伴皮层下囊肿的巨脑性白质脑病基因突变导致星形胶质细胞肿胀与囊肿形成

伴皮层下囊肿的巨脑性白质脑病(MLC)是MLC1或GlialCAM突变导致的主要以星形胶质细胞功能障碍为主的髓鞘变性疾病,特征为脑白质弥漫性肿胀与囊肿形成。MLC1/GlialCAM主要表达于星形胶质细胞终足,可能参与星形胶质细胞胞膜水与离子的转运。GlialCAM蛋白可协助MLC1蛋白及ClC2通道在细胞胞膜定位。MLC1蛋白可能参与多种水与离子的转运,参与细胞体积调节。MLC1/GlialCAM突变后,可能会影响星形胶质细胞内外水与离子稳态,导致细胞肿胀及囊肿的形成,最终发生MLC。     

综述与专论: 胶质细胞病——伴皮层下囊肿的巨脑性脑白质病致病机制研究进展

伴皮层下囊肿的巨脑性脑白质病（MLC）是MLC1或GlialCAM突变导致的星形胶质细胞功能障碍的中枢神经系统髓鞘变性疾病,以星形胶质细胞肿胀与髓鞘囊泡形成为特征性病理改变。MLC/GlialCAM与ClC-2共定位于星形胶质细胞终足处,既往研究发现MLC1/GlialCAM突变后影响ClC-2通道的电容传导性,导致星形胶质细胞的水离子稳态失衡参与MLC的发病,但在GlialCAM纯合敲除的小鼠中,通过与选择性开放Clc-2通道的转基因小鼠杂交并不能纠正小鼠表型,提示有其他因素共同参与了MLC的发生发展。最近研究表明,突变后的MLC1通过促进Connexin43的内化,减少其在细胞膜处形成缝隙连接,影响细胞间通讯效率,从而导致水肿形成和髓鞘囊泡形成,进一步导致MLC的发生。这些研究提示,少突胶质细胞、星形胶质细胞及缝隙连接蛋白等构成的胶质细胞合胞体的功能异常是MLC致病机制的研究方向。     

巨脑性白质脑病伴皮层下囊肿MLC1基因突变对星形胶质细胞功能的影响

单基因病是一种天然存在的致病基因突变模型,对这些基因突变引起的细胞功能障碍的分子机制研究越来越受到关注。巨脑性白质脑病伴皮层下囊肿(MLC)是儿童较常见的遗传性白质脑病之一,其致病基因为MLC1。新近研究表明,MLC1蛋白主要在星形胶质细胞的终足(end foot)表达,对其功能研究尚处于起步阶段,在分子水平上探讨MLC1基因突变对星形胶质细胞功能影响可以阐明其可能的分子机制,这些研究结果将为了解本病及类似疾病的共同发生机制、新的治疗靶点及早期干预,提供理论依据。     

