次声激活小胶质细胞抑制成年大鼠海马神经发生的研究

次声是一种低频噪音,广泛存在于生活和生产环境中。长时间次声作用可造成动物学习记忆能力的明显下降，而学习记忆与海马齿状回神经干细胞(NSC)的不断更新密切相关。本课题组研究发现：次声可抑制大鼠海马NSC神经发生，表现为新生神经元数目明显减少；同时观察到次声可激活大鼠脑内和培养的小胶质细胞(MC),使其释放的炎性细胞因子水平明显增高。那么,这种由MC介导的炎性反应是否为次声抑制海马NSC神经发生,进而导致学习记忆能力下降的主要原因呢?为此,本项目拟利用免疫组织化学、液相芯片等技术,在体观察次声作用后海马区NSC神经发生、MC活化及多种炎性细胞因子表达的变化；利用米诺环素抑制MC功能后,观察次声对海马神经发生及动物学习记忆能力的影响；次声作用离体培养MC后,观察其条件上清液对培养NSC增殖、分化及存活的影响，最终鉴定出抑制NSC神经发生的炎性细胞因子,为次声脑损伤机制和医学防护提供新的思路和方法

次声是一种低频噪音，广泛存在于生活和生产环境中。长时间次声作用可造成动物学习记忆能力的明显下降，而学习记忆与海马神经干细胞（NSC）的不断更新密切相关。我们前期发现：次声可抑制大鼠海马NSC神经发生并可激活脑内和培养的小胶质细胞（MC）与星形胶质细胞（AS）。那么，胶质细胞是否是次声抑制NSC神经发生，导致学习记忆能力下降的重要原因呢？为此，本项目在国家自然科学基金（No. 31170801）资助下开展了以下工作：（1）暴露次声后，大鼠海马NSC神经发生、胶质细胞活化及炎性细胞因子表达的变化；（2）观察抑制胶质细胞后，次声对海马神经发生及动物学习记忆能力的影响；（3）培养胶质细胞暴露次声后，其条件培养上清液对培养NSC增殖、分化及存活的影响；（4）探索次声活化胶质细胞的可能分子机制。. 利用我校自主研发的中等强度（声压级90dB、频率16Hz）次声压力舱系统进行研究，取得了以下重要结果：成年大鼠或培养细胞暴露次声后，（1）大鼠学习、记忆能力明显下降；（2）大鼠海马齿状回区NSC增殖降低、新生神经元数目减少，但不影响NSC向神经元和AS分化；（3）成年大鼠海马齿状回区的MC和AS明显活化，抑制这两种细胞的活化可改善次声诱导降低的神经发生；（4）次声暴露可活化MC和AS，其培养上清可降低NSC的存活和增殖，但不影响其分化；（5）培养上清可检测出高水平的IL-1β和TNF-α，抵消TNF-α和IL-1β作用后可缓解次声抑制的NSC增殖；（6）次声暴露可激活胶质细胞的炎症相关转录因子NF-κB，表现为p65亚基的核转位显著增加，这可能是引起IL-1β和TNF-α表达增加，进而抑制神经发生的重要原因；（7）次声暴露后，AS上膜机械敏感通道TRPV4表达明显增加，并增加胞内Ca2+内流，后者是激活NF-κB的重要因素之一；（8）抑制或激活TRPV4可减弱或增强Ca2+内流。. 基于以上结果，我们提出次声抑制神经发生的可能机制为：次声激动胶质细胞的TRPV4通道，造成Ca2+内流激活NF-κB，通过增加IL-1β和TNF-α表达从而抑制NSC的增殖。因此证明，TRPV4是将次声波物理信号转化为细胞内生物信号的关键分子。综上所述，我们完成了本项目所有工作计划，揭示了次声造成动物学习记忆能力显下降的关键分子机制，为次声的医学防护提供了分子靶点。