突触外NMDA受体的下调在神经元缺血耐受性中的作用

中枢神经元表面的NMDA受体可分为突触和突触外两个类群。它们在迟发缺血耐受性中有重要作用。突触NMDA受体的激活促进细胞存活，而突触外NMDA受体介导细胞死亡。我们的前期研究发现，非致死性氧糖剥夺可以迅速下调大脑皮层细胞NMDA受体的表面表达,并伴随缺血耐受性的提高。据此我们假设，下调突触外NMDA受体的表达可能介导早发缺血耐受性。吸入麻醉药异氟醚也可能通过修饰NMDA受体的表面表达而影响缺血耐受性。本项目将①研究离体皮层神经元突触外NMDA受体的表达与早发缺血耐受性的关系，②研究异氟醚对NMDA受体表面表达的影响，并利用在体模型研究异氟醚-NMDA联合预处理与早发缺血耐受性的关系。脑缺血性疾病是围术期患者严重并发症之一。通过下调或修饰突触外NMDA受体可能提高神经元早发缺血耐受性，减轻缺血性神经损伤。因此，本课题的实施将会为预防和改善术后脑缺血性疾病患者的预后提供理论依据和新思路。

NMDA 受体的过度激活而导致的神经细胞死亡是中风的主要原因。我们的课题主要研究氧糖剥夺 (OGD) 和药物预处理对NMDA受体表达的影响以及对细胞的保护作用。为此，我们使用了几个模型来研究氧糖剥夺，NMDA受体和缺血耐受这三者的关系。.离体OGD模型：我们用细胞系U251，原代培养大脑皮层神经元 (<12 div) 研究OGD对NMDA受体，以及细胞凋亡的影响。U251无突触结构，短期原代培养神经元的突触数量有限，因此我们用该系统作为突触外NMDA受体变化的模型。该研究主要是想回答有关突触外NMDA受体的表达与细胞凋亡的关系。.突触NMDA受体激活模型：我们用原代培养大脑皮层神经元 (>14 div) 研究选择性激活突触NMDA受体对NMDA受体表达的影响以及与细胞凋亡的关系。我们发现，激活突触NMDA受体对NR1没有影响，但显著下调NR2A的表达。我们没有发现NR2A的改变与细胞凋亡的任何因果关系。.麻醉药预处理：用吸入和静脉麻醉药处理大鼠，发现具有一定的急性保护作用。但在体(in vivo)研究尚未能够把这种作用与NMDA受体的表达联系到一起。与离体实验相比，这部分实验耗时，变异较大，成本较高，很难取得充分的数据，在一年的计划内难以实现。.简单动物预处理模型：为解决在体大鼠研究遇到的困难，我们利用NIH推荐的一种无脊椎动物水蚤(http://www.nih.gov/science/models/)，研究了药物预处理与缺氧耐受的关系。通过序列比对和聚类分析，我们发现HIF, AMPK和mTOR信号传导途径在整个真核生物内高度保守，说明这种动物用于该研究的合理性。我们用多种药物 (包括麻醉药) 处理动物，观察可能的保护作用。在所观察的药物中，氢离子 (pH 5.5) 和二甲双胍 (2 mM) 提供非常显著的保护作用，这种作用与HIF, AMPK和mTOR信号传导途径有关，未发现与NMDA受体有关。.麻醉药与离子通道的表达：我们想进一步研究麻醉药处理与NMDA受体表达的关系。不过我们将离子通道的范围进行拓展，在水蚤扩增了113个与人类同源的离子通道基因。我们发现麻醉药并没有改变NMDA受体的mRNA水平，但下调另外一种谷氨酸受体海人藻酸受体的基因表达。我们尚未研究缺氧对离子通道基因表达的影响。该研究结果暗示，麻醉药作用于多靶点，有些作用可能会拮抗麻醉药的保护作用。