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.

伴皮层下囊肿的巨脑性白质脑病星形胶质细胞肿胀与囊肿形成机制

MLC1/GlialCAM突变导致伴皮层下囊肿的巨脑性白质脑病(MLC)预后不同的常染色体隐性/显性的一类中枢神经系统髓鞘变性病,病理特征为星形胶质细胞肿胀与囊肿形成.MLC1与GlialCAM蛋白在星形胶质细胞定位于终足处,参与MLC1/GlialCAM/CLCN2三聚体结构的形成,MLC1突变影响EGFR信号转导通路参与星形胶质细胞体积调节与RVD活化,影响EGFR-KCa3.1信号通路使得星形胶质细胞功能障碍,影响水和离子平衡,终导致疾病发生.

星形胶质细胞产生的趋化因子在阿尔茨海默病发生发展中的作用

阿尔茨海默病可被视为一种慢性神经系统炎症性疾病，星形胶质细胞分泌的趋化因子与其受体结合从不同途径参与了阿尔茨海默病的发生发展，而阿尔茨海默病患者趋化因子水平亦发生相应变化。本文简要总结了星形胶质细胞与阿尔茨海默病的关系，并就趋化因子/趋化因子受体在阿尔茨海默病发生发展中的作用作一综述。

脑星形胶质细胞生物学功能研究进展

脑星形胶质细胞是中枢神经系统(CNS)内在数目占绝对优势的一类大胶质细胞,被认为在神经元的整个发育过程中起重要作用.本文主要就参与星形胶质细胞调节神经元活动的主要功能分子,星形胶质细胞在中枢神经系统的生物学功能,及其与疾病的关系作一简要回顾.

围产期缺氧缺血性脑损伤中星形胶质细胞的病理生理改变

围产期缺氧缺血性脑损伤的研究焦点集中在神经元上,但是,星形胶质细胞也参与缺氧缺血过程并起着关键作用.星形胶质细胞在缺氧缺血损伤中的改变是中枢神经系统中早和显著的,这种参与对缺氧缺血病变以及中枢神经系统是损伤还是修复这一终发展有重要影响.目前,星形胶质细胞的作用越来越受到重视,对脑缺氧缺血过程中星形胶质细胞的病理生理变化也有了深入的研究.

神经炎症与神经退行性疾病的关系

近十多年来的研究表明,在神经退行性疾病的发生与发展中,脑内始终存在着以胶质细胞激活为主要特征的炎症反应.神经炎症是把双刃剑,一方面,它诱发或加重神经系统的退行性病变;另一方面,它在某些特定情况下有利于神经系统损伤的修复.激活的胶质细胞通过释放致炎细胞因子和活性氧自由基等分子介导神经炎症所致的神经元退行性病变,而由调节性T细胞产生的抗炎细胞因子及由神经元释放的抗炎神经肽能保护神经元抵抗神经炎症,从而减缓或减轻神经退行性疾病的进程.

胶质细胞参与神经病理痛的机制

神经病理痛是由于躯体感觉系统的损伤或疾病所引起的疼痛.胶质细胞主要包括中枢神经系统的星形胶质细胞和小胶质细胞,以及外周神经系统的施旺细胞和卫星胶质细胞.胶质细胞在神经受损后被激活,发生形态变化并上调特定蛋白表达,通过与神经元的相互作用,在神经病理痛的初始和维持阶段发挥重要作用.本文综述近年来胶质细胞参与神经病理痛的研究成果.

成年哺乳动物海马中的星形胶质细胞可生成新的神经元

成年动物大脑干细胞可在体内分化成血细胞

干细胞存在于成年动物组织中,通过替代由于生理代偿和其他伤害而失去的已经分化细胞的形式,参与组织的动态平衡,是广泛的细胞补充者.中枢神经系统干细胞能够产生在成年动物脑发现的三种主要类型的细胞,即:星形胶质细胞、少突神经胶质细胞、神经细胞.

胶质细胞引导神经元建立突触

早在1997年，Barres等就报道过胶质细胞可以促进突触间的联系。与胶质细胞共同生长的神经元突触的活跃程度是独自生长的神经元的10倍。他们推测，胶质细胞在某种程度上放大了神经元发出的信号或者提高了神经元接受信号的敏感度。后来，Barres实验室又选定视网膜神经节细胞为实验对象，这些神经元细胞在体外可以不依赖胶质细胞而存活。结果表明，这些神经元生长在胶质细胞周围，即使没有接触到胶质细胞，对多种刺激的反应程度也比那些独自生长的神经元要强出7倍。研究组还发现了几种与突触建立相关的蛋白质，同样，前者聚集蛋白质的数量亦是后者的7倍。此外，在显微镜下其实两种神经元突触的大小、形状和包含神经递质的囊泡的数量都是一样的，但在胶质细胞存在的情况下突触的数量却是7倍之多。胶质细胞不仅引导神经元建立突触，同时也帮助神经元维持它们已经建立的突触，一旦脱离了胶质细胞，神经元在几天之内就会使突触脱落。神经元在发育的极早期就会向脑的适当部位发出树突和轴突，但是只到许多天以后，星形胶质细胞也发育成熟的同时，神经元相互之间联系的突触才会大量形成。一旦揭示了星形胶质细胞启动突触建立的信号机制，将有助于解释神经元保存记忆的原因，现在的事实证明，胶质细胞参与了这个过程。 (Science,2001，291:569～570a)(姚小皓李学军)

