NG2胶质细胞表达的Kir4.1通道缺损在急性脑缺血疾病模型中引起神经髓鞘损伤的机制研究

发布时间：2020-08-08 07:02

【摘要】：【背景】在中枢神经系统内,围绕内向整流钾离子通道亚型4.1(Inwardly rectifying potassium channel subtype 4.1,Kir4.1)的研究多集中于星形胶质细胞。例如,星形胶质细胞表达的Kir4.1通道在维持细胞静息膜电位、缓冲胞外钾离子浓度、调节细胞体积、促进谷氨酸重吸收等方面起着重要作用。我们的研究新发现,Kir4.1通道在大脑的发育过程中还广泛表达于NG2胶质细胞。借助于NG2胶质细胞条件性敲除Kir4.1转基因小鼠,研究发现在成年小鼠脑内海马区,NG2胶质细胞表达的Kir4.1通道电流占总内向钾通道电流密度超80%。在小鼠急性脑缺血性中风模型中,NG2胶质细胞首先表现为Kir4.1通道电流的明显丢失。进一步研究表明,缺血损伤中NG2胶质细胞表达的Kir4.1通道可能通过直接与少突胶质细胞特异性蛋白(OSP/Claudin-11)的相互作用,从而进一步引起中枢神经系统的髓鞘在缺血中的损伤。以上研究的发现为缺血性中风的病理机制研究提供了新的假说,并为缺血性中风提供了潜在的治疗靶点及策略。【目的】本课题研究NG2胶质细胞表达的Kir4.1通道在小鼠急性脑缺血模型中所受的功能性影响,以及Kir4.1通道受损引起中枢神经系统脱髓鞘损伤的病理发生机制。主要包括以下研究内容:(1)NG2胶质细胞在成熟大脑内是否表达功能性Kir4.1通道;(2)急性脑缺血损伤对NG2胶质细胞及其表达的Kir4.1通道的影响;(3)急性脑缺血损伤中,NG2胶质细胞表达的Kir4.1通道受损与脱髓鞘的病理发生机制。【方法】使用急性脑片膜片钳电生理记录、全转录基因组测序、免疫组织化学、免疫印迹与免疫共沉淀、单细胞逆转录聚合酶链式反应、流式细胞分选、透射电镜以及急性脑缺血性中风小鼠模型等多种实验技术手段,对钾离子通道的电生理特性、通道基因及蛋白水平表达、蛋白间相互作用以及脑缺血损伤后中枢髓鞘形态改变等进行分析检测。【结果】1.在小鼠大脑发育早期及成熟期,NG2胶质细胞皆有功能性Kir4.1通道的表达。2.Kir4.1介导的通道电流密度占比超过80%,构成了NG2胶质细胞内向钾电流的最主要组成部分;且在tMCAO模型中,相较星形胶质细胞,NG2胶质细胞最先表现易损性。3.tMCAO模型中,NG2胶质细胞表达的Kir4.1功能受损,可能直接通过与OSP蛋白相互作用的机制导致中枢神经系统的脱髓鞘损伤。【结论】本实验首次系统性揭示了成熟大脑内NG2胶质细胞表达功能性Kir4.1通道且在缺血性脑中风病损中,NG2胶质细胞首先表现出Kir4.1通道电流缺失的易损性。研究还发现Kir4.1通道通过与OSP蛋白的直接相互作用引起脑缺血损伤后的中枢脱髓鞘病变。本研究同时发现,NG2胶质细胞的Kir4.1通道在大脑发育早期对髓鞘的形成起着关键性作用。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R743;R-332

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本文编号：2785238