fluorescent mice, intravital two-photon imaging, transmission electron microscopy and immunohistochemical methods. Previous studies susggest that autophagy can regulate the synthesis and degradation of synaptic proteins, and thus control the recovery of neuronal structures. Therefore, we will investigate the effect of autophagy on the expression of synaptic proteins during the recovery of neuronal structures after ischemic stroke by combining pharmacological methods and molecular biology techniques such as RNA sequencing, RT-PCR and Western blotting. The results of this study will help reveal the underlying mechanism of the recovery of damaged neurons and provide new insights and experimental evidence for the therapeutic treatment of ischemic stroke.

脑中风可引起神经元结构的快速损伤，而及时再灌注后受损的神经元及其突触结构可以发生可逆性恢复。近年来的研究表明，自噬在神经元胞体损伤和修复的过程中起着至关重要的作用，但自噬对脑中风后神经元结构可逆性恢复的影响尚不清楚。本项研究拟利用转基因荧光小鼠建立可逆性中风模型，采用活体内双光子荧光显微成像技术、透射电子显微镜技术和免疫组织化学染色等研究方法，从突触结构的水平研究干预自噬对脑中风后神经元结构恢复的影响。有研究表明，自噬可以调节突触蛋白的合成和降解，通过这一机制有可能调控神经元结构的恢复。因此，我们拟结合药理学方法、RNA表达谱分析、荧光定量PCR和蛋白免疫印迹等分子生物学技术，研究神经元结构可逆性恢复的过程中自噬对突触相关分子基因表达的调控，确定自噬影响突触结构恢复的作用机制。本项目的研究有助于揭示神经元损伤后恢复的机理，并可为脑中风的治疗提供新的思路和实验依据。

本项目利用神经元表达荧光蛋白的转基因小鼠建立脑中风模型，结合双光子活体成像技术、免疫组织化学、分子生物学和透射电镜技术，研究了脑中风后不同时间点自噬水平的变化, 并进一步确定了雷帕霉素诱导自噬后对神经元结构及动物行为恢复的影响。 研究发现，在全脑缺血-再灌注后，自噬水平在缺血脑组织中显著上调。使用雷帕霉素进行药理学干预发现，雷帕霉素能够成功诱导自噬激活程度的增强，而增强自噬水平促进了突触蛋白的表达，降低了线粒体损伤。此外，增强自噬水平对大脑小胶质细胞的形态、增殖以及极化都具有显著影响，促使小胶质细胞向抗炎型极化。更为重要的是，增强自噬显著性促进了神经元树突结构和突触超微结构的恢复，抑制了树突棘的消失，并显著促进了小鼠运动及学习记忆功能的恢复。这些结果表明，自噬对缺血再灌注后脑组织的损伤起到了保护作用。本项目的研究结果揭示了脑中风后自噬对神经元结构恢复的作用及机制，对脑中风的临床治疗策略制定具有一定的参考意义。