星形胶质细胞α7nAChR在隔海马胆碱能通路损伤参与慢性癫痫学习记忆障碍中的作用

Cognitive deficit is one of the major comorbidities of epilepsy. The septohippocampal cholinergic pathway plays an important role in modulating memory through the astrocyte α7 nicotinic acetylcholine receptor (α7nAChR). In previous work, our group found that memory impairment of chronic epilepsy was associated with septohippocampal cholinergic pathway damage, but the mechanism of the involvement of the septohippocampal cholinergic pathway damage in memory impairment of chronic epilepsy remains to be explored. This project proposes the hypothesis that decreased stimulation of N-methyl-D-aspartic acid receptor (NMDAR) caused by astrocyte α7nAChR hypofunction is involved in the septohippocampal cholinergic pathway damage in learning and memory deficits of chronic epilepsy. This project intends to detect the changes of hippocampal astrocyte α7nAChR, astrocyte intracellular calcium signal, D-serine level and NMDAR-dependent synaptic plasticity and analyze their relationship with learning and memory deficit in epileptic rats, and to observe the effect of modulating α7nAChR and D-serine on NMDAR-dependent synaptic plasticity and learning and memory deficit through behavioral, molecular biology, calcium imaging, electrophysiology and other techniques, in order to lay the foundation for further exploration of novel targeted intervention.

认知功能障碍是癫痫主要的共患病之一。隔海马胆碱能通路通过星形胶质细胞α7烟碱型乙酰胆碱受体(α7nAChR)途径在记忆的调控中起到重要作用。本课题组前期发现慢性癫痫存在隔海马胆碱能通路损伤且与记忆障碍有相关性，但隔海马胆碱能通路损伤通过什么机制参与慢性癫痫记忆障碍尚有待阐明。本项目提出星形胶质细胞α7nAChR功能下降导致N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDAR）活化障碍可能是隔海马胆碱能通路损伤参与慢性癫痫学习记忆障碍的机制的研究假设。我们将通过行为学、分子生物学、钙成像、电生理学等技术，检测癫痫大鼠海马星形胶质细胞α7nAChR、星形胶质细胞内钙信号、D-丝氨酸水平及NNMDAR依赖的突触可塑性的改变，分析其与学习记忆障碍的相关性，并观察调控α7nAChR及D-丝氨酸对NMDAR依赖的突触可塑性及学习记忆障碍的影响，为进一步探索新的干预措施奠定基础。

目的：认知功能障碍是癫痫主要的共患病之一，严重影响患者的生活质量。我们前期研究表明，慢性癫痫存在海马胆碱能通路损伤且与记忆障碍有相关性，但其具体机制尚不明确。本研究旨在揭示星形胶质细胞α7烟碱型乙酰胆碱受体（α7nAChR）在海马胆碱能通路对记忆调控中起到的重要作用。..方法：制备慢性癫痫小鼠模型并评估行为学，通过免疫荧光染色、钙成像、微透析等技术，检测海马CA1区、CA3区及DG区神经元核蛋白（NeuN）、胶质纤维酸性蛋白（GFAP）及囊泡乙酰胆碱转运体（VAChT）的表达，观察给予选择性α7nAChR激动剂后行为学的变化，检测海马星形胶质细胞内钙信号、海马细胞外液D-丝氨酸水平的改变，并分析其与学习记忆障碍的相关性。..结果：我们发现慢性癫痫小鼠存在神经元丢失及星形胶质细胞增生、胆碱能神经元标记物表达减低，结合海马细胞外液乙酰胆碱（ACh）含量下降（初步结果），明确海马胆碱能通路受损与慢性癫痫所致认知障碍相关；给予选择性α7nAChR激动剂PNU-282987后再次评估行为学，发现慢性癫痫小鼠的学习记忆障碍有所恢复；进一步地，我们发现慢性癫痫小鼠海马星形胶质细胞内钙信号减弱、海马细胞外液D-丝氨酸水平降低（初步结果），正向调控α7nAChR后钙信号增强、D-丝氨酸水平升高（初步结果），提示此通路为α7nAChR参与海马胆碱能通路损伤所致慢性癫痫学习记忆障碍的可能机制。..结论：本实验旨在研究星形胶质细胞α7nAChR在海马胆碱能通路损伤参与慢性癫痫学习记忆障碍中的作用，为认识癫痫相关认知功能障碍的发病机制并探索新的干预措施奠定基础。