星形胶质细胞组蛋白乙酰化调控谷氨酸转运体表达参与蛛网膜下腔出血后神经认知障碍发生的机制

Astrocytic glutamate transporter downregulation is an important mechanism of nerve injury and cognitive impairment after SAH. We found that the expression of histone deacetylase (HDACs) increased, the level of histone acetylation reduced, and the expression of glutamate transporters decreased in hippocampal astrocytes in rats after SAH, which are demonstrated closely-term relevance. And upregulating the expression of glutamate transporters can significantly improve cognitive dysfunction after SAH. In combination with other studies, we hypothesize that astrocytes regulate the expression of glutamate transporters after SAH through histone acetylation modulation, and which is involved in neurocognitive dysfunction. Based on previous work, this project intends to detect the histone acetylation level in the glutamate transporter promoter region with neural morphology and chromatin immunoprecipitation technique, then explore the effects of HDACs inhibitors on the cognitive function and synapse plasticity using the animal behavior tests and nerve electrophysiological experiments. Finally in vitro and in vivo experiments we explore the mechanisms of histone acetylation regulating the expression of glutamate transporters. This study hopes to elucidate the mechanism of cognitive impairment happening after SAH in the perspective of epigenetics, and provide new strategies for clinical intervention.

星形胶质细胞谷氨酸转运体表达下调是蛛网膜下腔出血（SAH）后神经损伤和认知障碍发生的重要机制。前期我们在大鼠SAH模型上发现海马区星形胶质细胞中组蛋白去乙酰化酶（HDACs）表达增高、组蛋白乙酰化水平降低、谷氨酸转运体表达下调，三者呈密切时程相关性，并且上调谷氨酸转运体表达可以显著改善SAH后动物认知障碍。结合他人研究，我们推测SAH后星形胶质细胞通过组蛋白乙酰化调节谷氨酸转运体的表达，进而参与神经认知障碍的发生。本课题拟在前期工作基础上，利用神经形态学和染色质免疫共沉淀技术观察SAH后谷氨酸转运体启动子区组蛋白乙酰化水平，进而运用动物行为学和神经电生理技术探讨HDACs抑制剂对神经认知功能和突触可塑性的影响，最后结合离体和在体实验探索组蛋白乙酰化调节谷氨酸转运体表达的分子机制。本研究希望能够从表观遗传学角度阐明SAH后神经认知障碍发生的机制，并为临床早期干预提供新策略。

蛛网膜下腔出血（SAH）一种临床严重的急性出血性脑血管病，具有发病率高（5-7%）、死亡率高（60%以上）和致残率高的特点。存活患者中50%以上都会出现显著的远期神经功能障碍的后遗症，主要表现为学习记忆能力的下降和记忆的丢失，严重影响患者的生存质量。目前对SAH后认知障碍发生的机理尚不明确，临床上亦缺少相应的干预和治疗策略。本课题基于前期围绕SAH继发神经功能障碍的基础研究和相关文献报道，设想星形胶质细胞功能异常在SAH后认知功能障碍发生中发挥关键作用，并通过组蛋白乙酰化的表观机制调控兴奋性神经递质转运蛋白GLT1的表达，调节神经元电生理活性及神经环路功能，最终影响认知功能。基于此，我们研究证实在小鼠SAH模型发现海马区星形胶质细胞中组蛋白去乙酰化酶HDAC2表达增高、组蛋白乙酰化水平降低、谷氨酸转运体GLT-1表达下调，三者呈密切时程相关性。特异性抑制HDAC2上调SAH后星形胶质细胞GLT-1的表达，增强突触可塑性以及改善动物学习记忆障碍。进一步明确了HDAC2调控GLT-1的机制是影响NF-κB与GLT-1启动子区的结合而下调了GLT-1的mRNA转录。基于以上研究发现，我们初步明确谷氨酸转运体表达改变在 SAH 后神经认知障碍发生的中的作用，阐明表观遗传参与调节SAH 后谷氨酸转运体表达的机制，为临床干预 SAH 等脑血管病继发的神经认知障碍提供新思路和理论依据。