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，终发生MLC。

水通道蛋白4在脑缺血后脑水肿中的作用

脑缺血是由于动脉阻塞或灌注不足导致大脑局部血流减少无法满足代谢需求产生的功能障碍。脑水肿是脑组织间或细胞内液体过度积聚的病理现象，是脑缺血后较为严重的并发症，将会导致颅内压升高，脑组织受压而神经功能受损，甚至死亡。水通道蛋白（aquaporin）是一类分布在细胞膜上的蛋白质家族，目前已发现有13种亚型，主要调节细胞内外水平衡且参与细胞迁移和信号传导等多个生理病理过程。水通道蛋白4（aquaporin-4，AQP4）主要分布在中枢神经系统中星形胶质细胞的终足上，在细胞毒性水肿和血管源性水肿的形成和消除中起双重作用，与脑缺血后脑水肿有密切关系。机体通过转录过程及翻译后修饰等多个水平调节 AQP4的表达协调其功能。本文回顾了目前 AQP4在脑缺血后作用的新进展，力图为治疗脑卒中后脑水肿提供新的研究方向。

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)是其中主要的组成成分.

干细胞移植治疗肌萎缩侧索硬化的研究进展

肌萎缩侧索硬化(amyotrophiclateral sclerosis,ALS)属神经系统变性疾病,病因至今不明.临床以上或(和)下运动神经元损害引起的瘫痪为主要表现,主要累及40岁左右的人群,对家庭、甚至于社会都造成了严重的危害.在我国,ALS每年新增发病率为0.05%,全国大约有20万以上的患者,目前尚无有效的治疗方法.当前的主要治疗包括病因治疗,对症治疗和多种非药物的支持治疗.目前在治疗中使用的一种药物利鲁唑(riluzole),是惟一通过美国食品及药物管理局( FDA)认证并在全球广泛使用的药物,主要是通过抑制谷氨酸的释放,降低神经系统的兴奋性和刺激星形胶质细胞营养因子的释放来发挥作用[1].然而,经多项临床试验验证:该药也仅仅是缓解疾病的发展,却不能使"运动神经元"患者得到康复[2].

局灶性脑缺血大鼠脑组织皮质运动区和海马星形胶质细胞的动态变化

目的 观察大鼠局灶性脑缺血后皮质运动区和海马星形胶质细胞的变化。方法 雄性SD大鼠144只，按随机数字法分成正常组、假手术组和手术组，每组48只。手术组用大脑中动脉电凝术(MCAO)建立局灶性脑缺血模型；假手术组的操作步骤和手术组相同，只是不将暴露的大脑中动脉凝闭；正常组不做任何处理。应用免疫组化检测正常组、假手术组以及手术组术后1、2、3、5、7、14、28、56 d皮质运动区和海马星形胶质细胞神经胶质酸性蛋白(GFAP)表达的变化。结果与正常组和假手术组比较，手术组大鼠缺血侧和健侧MCAO术后皮质运动区GFAP阳性细胞计数术后第1天明显降低，第3天开始升高，缺血侧和健侧分别于术后第7天、第5天升至高(85.6±3.3、75.3±2.9)，随后逐渐下降并均在术后第14天出现第2个低谷，其后又开始逐渐上升接近正常。与正常组和假手术组比较，手术组海马CA1区GFAP阳性细胞计数缺血侧和健侧自术后第1天即开始升高，术后第7天升至高( 106.5±3.6、108.4±3.0)，其后进入平台期；CA2区、CA3区缺血侧和健侧术后第3天开始明显升高，CA2区缺血及健侧高值则分别出现在术后第5天(106.9±4.4)、第7天(107.5±3.8)；CA3区为第5天(130.9±3.7)、第5天(129.2±4.0)，术后第14天开始下降，但仍然高于正常组和假手术组。结论 大鼠局灶性脑缺血后，不同脑区星形胶质细胞的表达随时间变化的模式不同，在皮质运动区存在两谷一峰的现象，在海马表达逐渐增强，并维持在一个较高的水平，这种差别可能与不同脑区神经的可塑性有关。