基于单细胞转录组的基因富集方法分析星形胶质细胞与阿尔茨海默病的关系*

目的:通过生物信息学方法分析阿尔茨海默病(Alzheimer disease, AD)中与星形胶质细胞相关的糖代谢通路,为揭示AD患者的星形胶质细胞在大脑中的糖代谢过程提供理论基础。方法:首先根据细胞特异性表达基因将AD患者和健康人脑组织单细胞转录组学测序结果进行降维分析,再根据星形胶质细胞不同亚型的基因表达特征进行细胞分群,对星形胶质细胞差异表达基因进行基因注释(Gene Ontology. GO)、信号通路分析(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)以及基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis, GSEA),采用转录调控网络分析与AD的星形胶质细胞相关的转录辅助因子。结果:所有细胞降维分析结果显示AD患者脑内星形胶质细胞和兴奋性神经元数量显著减少;星形胶质细胞降维分析结果显示其可以被进一步分为6个亚群,其中在AD患者中减少的星形胶质细胞主要为RASGEF1B⁺SLC26A3⁺亚群和NRGN⁺CALM1⁺亚群;GO分析结果显示AD患者与健康对照星形胶质细胞差异表达基因主要与轴突发生、神经元的迁移、胶质细胞分化、体内锌离子稳态、突触传递的正调控、血管运输有关。KEGG结果显示,上述差异基因主要与PI3K-Akt信号通路、AMPK信号通路、钙信号通路有关。GSEA分析结果显示,AD患者差异基因在糖酵解/糖异生通路中得到富集,其中丙酮酸激酶PKM、PFKL、ACSS1、乳酸脱氢酶LDHB在AD患者星形胶质细胞中下调。转录调控网络分析结果显示,星形胶质细胞中差异表达转录辅助因子有5个,其中PKM、SOX2、SOX9在AD患者星形胶质细胞中下调。SREBF1和BCL6在AD患者星形胶质细胞中上调。结论:AD患者脑内兴奋性神经元和星形胶质细胞数量降低,以及星形胶质细胞糖酵解相关基因下调。结合星形胶质细胞作为神经元的主要乳酸供应细胞,其数量减少和糖酵解能力减低提示星形胶质细胞供能不足可能是AD发生的机制之一。     

脑缺氧缺血后激活的信号转导通路

 脑缺氧缺血后,神经元和星形胶质细胞中调节细胞存活与死亡的信号转导通路被激活,主要包括：MAPK信号转导通路,PI3-K/Akt信号转导通路,JAK-STAT信号转导通路和转录因子NF- κB参与的信号转导通路等.在缺氧缺血的神经元和星形胶质细胞中,同一信号转导通路的激活表现出不同的时程变化,作用也不尽相同,这可能是这两种细胞对抗缺氧缺血损伤能力差异的基础.深入分析比较信号转导通路的细节差异,将为我们理解损伤/保护机理,寻求保护神经细胞的策略提供实验依据     

IL-1β对星形胶质细胞的激活作用

目的研究IL-1β对体外原代培养的星形胶质细胞中的激活及增殖作用,并探讨IL-1β对星形胶质细胞细胞周期的影响.方法将单层培养于盖玻片上的纯化的星形胶质细胞分为4组,分别采取血清培养和血清剥夺培养,加入不同浓度IL-1β,其浓度依次为0ng/ml、1ng/ml、10ng/ml、100ng/ml,作用24小时.采用免疫细胞化学观察GFAP和PCNA的表达.并且采用流式细胞术观察其对星形胶质细胞周期的影响.结果血清培养时不同浓度IL-1β组的星形胶质细胞GFAP表达和细胞指数无明显改变,PCNA表达较对照组明显增强,但是1ng/ml和10ng/ml IL-1β时星形胶质细胞PCNA表达无明显变化.而血清剥夺时不同浓度IL-1β组的星形胶质细胞GFAP和PCNA表达较对照组明显增强,S和G2/M期的细胞指数较对照组增多.结论 IL-1β激活星形胶质细胞,上调GFAP和PCNA的表达,并启动细胞周期进程,促使星形胶质细胞进入增殖周期.这对中枢神经系统损伤和疾病时反应性胶质增生及胶质瘢痕的形成机制起着重要作用.     

Nrf3通路参与星形胶质细胞对抗鱼藤酮毒性的保护作用

目的：寻找星形胶质细胞在对抗由鱼藤酮导致的氧化应激中发挥保护作用的相关分子并探讨其作用机制。 方法：小鼠多巴胺能MN9D细胞分别在星形胶质细胞条件培养液（ACM）与星形胶质细胞用新鲜培养基中培养24小时后加入鱼藤酮作用48小时。细胞计数,评价星形胶质细胞条件培养液对MN9D细胞的保护作用。利用基因芯片技术寻找MN9D细胞在ACM处理后发生表达上调或下调基因,并对这些基因进行分析,找出有意义基因。结果： 在不同作用时间和鱼藤酮浓度梯度下,经过ACM处理的MN9D细胞活性显著高于在普通培养基中培养的细胞。初步得到104个差异表达基因,其中62个表达上调基因,42个表达下调基因。这些基因主要与凋亡、肿瘤、细胞周期、代谢、信号转导、转录调节、翻译调节和传递蛋白等相关。对其中的Atp5a1,Nrf3基因进行分析,发现Nrf3通路参与了ACM的保护作用。结论： ACM能保护MN9D细胞抵抗鱼藤酮所致的细胞毒性, Atp5a1,Nrf3,GCL,NQO1等基因经ACM处理后发生差异表达,可能是星形胶质细胞保护作用的部分下游信号通路。     

