星形胶质细胞和神经元之间谷氨酸-谷氨酰胺的代谢偶联

谷氨酸-谷氨酰胺循环是星形胶质细胞和神经元代谢偶联最重要的途径之一。在中枢神经系统中葡萄糖经糖酵解和三羧酸循环,合成三羧酸循环的中间产物。神经元因缺乏丙酮酸羧化酶,不能由葡萄糖直接合成谷氨酸,而必须依赖于星形胶质细胞的三羧酸循环来产生作为谷氨酸前体的三羧酸循环中间代谢产物。星形胶质细胞的谷氨酸载体从突触间隙摄取谷氨酸,在星形胶质细胞中转变成谷氨酰胺并释放到细胞外,然后重新被神经元摄取,转变成谷氨酸进入新一轮的循环。本文介绍了该循环,以及星形胶质细胞谷氨酸载体的功能、特性及调控。     

谷氨酸转运体GLAST mRNA在大鼠脑内表达的细胞定位

实验采用荧光双标技术研究谷氨酸转运体ＧＬＡＳＴ ｍ ＲＮＡ 在大鼠脑内表达的细胞定位, 研究表明, 在星形神经胶质细胞和神经元, ＧＬＡＳＴｍ ＲＮＡ 分别与神经胶质纤维蛋白（ＧＦＡＰ） 和神经元特异性烯醇化酶 （ＮＳＥ） 有表达共存, 提示ＧＬＡＳＴ ｍ ＲＮＡ在星形神经胶质细胞和神经元上都有表达。     

谷氨酸转运体与疼痛

中枢神经系统谷氨酸生理浓度主要依赖神经细胞和神经胶质细胞上谷氨酸转运体维持,谷氨酸转运体的功能紊乱会导致谷氨酸的累积。谷氨酸转运体在吗啡镇痛及耐受中扮演一定的角色,并在神经病理性痛中发挥重要作用。谷氨酸转运体可能作为治疗疼痛的一个潜在的药物靶点。     

胶质细胞谷氨酸转运体及其在脑缺血和脑缺血预适应中的变化

兴奋性氨基酸转运体(excitatory amino acid transporters,EAATs)是摄取细胞外液谷氨酸、保持细胞外谷氨酸低浓度的主要机制,已发现了五种EAATs,其中胶质细胞谷氨酸转运体在终止谷氨酸能神经传递、维持细胞外液谷氨酸浓度处于低水平方面发挥更重要作用。胶质细胞谷氨酸转运体的表达和功能受谷氨酸及其受体、垂体腺苷酸环化酶激活多肽、生长因子、内皮素、一氧化氮等许多因素的影响,其表达减少及功能降低与脑缺血损害的发生和发展密切相关,脑缺血预适应可通过调控其表达或改善其功能而诱导脑缺血耐受。     

星形胶质细胞释放谷氨酸的机制

谷氨酸是介导中枢神经系统快速兴奋性传导的一种重要递质.以往人们仅注意到神经元通过释放谷氨酸来调节其可塑性,而近年来发现脑中远超出神经元10倍的星形胶质细胞同样能释放谷氨酸并参与神经系统的调节及多种脑损伤性疾病的发生发展过程.目前主要包括Ca2 依赖性释放及非Ca2 依赖性释放两大方面,涉及5种机制:(1)Ca2 依赖性胞吐释放;(2)谷氨酸转运体逆向转运假说;(3)膨胀诱导的阴离子通道假说;(4)连接蛋白半通道假说;(5)嘌呤受体假说.     

兴奋性氨基酸转运体2在神经退行性变中的作用

谷氨酸是脑内必需的兴奋性神经递质之一,兴奋性氨基酸转运体（Excitatory amino acid transporterEAAT）2是最主要的谷氨酸转运体,负责脑内90%以上的谷氨酸再摄取,调节突触间隙的谷氨酸浓度。EAAT2功能紊乱导致胞外谷氨酸过量积聚,在多种神经退行性疾病的发病过程中起重要作用,如阿尔茨海默病、亨廷顿舞蹈病、肌萎缩侧索硬化等。对于人EAAT2启动子的研究发现,NF-kB在星形胶质细胞中对EAAT2表达起关键作用。通过筛选1 040种FDA批准的化合物,发现多种β-内酰胺类抗生素如头孢曲松钠等是EAAT2的转录激活剂,可以增加EAAT2的蛋白表达水平,产生神经保护作用。     

星形胶质细胞引起神经元超激发的作用机制分析

实验发现,星形胶质细胞表面膜上有多种神经递质受体,能积极参与脑内的信号传导,并与多种神经性疾病相关.在锥体神经元和星形胶质细胞的耦合网络中,星形胶质细胞能接受外部刺激.本文研究了在神经元和胶质细胞耦合系统中,将谷氨酸刺激加载在星形胶质细胞上的情况,发现神经元出现超激发现象,而神经元超激发是癫痫疾病的一个重要特征之一;并...     

