星形胶质细胞

目录一、星形胶质细胞的生物学特性(一 )星形胶质细胞的异质性(二 )胶质网络二、星形胶质细胞的功能(一 )分泌功能(二 )星形胶质细胞与神经的发育及再生(三 )星形胶质细胞具有对神经元微环境调控的能力(四 )免疫功能与血脑屏障调控三、星形胶质细胞功能的新近进展(一 )星形胶质细胞也具有可兴奋性(二 )星形胶质细胞与神经元的通讯或对话(三 )在突触形成和突触可塑性中的作用(四 )星形胶质细胞与神经发生胶质细胞是神经系统内数量众多的一大类细胞群体 ,约占中枢神经系统 (CNS)细胞总数的 90 % ,星形胶质细胞 (astrocyte)是其中主要的组成…     

星形胶质细胞在阿尔茨海默病中的作用及其分子机制

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种多因素导致的神经退行性疾病。随着社会的老龄化,阿尔茨海默病的发病率呈逐渐上升的趋势,给患者以及社会带来极大的生理痛苦和经济负担。星形胶质细胞在中枢神经系统中数量最多、分布最广,对神经元有营养支持作用,并且还能够调控神经元的活性。在AD的病理情况下,星形胶质细胞能参与Aβ代谢影响老年斑的形成,分泌多种炎症因子和趋化因子参与AD的病理进程,并且还能通过影响突触谷氨酸循环来调节神经元的活性。近年来,星形胶质细胞在AD的病理生理机制中的作用受到越来越多的关注。现就星形胶质细胞在AD发病机制中的作用进行综述。     

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。     

α7nAChR调控STAT3磷酸化在星形胶质细胞机械性损伤后炎症反应中的作用

目的:通过建立星形胶质细胞机械性损伤模型,研究烟碱型乙酰胆碱受体α7亚单位(α7nAChR)在创伤性脑损伤后星形胶质细胞炎症反应中的作用及调控机制。方法:建立星形胶质细胞机械性损伤模型,通过ELISA检测炎症因子IL-1β、TNF-α、IL-10和TGF-β的表达;利用α7n ACh R抑制剂α-BGT和激动剂PHA-543613处理星形胶质细胞,检测相关炎症因子表达,并通过Western blot检测信号传导及转录活化因子3(STAT3)和磷酸化STAT3(p-STAT3)的表达;利用α-BGT和STAT3抑制剂Stattic处理星形胶质细胞,检测相关炎症因子表达。结果:①星形胶质细胞机械性损伤后,促炎因子IL-1β、TNF-α表达增加,抗炎因子IL-10、TGF-β表达降低(P0.05)。②利用α-BGT抑制α7nAChR可增加损伤后IL-1β、TNF-α的表达,减少IL-10、TGF-β的表达(P0.05);而利用PHA-543613激活α7nAChR功能,则发挥相反作用(P0.05)。③α-BGT可促进STAT3磷酸化,而PHA-543613抑制STAT3磷酸化(P0.05)。④STAT3抑制剂Stattic可减少IL-1β和TNF-α的表达,增加IL-10和TGF-β的表达,并部分阻断α-BGT对IL-1β、TNF-α、IL-10及TGF-β表达的影响(P0.05)。结论:机械性损伤后,激活α7nAChR可减轻星形胶质细胞炎症反应,而抑制STAT3磷酸化是其重要的下游机制。     

甘珀酸对内脏痛大鼠延髓星形胶质细胞和神经元反应的影响

目的:研究侧脑室注射甘珀酸后对福尔马林灌胃致内脏疼痛大鼠的延髓迷走孤束复合体内星形胶质细胞和神经元反应的影响.方法:经侧脑室注射缝隙连接阻断剂甘珀酸(carbenoxolone,CBX)后向大鼠胃内灌入2.5%福尔马林2ml诱发内脏疼痛,用免疫组织化学方法观察延髓迷走孤束复合体(VSC)内抗Fos蛋白(标记神经元)和抗胶质原纤维酸性蛋白(标记星形胶质细胞)的单一或双重标记的免疫荧光染色.结果:福尔马林灌胃后大鼠出现烦躁易激惹,呼吸变快,持续1h;而预先侧脑室注射CBX则动物疼痛行为学反应明显减轻.免疫组织化学染色发现福尔马林灌胃后大鼠VSC中的Fos免疫反应数目增强;大鼠预先侧脑室注射CBX后VSC中的Fos免疫反应数目明显减弱.结论:延髓VSC中的星形胶质细胞和神经元参与福尔马林灌胃致内脏痛的调节,星形胶质细胞可能通过缝隙连接影响神经元对内脏痛的调节功能.     