海分枝杆菌感染活化星形胶质细胞对VEGFA表达的研究

目的 研究分枝杆菌感染巨噬细胞后的条件培养基活化星形胶质细胞表达血管内皮生长因子A(VEGFA)作用及其可能的机制.方法 用海分枝杆菌感染小鼠腹腔巨噬细胞后的条件培养基感染星形胶质细胞,采用qRT-PCR及ELISA检测VEGFA mRNA和VEGFA蛋白的表达情况,采用Western blot检测低氧诱导因子(hypoxia induciblefactor,HIF-1α)的表达,ELISA检测加入HIF-1α抑制剂后VEGFA的表达.结果 海分枝杆菌感染巨噬细胞后的条件培养基能活化星形胶质细胞,并在感染后12 h～24 h诱导HIF-1α明显表达,同时随着感染时间的延长,VEGFA表达逐渐增多,24 h达到峰值.使用HIF-1α的抑制剂不能完全阻断VEGFA的合成.结论 HIF-1α可能参与分枝杆菌感染后星形胶质细胞表达VEGFA,且还可能有其他转录因子参与这一过程.

再生丝素蛋白纳米纤维网支持和引导神经胶质细胞的生长与迁移

除了自体和异体移植外,利用生物相容性材料辅助中枢神经系统损伤后的修复成为具开发潜力的方法之一.以来源于家蚕和柞蚕的再生丝素蛋白纳米纤维网作为星形胶质细胞的生长基质,研究星形胶质细胞在其上的粘附、生长、增殖和迁移等生命活动.结果显示星形胶质细胞在两种材料上表现出很高的相容性,星形胶质细胞在丝素蛋白纳米纤维网上具有正常的粘附、增殖和迁移等行为.更重要的是,通过实时显微摄像跟踪细胞的生长与迁移行为,发现星形胶质细胞的生长与迁移表现出很强的丝素蛋白纳米纤维依赖性,星形胶质细胞在丝素纤维上生长铺展并且沿着纤维进行迁移,纤维的走向决定着细胞的迁移轨迹.实验证明,丝素蛋白纳米纤维不仅能够支持星形胶质细胞的生长,而且对星形胶质细胞的迁移运动还有引导作用,这些特点使得再生丝素蛋白纳米纤维网成为极具开发潜力的神经组织工程替代物.

共培养体系在阿尔茨海默症领域中的应用

在美国，超过四分之一的成年人患有600余种脑病中的一种，其中大部分是以进行性神经系统功能不全为特征的疾病[1]。全世界有两千九百万人患有阿尔茨海默症（Alzheimer's disease，AD），并且在未来几十年里患病人数将呈指数级增加。因此，更为迫切地需要明确 AD的基本发病机制，更好地提供治疗策略。细胞共培养（Co-culture）体系在实践研究中应运而生，逐渐发展成熟。目前的共培养体系不仅能够模拟血脑屏障，还可以培养不同种属、不同配型的细胞，根据不同的实验设计可以满足相应的实验要求。共培养体系可以应用在皮肤表皮细胞与其他细胞之间，也可以用于肌肉细胞和脂肪细胞，可以根据实验目的的不同设置不同的共培养对象；在阿尔茨海默症的研究中，利用为广泛的就是原始或初级神经元与星形胶质细胞的共培养。1991年，首次建立内皮细胞和神经胶质细胞的共培养系统[2]。共培养体系可分为细胞间不接触共培养和接触（混合）共培养两种主要形式，在 AD的研究中主要涉及的是不接触的共培养体系。不接触的共培养形式是指细胞与细胞之间不直接接触，但是依然处于同一个液体环境之中，不同细胞通过液体环境进行细胞间的联系。目前，具有代表性的模型是由牛脑毛细血管内皮细胞和小鼠原始神经胶质细胞组成的体外 BBB模型，这一模型可以在体外研究药物的作用及与药物作用相关的领域[3-4]。细胞共培养的根本目的是建立不同细胞之间的联系。相对于单细胞系的细胞培养来说，共培养体系更能体现出不同种属细胞的相互作用。除此之外，还可以诱导细胞分化，参与诱导细胞自身增殖过程[5]。共培养体系中的细胞能够分泌不同的细胞因子及信号分子，达到维持细胞功能、保持细胞活力、调控细胞增殖、促进早期胚胎发育和增强代谢的目的[6-7]。

星形细胞肿瘤的病理诊断和鉴别诊断

星形细胞肿瘤是具有星形胶质细胞分化特点的肿瘤,是为多见的颅内胶质瘤,占神经上皮组织肿瘤的60%.星形细胞肿瘤见于各个年龄期,总的来说成人的星形细胞肿瘤多出现在大脑半球内,儿童的星形细胞肿瘤多出现在小脑、丘脑下部以及脑干部位.