谷氨酸引起星形胶质细胞和神经细胞ATP释放的机制及其在脑缺血再灌注神经损伤中的作用

As signal transmitters, glutamate and ATP play important roles in central nervous system. In cases such as ischemia reperfusion, astroyctes and neurons may release excessive glutamate into the extracellular spaces via different pathways. Our previous studies demonstrated: in hypotonicity or ischemia condition, astrocytes mainly release glutamate through maxi-anion channel and VSOR chloride channel; and maxi-anion channel is the main pathway for ATP release from astrocytes in oxygen-glucose deprivation condition. Glutamate and ATP function and affect mutually in the process of ischemia reperfusion and its development.We degign using cultured cell systems and ischemia reperfusion rat model to explore in detail the pathways for ATP release from astrocytes and neurons on the effects of different concentration of glutamate. And further study in ischemia reperfusion rat model by pharmacological intervention of glutamate-induced ATP release pathways and ATP receptors to explore effective methods to protect the nervous function during and after ischemia reperfusion process.

谷氨酸和ATP作为信号递质在神经系统的功能活动中起着重要的作用。在诸如脑缺血再灌注等情况下，星形胶质细胞和神经细胞均可通过不同的途径向细胞外液中释放过多谷氨酸和ATP。我们的研究证明在低渗和缺血条件下，星形胶质细胞主要通过大阴离子通道和VSOR氯离子通道释放谷氨酸；同时大阴离子通道在低渗和缺氧缺糖条件下是星形胶质细胞释放ATP的主要途径。谷氨酸和ATP在脑缺血再灌注发展过程中的作用是相辅相成的，为了阐明谷氨酸对ATP释放及ATP信号途径的作用，我们设计利用培养的细胞体系和急性分离的大鼠海马切片及整体大鼠，通过电生理，分子生物学，药理学和免疫组化等方法详细探讨在细胞外液高谷氨酸刺激下星形胶质细胞和神经细胞释放ATP的途径，并在缺血再灌注大鼠模型中通过相应药理干预，寻求调控谷氨酸引起的ATP释放和ATP受体的有效方法，为减少该条件下神经功能损伤开辟新途径。

星形胶质细胞在中枢神经系统中有着许多积极的作用，和神经细胞互相沟通，维持神经系统的正常功能。在特定的条件下星形胶质细胞和神经细胞很可能由于过度释放谷氨酸和消耗或丢失ATP，而使细胞的正常功能受到影响，导致一系列神经系统功能异常，甚或细胞损伤和死亡。本研究的相关结果表明：1）谷氨酸能够引起星形胶质细胞释放ATP，大阴离子通道是谷氨酸诱导的星形胶质细胞释放ATP的重要途径，通过抑制谷氨酸诱导的ATP的释放能够减少对星形胶质细胞的损害。2）神经元细胞在谷氨酸的作用下也有明显的ATP释放。ATP的释放可以对神经元产生损伤作用，通过减少ATP及腺苷对其相关受体的作用能够减轻神经元的细胞损伤。3）通过脑透析和脑缺氧再灌注综合模型，在体谷氨酸引起ATP释放的相关研究。结论：①脑缺血再灌注过程中，Wnt/β-catenin信号通路的激活对脑组织具有保护作用；②右美托咪定对脑缺血再灌注的保护作用可能与Wnt/β-catenin信号通路的激活有关；③在脑缺血再灌注过程中PI3K/AKT信号通路的活性对Wnt/β-catenin信号通路具有调节作用。4)异氟烷诱导的新生鼠神经功能损伤与海马区NR2A和EAAT1的表达增加及NR2B表达的减少有关。右美托咪定通过调节NR2A，EAAT1和NR2B的表达而产生神经保护作用。5)右美托咪定可以通过上调BDNF和p-ERK及下调proBDNF和PJNK 产生神经保护作用。. 以上结果均是围绕神经损伤过程中与谷氨酸和ATP相关的可以影响损伤程度所进行的研究所获得的结果，各自从不同的角度提供了在一些复杂条件下减少神经的可能方法，具有一定的实际应用指导意义。