星形胶质细胞连接蛋白在阿尔茨海默病中的作用研究进展

胶质细胞活化是阿尔茨海默病（AD）的一个显著特征,主要表现为星形胶质细胞和小胶质细胞的形态 和功能变化。这种活化与在胶质细胞广泛表达的跨膜蛋白--连接蛋白（Cx）的表达和功能变化有关。在AD 患者的脑组织中,接触淀粉样斑块的星形胶质细胞Cx表达明显增加;在AD小鼠模型APPswe/PS1dE9中也 有同样发现。Cx可以形成半通道（HC）和全通道缝隙连接（GJ）,分别介导细胞内外和细胞之间的小分子物 质交流。在APPswe/PS1dE9小鼠模型中,星形胶质细胞中Cx作为GJ的功能并未改变,但其作为HC可被激活 开放,并介导胶质递质（如ATP和谷氨酸）释放和星形胶质细胞内Ca2+ 浓度升高,从而导致神经元损伤。靶 向星形胶质细胞Cx HC,包括特异性敲除APPswe/PS1dE9小鼠脑中星形胶质细胞的Cx43或使用不同种类 的抑制性药物阻断HC的开放,可减少胶质递质的释放、减轻神经元损伤。本文主要概述近年来星形胶质细 胞Cx在AD发病过程中作用的研究进展,并探讨阻断星形胶质细胞HC开放是否可作为治疗AD的新策略。     

星形胶质细胞CX43及其介导的半通道与缝隙连接通讯在脑缺血损伤中的作用

缺血性脑卒中是人类致死和致残的主要原因。缝隙连接(CJ)构成相邻细胞间的通讯,其基本结构是连接蛋白(CX)。大脑中数量最多的星形胶质细胞之间具有广泛的缝隙连接,星形胶质细胞之间的CJ主要由缝隙连接蛋白43(CX43)构成,CX43可以形成两种通道:缝隙连接通道和半通道。本文评述了星型胶质细胞CX43半通道及半通道介导的缝隙连接通道在脑缺血神经元损伤与修复中的作用研究进展。     

抗抑郁药对海马星形胶质细胞缝隙连接蛋白表达和通道功能的影响

目的 探讨3种不同机制抗抑郁药对海马星形胶质细胞缝隙连接蛋白和通道功能的影响。方法 CCK-8实验检测不同机制抗抑郁药对海马星形胶质细胞的细胞毒性,采用蛋白免疫印迹法和细胞接种荧光示踪法测定3种不同机制抗抑郁药对由缝隙连接蛋白43（Cx43）组成的通道功能和Cx43蛋白表达的影响。结果 CCK-8实验显示,25.00 µmol/L氟西汀、0.10 µmol/L阿米替林和0.20 nmol/L文拉法辛对海马星形胶质细胞无细胞毒性（P均> 0.05）; 25.00 µmol/L氟西汀、0.10 µmol/L阿米替林和0.20 nmol/L文拉法辛能抑制海马星形胶质细胞缝隙连接的荧光传递功能（P均< 0.05）,但3种抗抑郁药均不影响海马星形胶质细胞Cx43蛋白的表达（P均> 0.05）。结论 抗抑郁药能够显著降低海马星形胶质细胞Cx43组成的通道功能。     

星形胶质细胞与阿尔茨海默病

阿尔茨海默氏病(AD)是目前最常见的神经退行性疾病,主要表现为进行性的认知和记忆力下降,其发生、发展与星形胶质细胞在内的多种因素有关。近年来发现,星形胶质细胞可通过多种机制影响AD病理过程,如增加Aβ的产生及沉积、加速异常Tau蛋白的缠结、通过炎症因子加剧Aβ的神经毒性、能量供应不足及神经递质释放障碍损害神经功能正常活动等。各个因素在AD不同阶段反复作用,互相影响,形成恶性循环,导致淀粉样斑块形成、神经元纤维缠结、突触减少及神经元丢失。保护星形胶质细胞的正常功能可能成为AD治疗的新靶点。     