星形胶质细胞的兴奋对神经元树突丝运动的调节机制

神经元树突上树突丝(filopodia)的形成及其运动,是神经元探索胞外环境、寻找突触前膜结构的一种方式.为研究星形胶质细胞的兴奋对神经元树突上树突丝运动的调节机制,在与神经元混合培养的星形胶质细胞中转染光敏感通道(channelrhodopsin-2).Channelrhodopsin-2是一种可表达于细胞膜表面的非选择性阳离子通道,可被特定模式的蓝光激活,导致大量钙离子内流并进一步诱发星形胶质细胞产生钙波,从而实现了选择性激活星形胶质细胞的目的.研究结果显示,在混合培养的神经元与星形胶质细胞模型中,激活的星形胶质细胞可以抑制神经元filopodia的运动,与外源性ATP、谷氨酸的作用效果一致.这表明星形胶质细胞激活后可能通过释放ATP和谷氨酸等递质来抑制神经元filopodia的运动.     

高亲和力谷氨酸转运体

高亲和力谷氨酸转运体主要位于神经元和胶质细胞的细胞膜上,能逆浓度梯度从胞外向胞内摄取谷氨酸,中止谷氨酸能传递,使胞外谷氨酸浓度保持在较低水平,以保护神经元不受谷氨酸的毒性影响。近年来,随着高亲和力谷氨酸转运体的克隆,有关研究迅速发展。本文从高亲和力谷氨酸转运体的克隆、分子结构特征、表达分布、生理功能、结构－功能关系等方面对近年的进展加以综述。     

谷氨酸、NMDA 和吗啡对培养大鼠星形胶质细胞内钙振荡的影响

目的:研究谷氨酸、NMDA、吗啡对原代培养的大鼠星形胶质细胞的胞内钙信号的影响及受体作用机制.方法:利用Leica AF6000活细胞工作站,检测谷氨酸、NMDA、吗啡分别灌流前后Fura-2/AM加载的星形胶质细胞内钙信号的动态变化,进一步观 察分别阻断代谢性谷氨酸受体5 (mGluR5)、NMDA受体(NMDA receptor,NMDAR)和阿片μ受体对诱导的胞内钙振荡的影响.结果:谷氨酸、NMDA、吗啡均可明显升高胞内游离钙的浓度([Ca2+]i),而将其相应受体拮抗后,星形胶质细胞[Ca2+]i升高的现象可以被显著抑制.结论:离体培养的星形胶质细胞膜上存在mGluR5、NMDAR和阿片μ受体,这些受体的激活可以升高星影胶质细胞的[Ca2+]i,且这些受体依赖的[Ca2+]i的调控机制可能是星形胶质细胞与神经元交互作用的重要途径之一.     

激活的星形胶质细胞条件培养基对大鼠杏仁核谷氨酸的影响

为探讨星形胶质细胞在癫痫发作中的作用,用肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α,TNF-α）刺激纯化培养的海马星形胶持细胞,将此条件培养基（astrocytic conditioned medium,ACM)10μl注入大鼠侧脑室,观察动物的行为,脑电图及杏仁核内谷氨酸（glutamic acid,Glu)免疫组织化学反应。结果表明,侧脑室注射ACM可引起大鼠癫痫样发作,脑电图出现阵发性痫样放电;杏仁核内Glu免疫阳性反应增强,经多媒体彩色病理图分析系统（MPIAS）检测。阳性细胞面密度和平均光密度高于对照组,本实验为星形胶质细胞在癫痫复发中的作用机理提供了直接的依据。     

谷氨酸转运体能引发突触前离子流

谷氨酸转运体的功能是在递质出胞释放后清除突触间隙的递质 ,但转运体也携带离子。已证实在突触后膜和胶质细胞 ,转运体的激活可导致离子流的产生。某些谷氨酸转运体也存在于突触前终末 ,它们的活动可能影响突触前膜的电位 ,从而调节递质释放。但是 ,突触前终末的体积极小 ,在这些部位记录转运体介导的电流是一件较难的事情。最近 ,Palmer等通过记录两种大型的突触前终末 ,证实了谷氨酸转运体的确能引发突触前离子流。研究者记录了金鱼视网膜双极细胞的大型终末 ,发现突触前离子流与谷氨酸的释放相伴发生 ,这一离子流有较大的电导系数 ,且…     

谷氨酸转运体GLT-1的剪接变异体研究进展

随着对谷氨酸转运体1(glial glutamate transporter 1, GLT-1)研究的深入,发现GLT-1存在多种剪接变异体.这些变异体除在中枢神经系统大量分布外,在受试动物的其它部位也有分布.中枢神经系统内的GLT-1剪接变异体在星形胶质细胞和神经元上均有表达,且这些剪接变异体在中枢神经系统的分布还呈现出区域定位及亚细胞定位不均衡的特性.     

