在脑组织缺血缺氧损伤中Akt /mTOR通路参与调节星形胶质细胞的生长及GLT1的表达

A large number of astrocytes proliferate after cerebral ischemia anoxic injury.GLT1 is responsible for about 90% of glutamate reabsorption in astrocytes, which is crucial for maintaining glutamate concentration but the regulation mechanism is still not clear. Our previous studies showed that the Rheb1 / mTOR pathway regulates the development of the nervous system and insulin increases the expression of GLT1, which suggests that insulin / Rheb / mTOR may be involved in GLT1 expression and its function. We also found that mTOR inhibitor rapamycin caused an increase in GLT1 expression, suggesting that there may be a negative feedback pathway from mTOR to AKT in astrocytes. The project will use mouse MCAO model, molecular biology, cell biology and other technologies to study: In the OGD model and cerebral ischemia and hypoxia injury, 1. The morphological changes of neurons and astrocytes; 2. The regulation of insulin / Akt / mTOR signaling pathway on astrocytes growth and GLT1 expression; 3. The regulation of insulin / Akt / mTOR signaling pathway on neural function recovery. The results of the study will promote the understanding of the pathophysiological mechanism of hypoxic-ischemic insult and provide theoretical guidance for studying the hypoxic-ischemic injury and learning and memory of CNS.

脑缺血缺氧损伤后有大量的星形胶质细胞增生，GLT1负责星形胶质细胞约90%的谷氨酸重吸收，对维持谷氨酸浓度至关重要，但其调控机制仍不清楚。我们前期研究表明Rheb1/mTOR通路调节神经系统的发育，胰岛素增加GLT1的表达，提示胰岛素/Rheb/mTOR可能参与GLT1的表达及其功能。我们还发现mTOR抑制剂rapamycin引起GLT1的表达增加，提示星型胶质细胞内可能存在从mTOR到AKT的负反馈通路。本项目将利用小鼠MCAO模型、分子生物学、细胞生物学等多种技术，研究：在OGD模型和大脑缺血缺氧损伤中，1.神经元、星形胶质细胞数量和形态变化；2.胰岛素/Akt /mTOR信号通路对星形胶质细胞的生长的影响及对GLT1表达调节；3.胰岛素/Akt/mTOR信号通路对神经功能恢复的调节作用。研究结果将推进理解缺血缺氧损伤病理生理机制，对研究CNS缺血缺氧损伤和学习记忆等具有理论指导作用。

脑卒中是世界上首位最常见的死亡原因和主要的致残原因。脑卒中后局部坏死脑组织有大量星形胶质细胞增生活化，星形胶质细胞具有很多重要的功能，最近的实验表明星形胶质细胞还参与突触传递和突触可塑性，称为“gliotransmission”，虽然这还存在争论。大家逐步认识到星形胶质细胞在疾病和神经损伤中具有神经保护作用，并保护神经元的完整性，但星形胶质细胞在缺血和神经损伤作用的分子机制还很不清楚。是否与星形胶质细胞重吸收谷氨酸有关呢？谷氨酸是中枢神经系统主要的兴奋性神经递质。GLT1是非常重要的谷氨酸重摄取通道；GLT1表达调控机制的研究对于理解和治疗各类神经退行性疾病、缺血和神经损伤、结节性硬化（TSC）等至关重要。但其表达调控机制仍不清楚。.本课题利用分子生物学、细胞生物学、电生理记录、OGD模型、MCAO模型、条件性Rheb1敲除小鼠等多种技术，主要研究：1）研究胰岛素/Rheb /mTOR通路对GLT1的作用；2）研究星形胶质细胞中是否存在mTOR到PI3K-AKT的负反馈通路及其对GLT1的作用；3）研究在OGD模型和CNS缺血缺氧损伤中，Rheb /mTOR是否参与及如何调节GLT1的表达；4）研究在CNS缺血缺氧损伤模型中，GLT1表达调节对神经功能恢复的调节作用。.重要结果：1）、在培养的星形胶质细胞中加入mTOR抑制剂rapmycin抑制mTOR会使星形胶质细胞生长受限，形态变小。加入Akt抑制剂triciribine短期处理，也使星形胶质细胞形态变小； 2）、在培养的星形胶质细胞中短暂使用mTOR抑制剂rapmycin抑制mTOR会增加星形胶质细胞的调亡，加入Akt抑制剂triciribine短期处理，也会增加星形胶质细胞的调亡；3）、在培养的星形胶质细胞中短暂使用mTOR抑制剂rapmycin抑制mTOR会增加GLT1的总表达，并且当mTOR抑制后（mTOR下游的靶蛋白）pS6明显下降，Akt活性增加，表明在星形胶质细胞中存在着从mTOR到Akt的负反馈通路，且GLT1的表达增加需要Akt的参与。.研究结果将推进对GLT1调控机制的认识，对研究神经系统疾病（如CNS缺血缺氧损伤）和学习记忆等具有理论指导作用。