β-淀粉样蛋白损害星形胶质细胞在阿尔茨海默病中对营养不良突触的吞噬作用

在阿尔茨海默病(AD)中,在β-淀粉样蛋白斑块周围发现了反应性星形胶质细胞和营养不良的神经突(异常的突触前元件)。笔者的前期研究已经表明,反应性星形胶质细胞会包裹、吞噬和降解APP小鼠以及AD患者海马中营养不良的突触,但仅波及不到7%的营养不良神经突,这表明星形胶质细胞在AD中的吞噬能力降低。本研究旨在通过分析原代星形胶质细胞培养物对分离突触(突触神经小体,SNs)吞噬和降解的能力来深入了解其潜在机制。SNs分别来自APP(包含营养不良性突触和β淀粉样肽)小鼠、Tau(包含AT8-和AT100-阳性磷酸化Tau)小鼠以及WT(对照)小鼠。我们发现与SNs-WT相比,星形胶质细胞的吞噬和降解能力在SNs-APP大大降低,但在AT8/AT100阳性的SNs-Tau却没有。在12月大的APP小鼠的海马中证实了星形胶质细胞吞噬能力的降低,因为只有(1.60±3.81)%的斑块状星形胶质细胞具有吞噬结构。这种低吞噬能力并不取决于小胶质细胞介导的星形胶质细胞反应性,因为从原代星形胶质细胞培养物中去除小胶质细胞会废除星形胶质细胞中小胶质细胞依赖性基因的表达,但不会影响仅由寡聚β-淀粉样蛋白诱导的吞噬功能障碍。综上所述,本研究的数据表明,β-淀粉样蛋白,而非磷酸化的Tau,不会直接损害星形胶质细胞清除寡聚淀粉样蛋白-β以及斑块周围营养不良性突触含有淀粉样蛋白-β的病理积累的能力,也许是通过降低吞噬作用受体(如Mertk和Megf10)的表达,从而增加AD中的神经元损伤。因此,星形胶质细胞吞噬作用的增强或恢复可能是AD的新治疗途径。     

胆固醇介导的星形胶质细胞活化与淀粉样前体蛋白表达升高和进展相关

胆固醇对于保持脂筏的完整性起必要作用,其被认为是阿尔茨海默病(AD)中淀粉样蛋白生成的关键调节因子。大多数关于淀粉样前体蛋白(APP)代谢和β淀粉样蛋白(Aβ)生成的研究都聚焦于神经元。虽然在大多数AD患者和AD转基因模型脑内发现活化的星形胶质细胞,但星形胶质细胞在AD中的作用尚未得到充分探索。在神经元Aβ生成中胆固醇的作用已得到充分研究,并归因于APP代谢中脂筏的参与。因此,本研究分析星形胶质细胞中胆固醇的作用,以及APP的表达和进展。本研究发现,胆固醇的表达导致星形胶质细胞活化,提高APP水平,增强APP和BACE-1的交互作用。这些作用与星形胶质细胞细胞膜的神经节苷脂GM1-胆固醇斑块和增高的ROS相关。     

星形胶质细胞和嗅鞘细胞之间的Panglial缝隙连接介导Ca~(2+)瞬变的传递和神经血管耦合

星形胶质细胞排列在有高度组织性的缝隙连接耦合网络中,通过Ca~(2+)波的传播进行通信。星形胶质细胞不仅与邻近的星形胶质细胞结合,而且还与少突胶质细胞偶联,形成panglial合胞体。但panglial合胞体中的神经胶质细胞是否通过Ca~(2+)信号传递信息尚不清楚。我们使用共聚焦Ca~(2+)成像来研究小鼠嗅球中星形胶质细胞和嗅鞘神经胶质细胞(OECs)之间的细胞间通讯。研究结果表明,通过"笼状" ATP和"笼状" tACPD的局部光解可引起的肾小球旁星形胶质细胞中的Ca~(2+)瞬变,导致OEC中随之而来的Ca~(2+)反应。这种从星形胶质细胞到OEC的Ca~(2+)反应的传递在神经元抑制的情况下持续存在,但是当用甘珀酸抑制缝隙连接偶联时消失。当通过DHPG的抽吸在OEC中直接诱发Ca~(2+)瞬变时,它们导致肾小球星形胶质细胞中的Ca~(2+)反应延迟,表明Ca~(2+)信号的panglial传递以双向方式发生。此外,从星形胶质细胞到OEC的Ca~(2+)信号的panglial传递导致嗅觉神经层中OEC相关血管的收缩。本研究结果证明了在缝隙连接耦合的panglial网络中,不同类别的神经胶质细胞之间通过Ca~(2+)进行信号传递,并借此调节嗅球中血管的直径。     