戊四氮致痫大鼠大脑皮质和海马内GFAP和cyclin D1表达的变化及脑和脑脊液天冬氨酸和谷氨酸含量的变化

目的研究癫痫发病时星形胶质细胞的激活及脑和脑脊液兴奋性氨基酸含量的变化.方法将实验SD大鼠随机分为2组:1.生理盐水对照(control)组(n=8);腹腔注射与致痫剂等容量的生理盐水.2.戊四氮(PTZ)组;PTZ 60mg/kg腹腔注射后2h、4h、8h、12h取脑,每个时间点各8只,检测下列指标:(1)用免疫组织化学方法(SABC法)观察大鼠大脑皮质和海马内星形胶质细胞胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)含量的变化;(2)用Western blot方法检测大鼠大脑皮质和海马细胞周期素D1(cyclin D1)表达的变化;(3)采用高效液相色谱(HPLC)法测定大鼠大脑皮质和海马组织匀浆及脑脊液中兴奋性氨基酸(天冬氨酸和谷氨酸)含量的变化.结果星形胶质细胞GFAP免疫组织化学染色结果显示癫痫发作4h后在大脑皮质和海马CA3区、CA1区和皮质内GFAP免疫反应明显增强(P<0.05);Western blot检测癫痫发作2h后cyclin D1的表达在皮质和海马均较对照组明显增强(P<0.05);HPLC测定癫痫发作4h后大脑皮质中天冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)的含量达到最高峰,分别为8.900±0.540μmol/g protein和17.500±0.526μmol/g protein,与对照组(分别为7.083±0.693μmol/g protein和7.017±0.419μmol/g protein)相比均有显著性差异(P<0.05),在海马内Asp的含量在癫痫发作后2h达到最高峰,为11.425±1.006μmol/g protein,Glu的含量在癫痫发作后4h达到最高峰,为17.698±0.250μmol/g protein,与对照组(分别为7.300±0.824μmol/g protein和10.925±0.323μmol/g protein)比较均有显著性差异(P<0.05),脑脊液中Asp的含量在癫痫发作后2h达到最高峰,为82.65±4.81μmol/L,而Glu的含量在癫痫发作后持续增高,12h后达到72.80±3.66μmol/L.结论戊四氮致痫过程中兴奋性氨基酸含量增多,海马及皮质内星形胶质细胞激活,cyclin D1表达增加,星形胶质细胞增殖,以上变化在癫痫的形成和维持中发挥作用.     

岗田酸诱导大鼠脑神经细胞表达谷氨酸转运体EAAT1

为研究tau蛋白高度磷酸化与谷氨酸转运体功能之间的关系,实验采用免疫组织化学、荧光双标记技术及大鼠额叶皮质定位注射的方法,观察了蛋白磷酸酶抑制剂岗田酸（okadaic acid,OA)所致神经细胞退化对谷氨酸转运体亚型EAAT1表达的影响。结果如下：（1）在OA注射中心区神经元早期出现胞体固缩、肿胀、核移位,在注射3d时细胞破碎,发生坏死,并有大量炎性细胞浸润等病理现象;边周区细胞呈AT8（微管相关蛋白tau磷酸化指标）免疫阳性反应;（2）OA首先诱导神经细胞突起远端tau蛋白磷酸化,并逐渐向胞体发展,形成营养不良的神经细胞突起和神经纤维缠结样病理改变;（3）AT8免疫阳性反应脑区的神经细胞高表达谷氨酸转运体EAAT1,在12h阳性表达细胞数显著增多（P＜0．01）,1d时达峰值（P＜0．001）,3d时明显减少。在OA作用下EAAT1表达于星形胶质细胞和神经元。结果提示,OA致微管相关蛋白tau高度磷酸化时可诱导该区星形胶质细胞和神经元高表达谷氨酸转体EAAT1。EAAT1高表达的病理生理意义有待进一步的阐明。     

IL-1β和Glu联合应用对体外培养的新生大鼠大脑皮质星形胶质细胞周期的影响

目的研究IL-1β(interleukin-1 beta) 单独应用及与谷氨酸(Gluamate,Glu)联合应用对体外纯化培养的大鼠大脑皮质星形胶质细胞细胞周期的影响.方法将纯化培养的星形胶质细胞血清剥夺培养24 h后,(1)加入不同浓度(0、10、100、1000 U/ml)的IL-1β;(2)加入浓度100U/ml的IL-1β分别作用24、48、72 h;(3)加入浓度100U/ml IL-1β 1mmol/L Glu分别作用24、48、72 h; 采用流式细胞术观察星形胶质细胞周期的变化.结果 (1)不同浓度的IL-1β可使星形胶质细胞S和G2/M期的细胞指数较对照组增高,在一定范围内随着IL-1β浓度的增加,星形胶质细胞的增殖更明显,同一浓度的IL-1β其作用随着时间的延长而逐渐衰减,(2)IL-1β与Glu联合应用较IL-1β单独应用星形胶质细胞的增殖更明显.结论 IL-1β激活星形胶质细胞,并启动细胞周期进程,促使星形胶质细胞增殖;IL-1β与Glu在诱导星形胶质细胞增殖时有一定的协同作用.     

