针刺促海马神经元可塑性的星形胶质细胞-神经元能量交互调控机制研究

Neurological rehabilitation is one of the advantages of acupuncture. Our previous study confirmed that promoting neuronal plasticity is an important foundation for neurological rehabilitation by acupuncture, and the normal brain energy metabolism of neurons play a key role in neural function, but the mechanism is unclear. The latest studies have shown that the interaction with lactate between astrocytes (AS) and neuronal enhanced synaptic plasticity.Our research result told that acupuncture can affect the body's lactate levels.So,we think that whether acupuncture promote neural plasticity by affecting the lactate shuttle between AS and neuron ? What is the mechanism? For this research,which is based on preliminary studies,and under the guidance of the theory of Chinese medicine and acupuncture ,we will employ many technologies,including neural behavior, neural electrophysiology,immunohistochemistry,insitu hybridization,western blot, real- time PCR and so on ,to detect the key link of lactate production, transfer and use. Meanwhile,we will use the blocking technology for our research based on the chain system "AS glycogenolysis - lactate production - MCT4 transport lactate to extracellular - MCT2 transfer lactate into the neurons - the use of lactate,and ATP generation - neuronal Plasticity - LTP enhancement and learning and memory improvement", which will provide experimental basis for the study of neurology and rehabilitation role fo the treatment of acupuncture.

神经康复是针灸的优势所在。我们前期研究已初步证实，促神经元可塑性是针灸实现神经康复的重要基础，而正常脑能量代谢是神经元发挥可塑性功能的关键，但其具体机制尚不明了。最新研究显示，星形胶质细胞（AS）与神经元进行能量交互，为可塑性的发挥提供能量底物乳酸。预研究显示，针刺能影响机体乳酸水平，那么针灸是否通过影响AS-神经元的乳酸交互促进可塑性呢？其机制是什么？本课题基于前期研究，在中医针灸理论指导下，以脑老化SAMP8小鼠模型为研究对象，运用神经行为学、神经电生理学及分子生物学等研究技术，从乳酸生成、转运、利用这一关键环节入手，结合阻断手段，围绕"AS糖原分解-乳酸生成-MCT4转运胞外-MCT2转入神经元胞内-乳酸利用，ATP生成-神经元可塑性-LTP增强和学习记忆能改善"链条效应进行系统研究，为深入揭示针灸对神经元可塑性的影响机制提供实验依据，为研究针灸的神经康复作用提供新的切入点。

大量的针灸临床实践和实验研究显示，针灸疗法对神经退行性病变疾病的治疗具有重要优势。以自然老化、脑老化、老年痴呆、帕金森、脑缺血等模型为载体的研究表明，针灸对神经退行性病变的治疗与其有效促进神经可塑性密切相关，并初步形成了 “针灸-神经元可塑性-神经康复”共识，基本明确了“促进神经元突触可塑性的发挥是针刺实现神经康复的重要途径”，但其机制仍未完全阐明。能量是机体实现功能的基础，充足的能量供给和维持则是有效功能实现的重要保障。越来越多的研究证实能量对神经元突触和功能具有决定性意义，能量代谢在脑老化、老年痴呆等疾病的病理变化中具有重要地位，其中星形胶质细胞以“乳酸穿梭”途径为神经元提供能量底物，对神经元可塑性和学习记忆能力具有重要的调控作用。我们的前期的代谢组学研究结果表明，针刺对机体乳酸水平有影响，基于该认识，我们认为促进星形胶质细胞-神经元能量交互可能是针灸促进促海马神经元可塑性的重要机制，并以此为切入点，开展相应的研究。.本项目以雄性8月龄SAMP8为研究对象，选取“百会”、“涌泉”进行针刺治疗，1次/d，20min/次，5d为一个疗程，疗程间休息2天，共治疗8疗程。采用Morris水迷宫检测学习记忆能力，透射电镜和在体LTP记录评价海马神经元突触结构可塑性和功能可塑性；在体脑微透析联合ISCUS检测技术，检测脑部海马区乳酸、葡萄糖等能量底物含量，运用蛋白免疫印迹法（WB）、免疫组化、检测海马葡萄糖转运体3（GLUT3）、单羧酸转运体2 （MCT2）、单羧酸转运体4（MCT4）总表达量及亚区含量、AMPA受体、CREB含量变化。研究显示，表明针刺能有效的改善SAMP8学习记忆能力，该效应的产生可能机制是：针刺促进海马区星形胶质细胞向神经元能量传送能量，维持神经元能量需求，增强海马区CREB 和AMPA受体亚基GluR2表达，从而增加神经元突触后致密带（PSD）厚度、减小突触间隙宽度，进而增加突触信息传递效能， 实现改善学习记忆能力的目的。同时，为了验证针刺维持能量供给促进神经可塑性介导神经康复存在普适性，我们还采用脑缺血再灌注损伤模型进行了相应的研究，结果显示，针刺可能通过诱导去乙酰化酶HDAC6和H3K4Me2表达，调控MCT2和MCT4的表达，介导脑缺血再灌注损伤的保护，为针刺促进脑内能量供给维持介导脑保护假说提供有力支撑。