星形胶质细胞与神经元细胞周期调控机制研究

论文摘要

目的:神经元和星形胶质细胞是脑中数量最多的细胞群,最近有证据提示神经元和星形胶质细胞在缺血性脑损伤后存在细胞周期的异常激活,但二者细胞周期的基本特征,尤其调控机制的差异还不清楚。在本部分研究中,我们比较分析在体情况下星形胶质细胞和神经元细胞周期的基本特征,为细胞周期调控的进一步研究提供实验依据。方法:采用线栓法建立SD大鼠大脑中动脉阻塞（middle cerebral artery occlusion, MCAO）再灌注模型,在缺血30min再灌注后1、3、7、14天断头取脑,分别剥离正常对照组和缺血再灌注后不同时间点各组大鼠的大脑皮层和海马,利用流式细胞技术检测脑缺血后星形胶质细胞和神经元细胞周期的异常激活和动态变化。结果:在体正常情况下星形胶质细胞和神经元在细胞周期各时相的细胞百分率均有显著差异（P<0.01）;缺血后24h时皮层中神经元即发生明显细胞周期变化,而3d时进入细胞周期的星形胶质细胞才明显增加;海马中星形胶质细胞却先于神经元先进入细胞周期,于24h时细胞周期即发生明显变化,与正常对照组比较有显著差异（P<0.01）;缺血再灌注后两种细胞G0/G1期的细胞百分率有明显差异（P<0.01）;14d时星形胶质细胞处于S期和G2/M的细胞百分率明显增加,与神经元比较有显著差异（P<0.01）。结论:在体情况下正常脑组织中星形胶质细胞和神经元的细胞周期有各自的分布特征。在不同脑区星形胶质细胞和神经元两者对缺血性损伤的敏感性不同,并且不同脑区的星形胶质细胞对缺血性损伤的敏感性也有不同。脑缺血后两种细胞均出现细胞周期的异常激活,部分神经元可以重新进入细胞周期,进行DNA修复甚至发生细胞凋亡。星形胶质细胞具有活跃的细胞周期,在缺血刺激下,部分星形胶质细胞异常激活和增殖。目的:近年来细胞凋亡在脑缺血再灌注损伤过程中的作用逐步受到重视,关于脑缺血再灌注后神经元凋亡的变化已有大量报道,而对星形胶质细胞凋亡发生的研究则相对较少。此外,目前也没有证据表明细胞凋亡和细胞周期再进入之间的因果关系。我们通过测定星形胶质细胞和神经元细胞凋亡的各自规律以及凋亡的细胞周期特异性分布规律,以进一步探讨两种细胞不同的凋亡发生机制。方法:建立大鼠MCAO模型,在缺血30min再灌注后1、3、7、14天断头取脑,应用免疫荧光标记技术、流式细胞技术和原位末端转移酶标记（TdT-mediated dUTP-biotin nick end labeling, TUNEL）方法分别检测在体情况下MCAO缺血再灌注后不同时间点神经元和星形胶质细胞的凋亡特征及凋亡发生的细胞周期定位。结果:缺血30min再灌注后海马的星形胶质细胞凋亡百分率超过神经元,其凋亡以再灌注3d最为显著,而神经元则以7d最为显著;而皮层的神经元凋亡百分率超过星形胶质细胞,两种细胞凋亡均在再灌注后7d达高峰。缺血再灌注3d组中,缺血侧大脑皮层可见TUNEL阳性和BrdU阳性双重标记的细胞。星形胶质细胞和神经元细胞凋亡大多发生在G0/G1期,星形胶质细胞比神经元在G0/G1期的细胞凋亡率明显增高（P<0.01）;神经元进入细胞周期S期的细胞凋亡率明显高于星形胶质细胞（P<0.01）。结论:脑缺血再灌注后,皮层和海马的神经元及星形胶质细胞均可发生凋亡,脑缺血后神经元和星形胶质细胞凋亡具有时相性分布的特征,发生在细胞周期各时相的细胞凋亡不一致。星形胶质细胞的凋亡可以发生在细胞周期的各个时相,而神经元的细胞凋亡可发生在G0/G1期、S期甚至到达G2期发生凋亡,提示星形胶质细胞和神经元的细胞凋亡是多点启动的。目的:近年来已有越来越多的证据提示缺血性脑损伤后存在细胞周期的异常激活。我们在前面的研究中也发现神经元可以重新进入细胞周期,进行DNA修复甚至发生细胞凋亡,而星形胶质细胞快速进入细胞周期增殖活化。本部分进一步深入探讨在体情况下细胞周期素在星形胶质细胞和神经元中的表达特征。方法:建立大鼠大脑中动脉阻塞模型,利用流式细胞分选技术及分选后的Western Blot和RT-PCR方法,分别检测在体正常情况下和缺血再灌注后3d组大鼠脑组织中的神经元和星形胶质细胞的Cyclin D1、Cyclin E和Cyclin B1基因及蛋白的表达以及缺血后的激活规律。结果:在体情况下正常大鼠脑组织的星形胶质细胞中有Cyclin D1、Cyclin E和Cyclin B1 mRNA及蛋白弱表达,神经元中有Cyclin D1 mRNA及蛋白的弱表达,Cyclin E mRNA及蛋白较强表达,Cyclin B1 mRNA极弱表达,没有Cyclin B1蛋白的表达;缺血30min再灌注后3d时神经元中Cyclin D1和Cyclin B1 mRNA及蛋白表达有所增加,Cyclin E mRNA及蛋白表达水平有所减弱;而星形胶质细胞中Cyclin D1和Cyclin E mRNA及蛋白表达明显增加,而Cyclin B1 mRNA及蛋白表达轻微增加。结论:脑缺血后细胞周期素Cyclin D1、Cyclin E和Cyclin B1 mRNA及蛋白的异常激活不仅与星形胶质细胞增殖有关,而且与神经元的细胞凋亡有关。在体正常脑组织的神经元中有Cyclin D1、Cyclin E的表达推测认为正常神经元中Cyclin D1和Cyclin E可能发挥其细胞周期调节机制以外的独立作用。

论文目录

• 引言
• 第一部分：神经元与星形胶质细胞细胞周期特征比较研究
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 材料与方法
• 实验结果
• 讨论
• 参考文献
• 第二部分：缺血后神经元与星形胶质细胞凋亡特征研究
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 材料及方法
• 实验结果
• 讨论
• 参考文献
• 第三部分：神经元与星形胶质细胞细胞周期素的表达特征
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 材料及方法
• 实验结果
• 讨论
• 参考文献
• 全文总结
• 文献综述
• 攻读博士学位期间发表的主要论文
• 缩略语一览表
• 致谢