磷脂酶D在脑卒中后反应性星形胶质细胞增殖和分泌中的作用及其机制研究

After ischemia, the astrocytes play important roles in neural repair and circuit reconstruction by astrocyte activation、proliferation and secretion, However, relatively little is known about the mechanism. Phospholipase D (PLD) catalyzes the hydrolysis of phosphatidylcholine (PC) to generate phosphatidic acid (PA) and choline. Our recent publication showed that the protein levels of PLD1are much higher in astrocytes than in neurons. In this proposal, by using lipid mass spectrometry、flow cytometry and techniques of molecular biology and so on, we aim to study the roles of reactive astrocyte PLD and its lipids in functional recovery both in vitro and in vivo by primary culture and astrocyte specific PLD knockout mice. Our strategy is to promote early proliferation for preventing the inflammation and eliminate glial scar formation. We use FIPI to inhibit the PLD activity, which FIPI was approved to cure cancer by FDA but was a gap to cure cerebral ischemia. In addition, our primary data showed FIPI was helpful for functional recovery. In sum, the results from the proposed research may provide new strategies and targets for the treatment of cerebral ischemia.

卒中发生后，星形胶质细胞激活、增殖并通过分泌一系列因子在神经功能恢复和神经环路重建中发挥及其重要的作用，但是其增殖的机制和分泌的物质还知之甚少。磷脂酶D (PLD) 催化磷脂酰胆碱水解成磷脂酸 (PA) 和胆碱。 前期工作表明， PLD1在星形胶质细胞的表达水平要远高于其在神经元内的表达水平。在本标书中，我们将利用脂类质谱、流式细胞术和分子生物学等技术从体外（原代培养）和在体（星形胶质细胞特异性PLD基因敲除小鼠）水平上系统研究反应性星形胶质细胞PLD及其产物脂类产物在神经修复中的作用，策略是促进早期的增殖有利于限制炎症扩散，限制晚期的增殖即减轻胶质瘢痕的生成。本项目中使用的PLD抑制剂FIPI是FDA批准的抗肿瘤新药但尚无在脑血管病中的相关应用,前期结果提示FIPI有利于卒中晚期神经恢复，所以本项目有望为脑缺血后促进神经再生与修复提供新的治疗靶点和新的治疗药物。

缺血性脑卒中发生后，在微环境炎症因子的刺激下，处于静止期的星形胶质细胞激活成为反应性星形胶质细胞（Reactive astrocytes），随后反应性星形胶质细胞的迅速增殖，增殖过程也称之为反应性胶质增生（reactive astrogliosis），晚期过度增殖形成胶质瘢痕（glial scar），反应性胶质增生和胶质瘢痕的形成是脑缺血后最主要的病理生理学特征之一，在限制脑缺血后炎症的扩散、缺血后神经功能的修复与重建中发挥及其重要的作用，同时后期形成的胶质瘢痕严重影响了神经功能的恢复。通过研究反应性星形胶质细胞在脑缺血后增殖机制与在神经功能修复与重建中的作用，有望为脑缺血后促进神经再生与修复提供新的治疗靶点。. 在本项目中，我们将利用脂类质谱、流式细胞术和分子生物学等技术从体外（原代培养）和在体（星形胶质细胞特异性PLD1基因敲除小鼠）水平上系统的研究反应性星形胶质细胞PLD1及其产物脂类产物在神经修复中的作用，促进早期的增殖有利于限制炎症扩散，限制晚期的增殖即减轻胶质瘢痕的生成。我们明确了缺血性脑卒中发生后反应性星形胶质细胞增殖的规律，认为缺血性脑卒中发生后第7天是反应性星形胶质细胞向瘢痕性星形胶质细胞转变的主要时间点，我们第7天给予PLD1抑制剂FIPI或者条件性敲除星形胶质细胞内PLD1的表达后可以发现明显抑制星形胶质细胞的增殖从而明显促进缺血性脑卒中发生后神经功能的恢复，通过脂类质谱我们明确PLD1可以促进星形胶质细胞内游离脂肪酸、甘油二酯和甘油三酯的沉积。. 总之，本项目明确证实了通过抑制PLD1的表达进而减少星形胶质细胞内游离脂肪酸、甘油二酯和甘油三酯的沉积从而抑制星形胶质细胞的增殖促进神经功能的恢复，本项目进一步阐明了缺血性脑卒中发生后星形胶质细胞增殖的机制为缺血性脑卒中的治疗提供扎实的理论基础。本项目中使用的PLD抑制剂FIPI是FDA批准的抗肿瘤新药但尚无在脑血管病中的相关应用,前期结果提示FIPI有利于卒中晚期神经恢复，所以本项目有望为脑缺血后促进神经再生与修复提供新的治疗靶点和新的治疗药物。