神经生长因子增强小胶质细胞的神经保护作用

小胶质细胞是脑组织内的防御细胞,但在病理和生理条件下,调控小胶质细胞活化的因子并不十分清楚。本研究发现,神经生长因子(NGF)可以增强小胶质细胞的神经保护和抗炎功能。在体内和体外研究中都发现,小胶质细胞表达NGF受体。原代培养小胶质细胞,给予NGF处理,转录本分析结果显示,NGF对小胶质细胞的运动、吞噬和降解吞噬物的能力均产生影响。对功能的研究显示,NGF可增加小胶质细胞的膜运动能力和胞饮作用;在体研究显示,NGF可激活小胶质细胞释放向外整流电流,调节周围谷氨酸能神经元的神经传递。既往研究提示,小胶质细胞有清除脑内Aβ肽的功能,本研究观察了NGF对小胶质细胞吞噬能力的影响。结果显示,NGF可促进小胶质细胞通过Trk A途径清除Aβ,并加速其降解。此外,NGF还可减轻由Aβ导致的炎症激活。特异性激活小胶质细胞还可以减轻由Aβ导致的神经元树突损伤和长时程增强抑制。在对离体脑片的研究中,我们也发现NGF可以促进小胶质细胞吞噬Aβ。综上所述,本研究证实NGF可以促进小胶质细胞活化,活化的小胶质细胞通过抗炎作用减轻Aβ聚集,发挥神经保护作用。     

星形胶质细胞中连接蛋白43在肌萎缩侧索硬化中促发运动神经元毒性

肌萎缩侧索硬化(ALS)是一种神经退行性疾病,其特征是中枢神经系统中运动神经元的进行性丧失。星形胶质细胞在ALS的疾病进程中起重要作用。星形胶质细胞通过缝隙连接蛋白家族,如连接蛋白(Connexin,Cx)互相连接。Cx43是中枢神经系统中保持稳态的主要星形胶质细胞连接蛋白。在病理状态下,连接蛋白的表达和功能发生改变。本文发现,在ALS中Cx43异常增高是星形胶质细胞介导的毒性作用机制之一。笔者观察到,在ALS SOD1~(G93A)小鼠模型的疾病进程中,Cx43表达进行性增高。尤其是,在ALS患者的运动皮质和脊髓也能检测到Cx43增高。从SOD1~(G93A)小鼠中分离的星形胶质细胞,与人诱导多能干细胞衍生的星形胶质细胞一样,都检测到Cx43蛋白增高,且为独立于神经元共培养的内源性现象。与对照的星形胶质细胞过表达的野生型SOD1(SOD1~(WT))相比,SOD1~(G93A)星形胶质细胞中增高的Cx43表达可产生重要的功能性影响。本文发现,SOD1~(G93A)星形胶质细胞表现出缝隙连接偶联增强,半通道介导活动升高,细胞内钙离子水平上升。最后,本文检测Cx43蛋白表达升高对MN生存的影响,发现应用pan-Cx43阻滞剂和Cx43半通道阻滞剂均对与SOD1~(G93A)星形胶质细胞共培养的MNs有神经保护作用。这些新发现展示出未被认知的Cx43在ALS相关的运动神经元丢失中所起作用。     

大鼠海马CA3区内神经元和星形胶质细胞的空间形态

背景:星形胶质细胞能够积极参与脑内的神经活动,与神经元之间存在双向的空间信息联系.目的:观察大鼠海马CA3区神经元锥体细胞及其周围星形胶质细胞的分布,重塑两者之间的三维构象.设计:以实验动物为研究对象,随机对照的实验研究.单位:一所大学医院的神经外科、一所军医大学的神经科学研究所.材料:实验2001-10/2003-06在南方医科大学珠江医院神经外科和解放军第四军医大学全军神经科学研究所完成.出生30 d的SD雄性大鼠由解放军第四军医大学实验动物中心提供.方法:采用脑片膜片钳全细胞记录、细胞内荧光黄染色、免疫荧光和激光共聚焦显微镜相结合的技术.主要观察指标:主要观察神经元的放电类型及其周围星形胶质细胞的空间分布.结果:根据放电形式的不同主要把海马锥体细胞分为两类:位相型和非位相型放电神经元.激光共聚焦显微镜下单层光学图像和三维立体重建显示许多星形胶质细胞紧密围绕在细胞内荧光黄染色锥体细胞周围并形成紧密接触.两类神经元与星形胶质细胞形成接触的部位存在区别.非位相型放电神经元的树突和胞体周围都有许多星形胶质细胞形成接触的部位,而位相型放电神经元则仅位于树突.结论:不同特性海马神经元周围星形胶质细胞的空间分布可能存在差异.