星形胶质细胞自身NMDA受体通过调节NGF影响Aβ海马神经元毒性的机理

Many researches have indicated that β-amyloid (Aβ) induces hippocampal neurotoxicity mainly through neuronal NMDA receptors (NMDARs), but the effects of astrocytic NMDARs on Aβ neurotoxicity are still rarely reported. Our recent original research found that astrocytic NMDAR could protect early hippocampal synaptic dysfunction induced by Aβ, and confirmed that nerve growth factor (NGF) mainly produced by astrocytes, could be an important mediator of the synaptoprotective effects of astrocytic NMDAR activation, while the related mechanisms are still unknown. Therefore, we hypothesize that astrocytic NMDAR affects Aβ neurotoxicity by regulating the synthesis, release, or maturation of NGF. Our present study will verify the above hypothesis, using the techniques of regulation of gene expression, electron microscope, calcium imaging and immunofluorescence etc. In different time windows of Aβ neurotoxicity in vivo and in vitro, we will explore the roles of different NMDAR subunits in astrocytes involved in Aβ neurotoxicity through regulating NGF, and investigate astrocytes' own related signaling after activation. Our present study will unravel the mechanisms of astrocytic NMDAR subunits involved in Aβ-induced neurodegenerative disease, and will enrich the associated research data. This study will provide new ideas and reliable theoretical basis for the prevention and early therapy of neurodegenerative diseases.

以往研究表明，β-淀粉样蛋白（Aβ）对海马的神经毒性作用主要通过神经元的NMDA受体介导实现，但星形胶质细胞（星胶）自身NMDA受体在Aβ神经毒性作用机理方面的研究鲜有报道。我们近期原创性研究发现，星胶自身NMDA受体参与缓解Aβ早期海马神经元毒性，并证实主要源自星胶的神经生长因子NGF为星胶NMDA受体缓解Aβ早期毒性的重要介导因子，但具体机理尚不清楚。综合国内外最新进展，我们提出假说：星胶自身NMDA受体可通过调节NGF的合成、分泌或成熟过程来影响Aβ海马神经元毒性作用。本项目将应用基因表达调控、电镜、钙成像、免疫荧光等技术，在动物与细胞水平，针对Aβ毒性作用的不同时间窗验证该假说，并对星胶自身NMDA受体不同亚单位调节NGF的分子机制进行探讨，从而填补星胶自身NMDA受体及其不同亚单位在Aβ相关神经退行性疾病中发病机理的研究不足，为该类疾病在不同病程的干预治疗提供新思路与理论依据。

甲基-D-天（门）冬氨酸受体（NMDA受体）为一种重要的离子型谷氨酸受体，大量报道已证实其对Aβ神经元毒性起着重要的介导作用。以往研究者主要关注NMDA受体在神经元中的表达及作用，但近年来的研究发现NMDA受体在星形胶质细胞（星胶）中也有表达。我们之前的研究也已证实，激活星胶自身NMDA受体可以有效缓解Aβ早期的海马神经元毒性，且主要源自星胶的β-NGF可能是此保护作用的重要介导因子之一。本研究深入探讨了Aβ毒性作用早期星胶NMDA受体如何通过影响NGF生成、分泌和成熟过程而发挥对神经元保护作用的详细机制。. 离体实验部分在新生大鼠海马原代细胞培养体系中进行。结果显示NMDA激活星胶自身NMDA受体可以增加Aβ引起的星胶中β-NGF生成及分泌的增多，同时可缓解Aβ导致的神经元突触蛋白PSD-95和synaptophysin减少的毒性；且星胶中β-NGF生成的增多与NF-κB的激活密切相关；同时星胶自身NMDA受体的激活可以显著加强Aβ引起的星胶中与NGF共定位的囊泡蛋白VAMP3及蛋白转化酶Furin（其可以促进proNGF向成熟NGF转化）的表达增加。. 在体实验部分，我们通过海马脑区AAV特异性敲减了星胶GluN2A亚单位，再进行Aβ侧脑室注射，结果显示：敲减海马星胶GluN2A，行为学检测示大鼠存在空间记忆能力下降。海马星胶GluN2A特异性敲减加Aβ注射组大鼠，在行为学检测中，则显示比单纯Aβ注射组更加严重的记忆认知能力障碍。进一步的免疫荧光、Western Blot及透射电镜结果显示海马星胶GluN2A特异性敲减+Aβ注射组出现较单纯Aβ注射组更为显著的突触结构损害。通过检测影响NGF生成、成熟和分泌的相关指标发现，单纯Aβ注射可引起海马NGF生成显著增加，而GluN2A特异性敲减（GluN2A特异性敲减+Aβ注射组）则可显著抑制这种增加，并影响前体蛋白转化酶Furin、囊泡相关蛋白VAMP3及SNAP23的表达，从而揭示星胶GluN2A可通过影响NGF的生成、成熟、囊泡运输和分泌过程，影响Aβ诱导的NGF增加，发挥神经保护作用。. 本研究可为Aβ毒性作用早期星形胶质细胞-神经元间信息交流提供有价值的理论数据，并可为阿尔茨海默病的早期治疗提供新思路。