“胶质细胞－神经元”间线粒体转移：艾灸改善脑老化能量代谢新机制

Improving the brain energy supply is an important mechanism of moxibustion to delay brain aging. Previous studies have confirmed that protection of neuronal mitochondria is the core mechanism of moxibustion to improve brain energy, but the mechanism remains unclear. One of recent breakthough research showed that mitochondria can transfer from astrocytes to neurons, which provides new energy reserves to neuron. Based on this, we proposed the hypothesis that "the neural protection role of moxibustion may due to its role of helping the mitochondrial transfering from astrocytes to neurons, which may one of the important mechansim that moxibustion delay brain aging".To evaluate that, we would use Glial cell tracing, confocal imaging systems and other research methods. The transfer of mitochondrial and improvement of brain energy metabolism would be studied by moxibustion "Baihui" and "Yongquan" in SAMP8 mice. And combined with the mechanism of CD38-cADPR-calcium as core pathway in this transfer, the effect of moxibustion on the signal pathway would be evaluated. Thus, we would clarify whether the transfer of mitochondrial results into enhance brain energy metabolism. So we could get some knowledge of brain age delay and nerve rehabilitation in moxibustion treatment.

改善脑能量供给是艾灸延缓脑老化的重要机制。本研究团队前期大量的研究证实,线粒体保护是艾灸改善脑能量代谢的关键机制。但是,艾灸如何保护神经元线粒体？机制尚不清楚。新近有关神经元线粒体修复的突破性研究显示,星形胶质细胞线粒体向神经元转移,为神经元线粒体提供了新的储备。基于此,本课题提出“促进‘星形胶质细胞－神经元'间线粒体转移是艾灸改善脑能量代谢,延缓脑老化的重要机制”假说,将整合胶质细胞示踪、Confocal成像系统等多学科研究方法,结合线粒体转移的关键信号通路CD38-cADPR-calcium,研究艾灸“百会”、“涌泉”穴促进SAMP8小鼠线粒体转移,改善神经元能量代谢的作用,以及艾灸对线粒体转移关键信号通路的影响。以期明确艾灸是否通过促进 “胶质细胞-神经元”间线粒体转移改善脑能量代谢,进而明确艾灸延缓脑老化的部分机制,为艾灸促进神经康复提供新的科学依据。

本课题是在前期已知针灸可提高脑老化鼠学习记忆能力，可改善突触可塑性，促进神经干细胞的新生等基础上进行的研究。本课题以APP/PS1小鼠作为脑老化鼠的载体，艾灸“百会”、“涌泉”穴进行治疗。行为学结果显示艾灸可改善脑老化鼠的学习记忆和空间记忆能力，形态学结果提示艾灸可减轻脑老化鼠海马和皮层Aβ和Tau蛋白的沉积。艾灸可增加神经元的存活，改善神经元线粒体的膜转位功能和MICOS复合体。提示艾灸对脑老化鼠神经元的能量代谢具有保护作用。艾灸可激活脑老化鼠星形胶质细胞，并增加CD38的表达，提示星形胶质细胞CD38可能是艾灸治疗脑老化的信号机制。研究还发现电针“百会”穴可激活海马区小胶质细胞和星形胶质细胞，可促进小胶质细胞向M2型极化。促进胶质细胞表达抗炎因子IL-10和IL－4，抑制致炎因子IL-1β、TNF-α和IL-6的表达，可能是通过抑制NF-κB信号通路和启动Stat6信号通路实现抗炎效应。艾灸的局部启动效应研究结果提示艾灸对穴位局部的形态结构和炎性因子的生成有影响。另一针灸治疗非中枢性疾病的研究中发现中枢的胶质细胞的激活和能量代谢的改变参与到了针灸治疗疾病的过程。体外细胞实验结果发现，胶质细胞之间，及胶质细胞与干细胞间有互作。在对胶质细胞间互作的研究发现老化病理产物可影响小胶质细胞的极化，而不同极化状态的小胶质细胞可影响星形胶质细胞的炎性反应。综上研究结果，证实了艾灸对脑老化鼠的治疗效应，在艾灸防治脑老化的过程中，神经元和胶质细胞都是艾灸的作用细胞，艾灸对神经元的能量代谢具有改善作用，从而实现促进神经元存活和正常功能，减轻脑老化病理产物的沉积，以实现促进学习记忆能力的防治效果。本研究揭示了脑老化病理产物可影响小胶质细胞的极化及小胶质细胞与星形胶质细胞的交互，结合针灸可影响胶质细胞的炎性反应，提示针灸的整体效应，可能会影响到胶质细胞间的互作。这些研究结果为研究针灸的效应机制提供了基础和思路。为艾灸促进神经康复提供了新的理论依据和研究思路。