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.     

马桑内酯激活的星形胶质细胞条件培养液对正常大鼠脑内及培养的神经元内PLCβ1的影响

目的揭示星形胶质细胞对大鼠脑内及培养的神经元磷脂酶Cβ1(PLCβ1)的影响及其在癫痫发病中的作用。方法将马桑内酯激活的星形胶质细胞条件培养液(astrocyte-conditioned medium,ACM)注射入正常SD大鼠侧脑室,观察大鼠的行为变化;运用免疫组织化学方法,观察大鼠大脑皮质、海马内PLCβ1免疫反应的变化;将培养的神经元随机分为2组:1.对照组(无血清培养基组),2.ACM组。各组细胞分别培养4、8、12h后,免疫细胞化学方法观察培养神经元内PLCβ1表达的变化,Western blot法检测各组培养神经元PLCβ1含量的变化。结果ACM组大鼠在注射ACM后30 min出现癫痫行为,2 h恢复正常;免疫组织化学显示:ACM作用后4h,大鼠大脑皮质、海马PLCβ1免疫反应阳性神经元数和平均光密度值显著增高(P<0.05);培养神经元的免疫细胞化学染色证明ACM组在作用4h时PLCβ1免疫阳性反应产物明显增加,与对照组比较有明显差异(P<0.05);Western blot结果表明PLCβ1含量在ACM作用4h较对照组明显增多(P<0.05)。结论马桑内酯激活的星形胶质细胞条件培养液可上调大鼠脑内及培养的神经元内PLCβ1的表达,并导致动物痫性发作。     

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。     

HIV诱导的金属蛋白酶剪切SDF-1引起神经退行性变

在脑内 ,Ⅰ型人体免疫缺陷病毒 (HIV 1)主要感染巨噬细胞和小胶质细胞 ,从而引起神经炎症和神经元死亡 ,最终演变为HIV性痴呆 ,但其机制至今尚不清楚。最近 ,加拿大Calgary大学的Zhang等研究发现 ,脑内受HIV感染的巨噬细胞可以分泌一种酶原 (α 金属蛋白酶原 ) ,它被位于神经元的MT1 MMP激活后变为α 金属蛋白酶 (MMP 2 )。基质细胞衍生因子 (SDF 1)的表达见于神经元和星形胶质细胞 ,它在成年中枢神经系统内的作用还不清楚。Zhang等证实 ,HIV感染期间星形胶质细胞过度表达SDF 1,它被MMP 2水解除去N 端的四肽后变成具有很强毒…     

ERK1/2信号通路参与人滋养层细胞中转化生长因子-β1对MMP-9表达的抑制作用(英文)

正常滋养层细胞的侵润受转化生长因子-β(TGF-β)的调控。该文研究了人正常细胞滋养层细胞(CTB)中TGF-β1对MMP-2和-9表达的调控。结果表明,TGF-β1抑制CTB细胞中MMP-9mRNA的表达和酶原MMP-9的分泌,但不影响MMP-2 mRNA和蛋白的表达。IL-1β和TGF-β1均能抑制MMP-9 mRNA的表达和酶原MMP-9的分泌,但二者的效应互相拮抗。抑制ERK1/2信号通路导致TGF-β1对MMP-9 mRNA和酶原MMP-9的抑制作用受阻。以上结果表明ERK1/2信号通路参与TGF-β31对人滋养层细胞MMP-9表达的抑制作用。     

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.     

RCMV感染星形胶质细胞对神经干细胞分化的影响

探讨大鼠巨细胞病毒（rat cytomegalovirus,RCMV）感染大鼠星形胶质细胞后,对神经干细胞分化的影响。原代分离培养新生大鼠星形胶质细胞和胚胎海马神经干细胞,将星形胶质细胞感染RCMV后和神经干细胞在Transwell24孔共培养体系下进行共培养,同时设对照组;用免疫荧光染色等方法检测神经干细胞与感染RCMV的星形胶质细胞共培养后,其分化细胞中神经元微管相关蛋白（microtubule-associated protein 2,MAP2）和星形胶质细胞胶质纤维酸性蛋白（glial fibril—lary acidic protein,GFAP）的表达。结果发现,感染RCMV的星形胶质细胞与神经干细胞共培养时,神经干细胞分化减慢,分化成的神经元和星形胶质细胞比率低于对照组,提示星形胶质细胞感染RCMV后可抑制神经干细胞的分化,可能与RCMV影响星形胶质细胞合成和分泌各种营养因子,干扰了神经干细胞的分化进程有关。     

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.     

