经典和替代激活小胶质细胞中钙池操控钙内流在体作用和机制的研究

There would be great value to elucidate the functional roles of pivotal molecules in microglia， the resident immune cells in the central nervous system (CNS), during the development of CNS diseases. Store operated calcium entry (SOCE) is a main signaling pathway to control calcium signaling in most cell types. Our preliminary study has proved that SOCE exists in microglia and contributes to receptor activated calcium signaling in microglia, however, we still know little about the in vivo function of SOCE in microglia cells activated by CNS disease models. We propose that SOCE plays essential roles in classically and alternatively activated microglia cells by controlling microglial proliferation, phagocytosis, migration and cytokine production. In this study, we will use Cre-Loxp system to selectively ablate STIM1 molecules in microglia to abolish SOCE pathway, to study the functional roles of SOCE in classically activated microglia cells by LPS induced neuroinflammation and alternatively activated ones during early phase in brain ischemia. Our study will provide valuable information to develop activators or inhibitors of SOCE pathway to treat neurodegenerative diseases and brain ischemia .

小胶质细胞作为中枢神经系统内的免疫细胞，阐述及探明其关键分子在神经系统疾病发生发展过程中的作用具有重大的基础及临床意义。钙池操控钙内流（SOCE）是调控细胞钙信号的重要分子通路。我们前期研究证实了SOCE在成年动物小胶质细胞的存在并且调节受体激活的钙信号，但我们对于在体水平上SOCE在疾病模型中激活小胶质细胞中的功能以及其发挥功能的机制则不甚了解。我们提出SOCE通过调控小胶质细胞的增殖、胞吞、迁移以及细胞因子分泌，是经典和替代激活小胶质细胞发挥作用所依赖的重要分子通路。在此项目中，我们利用Cre-Loxp系统选择性敲除小胶质细胞SOCE通路中的关键分子STIM1，从而在在体水平上研究SOCE是否在细菌脂多糖诱导神经炎症模型中经典激活以及脑缺血模型病程早期替代激活的小胶质细胞中发挥功能并阐明其作用机制。此研究将为以SOCE通路关键分子为靶点开发针对神经退行性疾病和缺血型中风的药物提供指导。

虽然钙信号在离体培养、脑片以及在体小胶质细胞中都能够观察到，但是对于他们的生理和病理学意义仍然不清楚。在本研究中，我们阐述通过受体激活的钙信号对小胶质细胞的监控活动以及胞吞活性的影响。嘧啶和腺苷类核苷酸在C8-B4小胶质细胞引起不同动态特征的钙信号。尿苷二磷酸(uridine diphosphates , UDP)和尿苷三磷酸(uridine diphosphates,UTP)在引起内质网的钙库释放之后，还引起了一个长时程由钙池操控钙内流(calcium store operated calcium entry, SOCE)所贡献的钙信号。腺苷三磷酸(adenosine nucleotide，ATP)引起了主要由钙库释放所贡献的钙信号。药理学实验建议UDP 和UTP 激活P2Y6受体，而ATP主要激活P2Y12受体引起钙信号。UDP和ATP所引起的钙信号差异也反应到了他们对于小胶质细胞监控活动的差异。UDP通过引起SOCE，抑制由F-肌动蛋白所操控的背侧褶裥活动，而ATP则没有影响。UDP对于监控活动的影响则进一步造成了其对于小胶质细胞胞吞活性的抑制。在脑片中，UDP和 UTP可以引起长时程钙信号，但是没有SCOE参与其中。同时，UDP和UTP可以引起小胶质细胞终末细小分支的回收，从而降低细胞的监控活动。综上，小胶质细胞中长时程钙信号可以抑制小胶细胞的监控活动，从而降低小胶质细胞的胞吞活性。我们在关于SOCE通路在神经系统疾病中功能的研究中发现，在预制原纤维扩散帕金森病模型中，通过 RNA测序可见黒质部分小胶质细胞的STIM2表达水平显著增高，所以我们正在利用Cx3cr1CreERT::STIM2 fl/fl小鼠对于SOCE通路中STIM2分子在PD中的作用开展研究。