小胶质细胞介导的突触修剪在未成熟脑惊厥性脑损伤中的作用及机制

Seizure is one of the most common critical diseases of the nervous system in children with higher incidence of seizure-induced brain damage than adult. Recent researches found the formation of abnormal neural circuits after seizures in premature brain, and abnormal Synaptic connections play an important role in abnormal neural circuits. However, the relationship between abnormal synaptic pruning and epilepsy and seizure-induced brain damage is unclear. While microglial cells are important effector cells in the developing brain mediating synaptic pruning process. Our research group has found that the microglia with different phenotype is associated with the change of synaptic density in different periods after seizures in premature brain. Therefore, this project intends to study the relationship and mechanism between microglial cells with different phenotypes and abnormal synaptic pruning in different periods after seizures. And we will observe whether the synaptic pruning abnormalities are improved through regulating the phenotypes of microglial cells in different periods after seizures, which provide a new way to reduce abnormal neural circuits, maintain normal hippocampal synaptic function, and effectively prevent and treat seizure-induced brain damage.

惊厥是儿童期神经系统常见的危急症之一，惊厥性脑损伤的发生率远较成人高，减轻惊厥性脑损伤是当前小儿神经科学急需解决的热点问题。最新研究发现未成熟脑惊厥后存在异常神经环路的形成，其中，突触连接的异常是导致异常神经环路形成的关键因素, 但突触修剪异常与癫痫及惊厥后脑损伤的关系目前尚不明确。而小胶质细胞是发育期脑内介导突触修剪过程的重要效应细胞，本课题组在前期基础上发现惊厥后不同时期未成熟脑内小胶质细胞不同表型的比例与突触密度成动态变化。因此，本项目拟研究惊厥不同时期不同活化表型小胶质细胞与突触修剪的关系及其影响机制，同时在惊厥不同时期针对性调控小胶质细胞不同活化表型的比例，观察能否改善突触修剪异常，为进一步针对性调控以减少异常神经环路的形成、维持海马正常突触功能奠定基础；这将为有效防治惊厥性脑损伤提供新的途径。

本课题以观察成年及幼年鼠在急性惊厥持续状态（SC）刺激后及癫痫发生过程中，脑小胶质细胞（MG）的亚型M1及M2，以及它们的表面标记物C3R、CX3CR1、CXCR3、CD68及CD200R的动态变化；观察在SC后各时间点海马DG、CA1及CA3区的树突复杂性及不同DS亚型的变化；同时检测海马突触蛋白的表达水平。再使用米诺环素（MINO）对幼年鼠进行干预观察SC后各时间点上述指标的变化情况。探索成熟与未成熟脑在SC后脑MG及树突动态变化的差异，观察使用MINO干预后能否减少幼年鼠SC后海马树突的丢失。结果发现：1. 成熟与未成熟脑在SC后，海马突触蛋白SYP、PSD-95及GAP-43水平的变化存在差异，成熟脑急性SC后存在突触蛋白均显著降低，但未成熟脑在SC后各时间点海马SYP蛋白的水平显著增高，提示成熟脑与未成熟脑的海马突触对SC的反应存在年龄差异。 2. 成熟脑与未成熟脑在SC后不同时期，海马树突及DS的变化亦存在差异，成熟脑可见明显的树突及DS丢失，而未成熟脑出现急性期反应性增生，慢性早期出现丢失的情况。3. 成熟脑与未成熟脑在SC后不同时期，脑MG的动态变化具有相似性，但未成熟脑MG变化的进程快于成熟脑，即未成熟脑M2型MG的活化更快，保护性功能的出现更快。4.使用MINO干预后，未成熟脑脑MG介导的炎症反应被抑制，海马树突及DS的丢失被部分逆转。上述研究结果表明，MG介导的突触修剪介导了成熟及未成熟脑急性SC后及癫痫行成过程中的脑损伤，且这一作用具有年龄差异性，为MG及其介导的免疫机制在癫痫及其相关脑损伤的临床诊治提供了科学理论基础。