促性腺激素释放激素的免疫调节功能

随着对神经与免疫系统相互作用研究的深入,神经激素在免疫系统中的作用越来越多地被关注。由下丘脑合成的促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone,Gn RH)及其受体均在免疫细胞中被发现,表明Gn RH在免疫系统内具有自分泌或旁分泌作用,对机体免疫反应、免疫细胞的活性与增殖、免疫介质释放和细胞功能具有免疫调节作用,对自身免疫疾病也有一定的影响。Gn RH可能是免疫系统调节的重要组成部分,在调节免疫介导的疾病中发挥作用,对于构建神经、免疫、内分泌三大系统互相调节网络起到了重要的作用。     

细胞周期调控对大鼠全脑缺血后海马迟发性神经元死亡的影响

目的观察细胞周期调控对大鼠全脑缺血再灌流后海马区迟发性神经元死亡(delayed neuronal death,DND)以及星形胶质细胞的活化、增殖的影响.方法建立大鼠短暂性全脑缺血再灌流模型,利用尼氏染色、TUNEL、免疫组织化学方法观察再灌流后细胞周期素依赖的蛋白激酶(cyclin depedent kinase, CDK)抑制剂Olomoucine对海马DND以及星形胶质细胞活化增殖的影响.结果全脑缺血再灌流后3d、7d、30d海马神经元明显脱失,部分CA1、CA2区神经元凋亡;星形胶质细胞数目增多,GFAP表达上调,应用Olomoucine后TUNEL阳性神经元数目明显减少,幸存神经元数目增加;星形胶质细胞数目无明显增多,GFAP表达明显下调.结论 CDK抑制剂Olomoucine可有效抑制大鼠全脑缺血后海马神经元DND以及星形胶质细胞活化增殖.     

Aβ325～35诱导大鼠记忆减退与星形胶质细胞及NOS阳性细胞变化

目的　探讨Aβ2 5～ 3 5诱导模拟人类Alzheimer‘s病 (AD)的大鼠病理模型中星形胶质细胞变化与一氧化氮合酶神经元损伤引起的老年性记忆减退之间的关系。方法　双侧海马内注射 β-淀粉样多肽 2 5～ 3 5片段 (Aβ2 5～ 3 5 )制作大鼠AD模型 ,注射一周后采用NOS组化染色、GFAP免疫组化染色及NOS组化和GFAP双重染色分析大鼠海马GFAP与NOS的表达。结果　海马内注射Aβ2 5～ 3 5后出现海马星形胶质细胞增生、肥大、数目明显多于对照组 (P <0 0 5 ) ,并出现一氧化氮阳性星形胶质细胞 ;海马一氧化氮神经元数量较对照组显著减少 (P <0 0 5 )。结论　AD模型大鼠学习记忆功能低下与Aβ神经毒性导致NOS阳性神经元损伤、死亡直接相关 ,反应性星形胶质细胞参与Aβ导致NOS神经元细胞毒性损伤作用 ,间接导致学习记忆能力减退     

小鼠不同脑区星形胶质细胞小分子诱导转分化和基因表达差异的研究

该文旨在比较小分子化合物诱导小鼠不同脑区星形胶质细胞向神经元转分化的特性,并利用转录组测序技术分析小鼠不同脑区星形胶质细胞的基因表达差异。以新生小鼠皮层和海马的星形胶质细胞作为起始细胞,通过小分子化合物VCR诱导其向神经元转分化,利用免疫荧光染色检测转分化过程中细胞形态的变化以及神经元的比例,通过转录组测序比较两种星形胶质细胞的基因表达差异,并对差异基因进行荧光定量PCR验证及GO富集分析。结果表明,皮层星形胶质细胞经VCR诱导转分化为神经元的能力要显著优于海马星形胶质细胞;转录组测序发现,两种星形胶质细胞有12 658个基因存在差异表达,GO分析结果表明,在皮层星形胶质细胞中高表达的基因更多地参与细胞分裂的过程,推测差异显著基因GAD2、EYA2、GSX2、INSM1以及GNG3是与转分化相关的基因。该研究对星形胶质细胞向神经元转分化的机制研究具有借鉴意义。     