KCa3.1通道参与调控星形胶质细胞糖氧剥夺诱导的内质网应激

目的:研究KCa3.1在糖氧剥夺诱导的原代星形胶质细胞内质网应激(ERS)中的调控作用。方法:通过构建原代星形胶质细胞糖氧剥夺(OGD)模型,应用cck-8法、免疫荧光技术、western blotting等分子生物学技术研究KCa3.1在OGD引起的原代星形胶质细胞内质网应激中的作用。结果:OGD 4 h处理后星形胶质细胞内KCa3.1的表达明显上调。OGD处理后星形胶质细胞的细胞活力显著性降低,且具有时间依赖性。给予KCa3.1通道抑制剂TRAM-34可提高OGD 4 h处理后星形胶质细胞的细胞活力,并具有剂量依赖性。OGD处理0.5 h、1 h、3 h、4 h、6 h后,原代星形胶质细胞内ERS信号通路被激活,GRP78、p-eIF-2α的表达显著性上调。给予KCa3.1通道抑制剂TRAM-34后,OGD引起的星形胶质细胞内GRP78、p-eIF-2α的上调幅度显著性降低。结论:KCa3.1通道参与了星形胶质细胞内OGD引起的内质网应激通路的激活。     

星形胶质细胞在阿尔茨海默病中的功能变化及分子机制

星形胶质细胞在脑内数量最多,分布最广,对神经元有营养支持的作用,并且能够调控神经元的活性。越来越多的证据表明星形胶质细胞激活参与阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)的发生和发展。在AD病理情况下,星形胶质细胞在多种因子如β淀粉样蛋白(beta-amyloid,Aβ)和促炎细胞因子的作用下被激活,激活的星形胶质细胞进一步释放一氧化氮(Nitric oxide,NO)和多种炎性因子增强炎症级联反应。功能失常的星形胶质细胞会促进Aβ的产生,减弱对Aβ的摄取和清除,导致Aβ聚集沉积形成老年斑。激活的星形胶质细胞释放的炎症因子还能显著增加神经元内tau蛋白的异常过度磷酸化,产生神经纤维缠结。本文对星形胶质细胞在AD中参与神经变性的功能变化和分子机制进行总结,为星形胶质细胞作为靶点预防及治疗AD提供一定的理论依据。     

缺血缺氧对体外培养星形胶质细胞细胞活化和细胞周期的影响

目的观察缺血缺氧损伤对星形胶质细胞细胞活化和细胞周期的影响。方法用流式细胞仪及BrdU掺入法检测缺血缺氧后不同时间点星形胶质细胞细胞周期变化和细胞的增殖活力;用荧光免疫细胞化学技术测定胶质细胞纤维酸性蛋白(GFAP)及细胞周期蛋白cyclinD1的表达水平。结果体外缺血缺氧损伤后星形胶质细胞S期较正常组明显增高,6h达高峰,BrdU掺入法显示损伤后6h星形胶质细胞的增殖活力最高,而随后S期细胞数目及细胞增殖活力都呈下降趋势。在缺血缺氧早期,GFAP阳性染色增强,6h最高;缺血缺氧12h后GFAP阳性染色变弱,而cyclinD1的表达在损伤后逐渐增加,在24h时达高峰。结论缺血缺氧损伤激活星形胶质细胞,使其进入新的细胞周期,出现细胞的增殖反应;cyclinD1参与了损伤后星形胶质细胞的修复和增殖;细胞周期事件与星形胶质细胞的增殖活化密切相关。