基于LINCS网络集成式公共数据库研究针刺对海马突触可塑性的影响及“细胞应激”相关机制

Synaptic plasticity is Is a key part of the process of hippocampal memory and is vital to the basic functions of neurons. "Yi qi tiao xue, fu ben pei yuan" acupuncture treatment showed good clinical efficacy in Alzheimer's disease (AD) clinical, but the Biological mechanism is not clear. Based on research of the early results of thistreatment, We speculate that the most critical neurobiological basis of acupuncture treatment for AD, is on hippocampal neurons regulate synaptic plasticity. This study intends to use SAMP8 early aging rats as animal model of AD dementia,using liquid chromatography-mass spectrometry proteomics, bioinformatics, electron microscopy, whole-cell patch-clamp and other advanced technologies, We studied acupuncture intervention hippocampal neuronal synaptic plasticity, morphological plasticity and developmental plasticity improvement; using lipid rafts as a platform , we highlight the impact of acupuncture systematically elucidate cellular regulatory mechanisms of plasticity and NMDA receptor-based LTP electrophysiological mechanisms.Research will reveal systematic biological effects of acupuncture on hippocampal synaptic plasticity in neurobiology, to clarify the main neurobiological mechanisms of acupuncture treatment of AD, and Research on the in-depth understanding of acupuncture complex and extensive biological mechanism of action is important, while the study will support the clinical application of acupuncture treatment of AD to provide a strong theoretical basis.

突触可塑性对神经元的基本功能极其重要，是海马记忆过程的关键环节。“益气调血，扶本培元”针法在阿尔茨海默病（AD）临床显示出很好的临床疗效，但是其生物学机制未明。基于此针法的前期基础研究结果，我们提出以下假说：针刺治疗AD的关键机制,是针刺信号激发了神经细胞应激反应，引发了海马神经元突触可塑性的改变。本研究拟用SAMP8早老化痴呆鼠为AD动物模型，采用体视学、液质联用蛋白组学、生物信息学、电镜、全细胞膜片钳等先进技术，研究针刺对海马神经元突触可塑性的影响；以LINCS数据库为平台，以大数据分析手段，基于多种组学数据，系统地阐明“细胞应激”反应在针刺影响突触可塑性过程中的核心作用，阐明细胞应激反应介导突触可塑性改善的分子机制。研究将系统地阐明针刺对海马神经元突触可塑性的神经生物学影响和相关细胞机制，揭示针刺治疗 AD 的细胞生物学内涵。

基于中医理论的针刺疗法，其疗效的特异性，取决于机体对不同针法产生的特异反应模式类型。“三焦”针法，在老年性痴呆临床治疗上能很好地改善阿尔兹海默病（AD）的认知状况，显示出该针法治疗AD有独特疗效，然而其疗效基于于何种机体的特异反应模式，还未有描述。. 本项研究中，我们将以SAMP8小鼠为AD动物模型，以“三焦”针法干预SAMP8小鼠的衰老进程，利用网络集成式公共数据库（LINCS），在基因水平蛋白质组水平进行模式化分析，阐明机体对“益气调血扶本培元”针法治疗AD在细胞水平产生的整体反应模式类型，再用分子生物学手段对该模式的内涵和相关机制进行验证。.研究结果发现，针刺干预明显缩短了SAMP8小鼠在Morris水迷宫测试中的逃避潜伏期时间，表明三焦针法可改善SAMP8小鼠学习记忆能力；针刺不仅能改变SAMP8小鼠神经元突触的形态可塑性和结构可塑性，而且显著提高了神经元的功能可塑性。利用LINCS数据库，我们发现老化过程中SAMP8小鼠海马组织的基因表达模式是一种特殊的细胞内质网应激和线粒体应激混合反应模式；通过LINCS工具分析发现， “三焦”针法能启动海马组织神经元的线粒体应激的基因表达模式，表明SAMP8痴呆小鼠对该针法产生的反应是特殊的线粒体应激反应模式；通过生物信息学工具分析这种线粒体应激反应模式的关键细胞信号机制，发现线粒体增生模块是连接突触可塑性模块和细胞应激反应模块的关键细胞信号途径；从脂筏蛋白质组学平台发现AMPA和GABA受体途径是针刺改善海马神经元突触可塑性的关键信号途径；Western免疫印迹实验结果在脂筏结构中验证了LINCS模式分析的结果，证实了针刺通过活化兴奋性谷氨酸受体向活性突触转运途径和ＣａＭＫⅡ信号转导途径达到改善小鼠突触可塑性的疗效。. 本研究首次尝试从系统生物学的角度，利用LINCS数据库工具探讨了“三焦”针法对AD疗效的整体反应模式类型，揭示了针刺对海马神经突触可塑性的干预作用以及相关的细胞生物学机制，从分子水平、神经细胞学效应的层次，阐明针刺治疗AD的神经生物学基础，为临床上针刺治疗AD提供理论依据和指导。