星形胶质细胞双孔钾通道参与脑缺血神经元损伤的机制研究

脑缺血时星形胶质细胞(Ast)对神经元具有保护与损伤双刃作用，但脑缺血过程中Ast如何参与神经元的损伤与修复机制不明。Ast影响神经元活性的功能(如清除Glu、调节离子平衡等)直接依赖于其负的膜电位。前期研究表明成熟Ast表达新型双孔钾通道(K2P)，决定其特征线性电传导及膜电位。K2P能被多种理化刺激调节，包括缺氧、缺血、酸化、神经递质等脑缺血损伤因子。这些因子作用于K2P调节胶质细胞膜电位和传导而调控其活化增值及缓冲功能，胶质细胞可能通过K2P介导了脑缺血神经元损伤的病理过程。为验证以上假说，本研究采用脑片膜片钳、免疫荧光、siRNA等方法，研究胶质细胞K通道的电生理、药理特征，明确其表达的K2P亚型。利用离体及活体脑缺血模型研究活化胶质细胞功能的动态变化，考察脑缺血因子对K2P活性的影响，研究K2P与脑缺血过程中胶质细胞功能及神经元损伤的关系，探讨胶质细胞参与脑缺血的病理机制。

本项目研究决定星形胶质细胞膜电生理特征的K+离子通道基础及其在脑缺血状态下对星形胶质细胞缓冲功能及神经元损伤的作用。根据项目计划，我们运用膜片钳研究了海马脑片星形胶质细胞K通道的电生理、药理学特征，发现成熟大鼠的星形胶质细胞表达特征性的具有线性I-V关系的被动电传导，发现其对传统K通道的阻滞剂Cs+及Ba2+不敏感，能被新型的双孔钾通道亚型TREK-1的阻滞剂Quinine, 酸性pH所抑制，免疫组化证明TREK-1蛋白表达于星形胶质细胞。建立体外缺氧、缺糖模型，利用膜片钳技术研究了星形胶质细胞K2P对脑缺血损伤因子的电生理反应。发现缺氧、缺糖，Glu, GABA均能抑制胶质细胞电传导，并导致膜电位去极化。离体缺氧模型研究了星形胶质细胞TREK-1活性与胶质细胞功能及神经元死亡的关系，发现抑制TREK-1的活性降低了星形胶质细胞对Glu的摄取，增加了S100的释放，促进了胶质细胞增殖和神经元凋亡。建立大鼠局灶脑缺血模型，研究TREK-1在缺血后不同时间点的动态表达变化，发现TREK-1广泛表达于大鼠皮层和海马CA1区星形胶质细胞。缺血后，伴随星胶活化增殖，TREK-1表达逐渐增高。注射TREK-1激动剂亚麻酸可上调谷氨酸转运体GLT-1的蛋白表达水平，减少缺血边缘区小胶质细胞炎性浸润和神经元凋亡，促进神经功能恢复用。结果证明，TREK-1活性影响脑缺血时星形胶质细胞缓冲功能及神经元损伤，可作为脑缺血治疗的新的潜在靶点。