神经系统内水通道蛋白4的功能研究进展

水通道蛋白4 (aquaporin 4,AQP4) 是中枢神经系统内重要的水通道蛋白之一,除了在海马、视上核和室旁核等部位的少数神经元上有分布外,主要表达在星形胶质细胞和室管膜上皮细胞中.近期的研究发现,AQP4除了参与脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)分泌、吸收等中枢神经系统内水代谢平衡的调节外,还有许多令人感兴趣的功能表现.AQP4能够影响星形胶质细胞的迁移和胶质疤痕的愈合;影响神经信号的传导;还能够调节星形胶质细胞对K 和谷氨酸的重摄取;改变神经元神经递质的释放;参与突触以及细胞间隙连接的形成等.上述发现表明AQP4不仅是影响中枢神经系统内水和电解质平衡的关键因素,而且是决定星形胶质细胞结构功能的重要分子基础之一.因此AQP4为众多脑疾病的治疗提供具有重要价值的潜在药物作用靶点,调控AQP4的表达与功能将成为治疗许多神经系统疾病的新策略.     

星形神经胶质细胞摄取谷氨酸与环境因子和离子运输的关系

本文以星形神经胶质细胞为对象,用同位素示踪技术较详细地研究了介质中Na、、K~+和CL~-、不同浓度的卡因酸以及几种抑制剂对L-谷氨酸摄取的影响;并观察了L-谷氨酸对星形神经胶质细胞膜运输Na~+、K~+、Cl~-和Ca~(2+)等的作用.结果表明:L-谷氨酸的摄取依赖于介质中是否存在Na~+ ,在缺Na~+介质中对Cl~-的依赖性也较明显,但在正常Na~+浓度下,含Cl~_和缺Cl~_没有明显差别.当增加介质中K~+浓度引起膜的去极化时,则能降低L~_谷氨酸的摄取.反过来,L-谷氨酸的摄取也对Na~+、K~+、Cl~-等的运输起刺激作用.此外,卡因酸及所用的几种抑制剂对谷氨酸的摄取办有明显抑制作用.     

腺苷在癫痫发病机制中的作用以及腺苷相关癫痫治疗的研究进展

癫痫是慢性反复发作性的脑功能失调综合征,近年来,关于星形胶质细胞及腺苷和癫痫关系的研究逐渐成为热点。腺苷在中枢神经系统中广泛存在,其可以作为整合中枢兴奋性以及抑制性神经递质的调节因子,其诸多生理作用都是通过受体介导实现的。研究腺苷通过星形胶质细胞及腺苷激酶、谷氨酸、表观遗传基因修饰、伽马氨基丁酸受体等通路在抑制癫痫发病机制中的作用,将为治疗癫痫提供全新的治疗思路和措施。本文将针对腺苷抑制癫痫发生的机制以及目前与腺苷有关的癫痫治疗方法进行综述。如果在今后的研究工作中能够进一步明确腺苷在抑制癫痫中的作用机制,就有可能寻找新的干预靶点,对发展新的预防措施,指导预防药物研发,都具有重要意义。     

Ephrin-A3逆向通路对海马星形胶质细胞谷氨酸摄取能力的影响

目的观察EphA4介导的ephrin-A3逆向通路激活对星形胶质细胞谷氨酸摄取能力的影响。方法采用原代培养的大鼠海马星形胶质细胞,使用免疫荧光双标法定位ephrin-A3在海马星形胶质细胞上的表达,Western blot法观察糖氧剥夺(oxygen-glucose deprivation,OGD)后星形胶质细胞ephrin-A3表达水平的变化,随后实验分为三组:空白对照组(不含星形胶质细胞),药物对照组(加入IgG-Fc)和EphA4组(加入ephrin-A3逆向通路激动剂预聚集化的EphA4-Fc),分别在正常及缺血条件下的特定时间点以谷氨酸浓度测定试剂盒检测不同干预组星形胶质细胞谷氨酸摄取能力的变化。结果 ephrin-A3高表达于海马星形胶质细胞,并在缺血后出现蛋白表达水平一过性上调。与对照组相比,EphA4干预组星形胶质细胞谷氨酸摄取能力较对照组明显下降。结论 Ephrin-A3高表达于海马星形胶质细胞并参与调节星形胶质细胞谷氨酸摄取能力。