选择性胶质细胞调控对脑缺血后神经血管单元功能重塑的影响

脑卒中后神经功能修复依赖于神经元-胶质细胞-血管（神经血管单元,NVU）之间结构和信号的重塑。大量研究表明生理状态下Glu/ATP 介导的Ca2+信号通路在维持神经血管单元正常功能中起重要作用。但迄今为止，脑缺血后神经血管单元损伤及信号调控机制仍不明确。我们前期研究发现胶质细胞释放ATP对于维持神经元突触传递有重要作用，特异性敲除星形胶质细胞Adam10基因可导致血管发育异常和血脑屏障破坏。本项目在前期工作基础上，拟采用特异性基因敲除、双光子成像、膜片钳等技术，以神经血管单元为研究对象，以胶质细胞为调控重点，系统研究脑缺血状态下神经血管单元信号失衡、结构功能改变以及相关调控机制，最终通过特异性调控胶质细胞功能,调节脑缺血后神经血管单元各组分之间的信号传导，促进结构及功能重塑,为神经损伤与修复提供新的理论依据。

本项目研究了生理和脑缺血情况下神经血管单元的特征、功能及相关信号调控机制，系统研究了选择性调控胶质细胞活化增殖、信号通讯及功能改变对缺血后神经血管单元损伤与修复的影响。 我们发现：1、观察了脑缺血再灌注后不同时间点和不同脑区神经血管单元三维结构特点以及生理情况下胶质细胞与神经血管单元的结构关系。发现MCAO后神经血管单元发生微结构损伤，包括神经元凋亡、胶质细胞活化及血管密度及结构改变。2、胶质细胞adam10基因敲除后，大脑皮层内侧放射状胶质细胞出现异常，该脑区大脑皮层出现出血灶。胶质细胞 adam10基因敲除后，出现大脑和小脑发育异常。大脑发育异常主要表现为海马形成障碍，胼胝体消失，皮层分层异常。小脑发育异常主要表现为Bergmann胶质细胞迁移和突起异常，以及小脑颗粒细胞和蒲肯野细胞的层次紊乱。Notch信号通道介导了Adam10基因敲除导致神经凋亡增加。3、对星形胶质细胞的电生理特性及细胞间电偶联在生理、缺血条件下的特性进行了系统的研究。结果显示一个星形胶质细胞平均可与11个星形胶质细胞形成直接接触偶联。这11个偶联细胞与记录细胞的胞体间距平均为45µm。短时程OGD缺血不影响电偶联率；细胞外酸性条件对电偶联率起迟发的抑制作用。我们首次发现MCAO的病人和大鼠均出现损伤侧海马的萎缩和代谢异常；星形胶质细胞缝隙连接通讯介导的信号参与了MCAO后的海马损伤及认知功能障碍。4、我们研究了星形胶质细胞EphA4-ephrinA3逆向通路调控在海马区缺血再灌注损伤中的作用，发现预聚集化的EphA4激动星形胶质细胞ephrin-A3逆向通路,导致星形胶质细胞谷氨酸转运体GLT1和GLAST表达下调，抑制星形胶质细胞的谷氨酸摄取能力，加重全脑缺血再灌注后海马神经元（CA1区尤甚）的死亡，并损害海马依赖性空间记忆。5、本项目研究了胶质细胞双孔K通道TREK-1对胶质细胞功能及脑缺血神经元损伤的影响，发现抑制TREK-1的活性降低了星形胶质细胞对Glu的摄取，增加了S100的释放，促进了胶质细胞增殖和神经元凋亡。TREK-1激活在脑缺血的病理过程中发挥神经血管单元多细胞保护作用。 6、与加拿大渥太华大学张遐教授合作创新性发现星形胶质细胞介导了大麻成瘾导致的神经损伤及认知与记忆损害。