星形胶质细胞中腺苷和谷氨酸代谢在中枢神经系统氧中毒中的作用研究

发布时间：2017-09-12 10:06

  本文关键词：星形胶质细胞中腺苷和谷氨酸代谢在中枢神经系统氧中毒中的作用研究

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【摘要】：高压氧（hyperbaric oxygen，HBO）在潜艇脱险、潜水作业和临床疾病治疗中有着广泛的用途。但是机体吸入氧分压过高的气体一定时程后会出现毒性反应。当氧分压（partial pressure of oxygen，PO2）足够高时，毒性反应在较短时间内即可发生，并以中枢神经系统（central nervous system，CNS）功能紊乱为主要表现，称为中枢神经系统急性氧中毒（central nervous system acute oxygen toxicity，CNS-OT），最典型的表现是惊厥大发作，称为氧惊厥。 急性氧中毒可以引起淹溺等继发潜水事故与疾病，极大地限制了使用氧气轻潜水装具执行水下军事作战任务，以及水下商业性潜水作业和科学考察等活动。近年来，国际上在对失事潜艇艇员的救援研究中发现，预吸高压氧后再快速上浮脱险，可以确保艇员的生命安全，同时也可以显著减轻减压病的病情及后遗症。在此过程中，由于要在相当于潜艇失事深度的压力下吸氧，就有可能用到压力很高的氧。因此，有效预防氧惊厥，以便最大限度地安全用氧，在军事和民用潜水作业中都具有极高的应用价值。但目前对于氧惊厥发病机制的认识还十分有限，所能采取的预防措施也是很被动的，主要是限制吸氧的压力和时程。即使是相对较为主动的预防措施——间歇吸氧，其采用的间歇暴露方案也是经验性的，还需要更加充分的科学依据予以支持。因此，深入研究氧惊厥的发病机制，特别是找出与其发病直接相关的关键性因素，对于寻找到更好的预防措施，以及对目前所用预防措施的进一步优化等，都具有重要的现实意义。 近年的研究表明，星形胶质细胞在癫痫的形成和发展过程中具有非常重要的作用。其中星形胶质细胞对腺苷（adenosine）与谷氨酸（glutamate）的代谢调节被认为是中枢神经系统中兴奋性产生与传播的一个重要环节。 腺苷已被证明是一种效用明确的抑制性胶质递质，在突触间隙，星形胶质细胞释放的ATP可经一系列胞外核苷酸酶（Extracelluar Nucleotidase，EN，包括E-NTPDases，E-NPPs，碱性磷酸酶和胞外5’-核苷酸酶）作用快速降解为腺苷。它与突触前膜上A1受体（A1R）结合后可抑制兴奋性神经递质谷氨酸的释放；与突触后膜上A1R结合后，则可激活K+通道使突触后神经元超极化而阻滞兴奋的传播。与此相反，腺苷A2A受体（A2AR）被激活后，则会促进兴奋性神经递质的释放而加速癫痫发作。突触内的腺苷可通过星形胶质细胞膜上的核苷转运体进入细胞内，经中枢内仅存在于星形胶质细胞内的腺苷激酶（adenosine kinase，ADK）磷酸化生成AMP，进而生成ATP，这是中枢神经系统中清除突触内腺苷的主要途径。 突触前膜释放的谷氨酸主要通过分布在星形胶质细胞膜上的谷氨酸转运体-1（Glutamate Transporter-1，GLT-1）进入细胞，经谷氨酰胺合成酶（Glutamine Synthetase，GS）转化成谷氨酰胺，然后再释放进入突触末梢重新生成谷氨酸。与ADK一样，在CNS中，GS也仅存在于星形胶质细胞中。 本研究旨在通过考察中枢神经系统中对腺苷与谷氨酸代谢有影响的一系列药物对氧惊厥潜伏期的影响，探讨星形胶质细胞对腺苷与谷氨酸代谢的调节在氧惊厥发生中的作用。为此我们开展了以下研究工作： 1．采用高压液相色谱法（High Performance Liquid Chromatography, HPLC）测定了小鼠经5ATA HBO暴露10min后脑组织匀浆中腺苷及ATP、ADP、AMP含量的变化。 2．为减小全身给药对其他器官和组织产生的不利影响，我们采用侧脑室注射给药的方法，给大鼠分别注射不同剂量的腺苷，腺苷A1R选择性激动剂（2-chloro-N6-cyclopentyladenosine, CCPA）， A1R选择性抑制剂（1,3-dipropyl-8-cyclopentylxanthine, DPCPX），，腺苷A2AR选择性激动剂（5-(N-cyclopropyl)-carboxamido-adenosine, CPCA），腺苷A2AR选择性抑制剂(5-amino-7-(2-phenylethyl)-2-(2-furyl)-pyrazolo-[4,3-c]-1,2,4-Triazolo-[1,5-c]-pyramidine,SCH58261），以及腺苷激酶抑制剂（5’-dITU），观察了它们对氧惊厥潜伏期的影响。 3．采用侧脑室注射给药的方法，给大鼠注射不同剂量的GLT-1选择性激动剂（Ceftriaxone）和选择性抑制剂（dihydrokainate, DHK），观察了它们对氧惊厥潜伏期的影响。 主要研究结果如下： 1．小鼠经5ATA HBO暴露10min后，脑组织中腺苷含量显著升高，而ATP含量则显著降低，ADP、AMP含量也下降。 2．侧脑室注射腺苷可以显著延长氧惊厥潜伏期。腺苷A1R选择性激动剂CCPA，腺苷A2AR选择性抑制剂SCH58261也可以显著延长氧惊厥潜伏期。 3．腺苷A1R选择性抑制剂DPCPX，腺苷A2AR选择性激动剂CPCA可以显著缩短氧惊厥潜伏期。 4．腺苷激酶抑制剂5’-dITU可以显著延长氧惊厥潜伏期。 5．GLT-1选择性激动剂Ceftriaxone可以显著延长氧惊厥潜伏期，选择性抑制剂DHK可以显著缩短氧惊厥潜伏期。
【关键词】：高压氧 中枢神经系统氧中毒 氧惊厥 星形胶质细胞 腺苷 谷氨酸
【学位授予单位】：第二军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R85
【目录】：

• 中文摘要5-8
• Abstract8-11
• 缩略词表11-13
• 前言13-16
• 材料和方法16-30
• 实验结果30-40
• 讨论40-49
• 结论49-51
• 参考文献51-55
• 综述55-65
• 参考文献60-65
• 论文发表情况65-66
• 致谢66

【参考文献】

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1 张云龙;瞿少刚;;高亲和力谷氨酸转运体结构和功能的研究进展[J];生物化学与生物物理进展;2014年12期

本文编号：836565