低氧联合LPS刺激对星形胶质细胞中炎性因子和BNIP3表达的影响*

目的:探讨在低氧联合脂多糖(LPS)作用下,星形胶质细胞中B淋巴细胞瘤-2/腺病毒E1B 19-kD相互作用蛋白3(BNIP3)的表达和炎症反应变化。方法:将体外培养的原代星形胶质细胞和神经元进行下列分组:常氧组、LPS组、低氧组和LPS+低氧组(每组设置3个复孔)。LPS处理后,低氧组和LPS+低氧组放入低氧细胞孵箱,LPS组和常氧组放入正常的细胞孵箱。LPS浓度:100 ng/ml,氧气浓度为0.3%。处理时间为24 h。原代的星形胶质细胞进行上述的分组,时间点设为6 h、12 h和24 h。Western blot检测BNIP3的表达变化,RT-PCR和ELISA分别检测星形胶质细胞的肿瘤坏死因子-ɑ(TNF-ɑ)、白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素6(IL-6)mRNA水平变化和分泌情况。结果:与常氧组比较,低氧组炎症因子的表达没有变化,LPS组和LPS＋低氧组的炎症因子TNF-ɑ、IL-1β和IL-6 mRNA水平升高(P＜0.01);与LPS组比较,LPS＋低氧组炎症因子IL-1β和IL-6 mRNA水平进一步升高(P＜0.05,P＜0.01)。与常氧组比较,低氧组炎症因子的分泌水平没有变化,LPS组和LPS＋低氧组的炎症因子TNF-ɑ和IL-6 分泌水平升高(P＜0.01),IL-1β的水平没有变化;与LPS组比较,LPS＋低氧组炎症因子TNF-ɑ和IL-6分泌水平没有进一步升高。BNIP3在体外培养的神经元和星型胶质细胞中都有表达;在星形胶质细胞中,与常氧组比较,LPS组BNIP3的表达没有变化,低氧组和LPS+低氧组BNIP3的表达明显增加(P＜0.01);在神经元中,与常氧组比较,LPS组BNIP3的表达没有变化,低氧组和LPS+低氧组BNIP3的表达增加(P＜0.05,P＜0.01);与神经元的低氧组比较,星形胶质细胞的低氧组BNIP3的表达增加更明显(P＜0.01)。在星形胶质细胞中LPS联合低氧刺激6、12、24 h后BNIP3蛋白的表达,与常氧组相同时间点比较,LPS组BNIP3的表达没有变化,低氧组和LPS+低氧组BNIP3的表达增加(P＜0.05,P＜0.01);与低氧组相同时间点比较,6 h和12 h的LPS＋低氧组BNIP3的表达增加的更高(P＜0.01)。结论:低氧联合LPS刺激可以增强星形胶质细胞的炎症反应,LPS能增加低氧下星形胶质细胞中BNIP3的表达,提示BNIP3在星形胶质细胞的炎性反应中可能具有一定的调节作用。     

BAX敲除对小鼠大脑皮层和海马星形胶质细胞分布的影响

星形胶质细胞是大脑中一类高度异质的重要大胶质细胞,不仅在脑的发育和功能中起到重要作用,也参与多种神经病理生理学过程.多项研究表明B淋巴细胞瘤-2相关X蛋白(B-cell lymphoma-2 associated X protein,BAX)依赖性凋亡通路参与调控正常发育过程中脑内神经元的数量与分布,但是对其调控星形胶...     

高糖诱导骨髓来源MAPC细胞TGF-β1表达并干扰其分化趋势的研究

利用骨髓来源MAPC细胞(Multipotent Adult Progenitor Cell)作为细胞模型,通过检测高糖对骨髓来源MAPC细胞TGF-β1表达水平的影响,探讨高糖干预MAPC细胞TGF-β1表达的机制及其对MAPC细胞分化趋势的影响.研究发现,高糖可以上调特异性平滑肌标记物α-SMA和SM22-α表达水平,同时抑制内皮细胞特异性标记物vWF、CD31以及Flk1表达水平,从而诱导MAPC细胞向平滑肌细胞方向分化,并且高糖是通过调控MAPC细胞TGF-β1表达及分泌来影响其自身分化趋势的,其机制是高糖通过ERK1/2信号途径抑制STAT3(Tyr705)磷酸化,最终干预MAPC细胞TGF-β1表达水平.