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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 乙醇對原代培養(yǎng)大鼠大腦皮質(zhì)星形膠質(zhì)細(xì)胞骨架的影響
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 本作品觀察不同濃度乙醇對星形膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞骨架蛋白GFAP、actin表達(dá)和分布的影響并探討其可能機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低濃度乙醇不影響細(xì)胞生存力和細(xì)胞形態(tài)但增加GFAP表達(dá)，隨乙醇濃度增加，細(xì)胞生存力呈劑量依賴性下降，GFAP陽性細(xì)胞由不規(guī)則多邊形變?yōu)樾菭?，?yīng)力纖維向細(xì)胞邊緣分布并排列紊亂，最終斷裂消失。免疫熒光顯示星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)Snk-SPAR蛋白，提示其細(xì)胞骨架改變可能由此途經(jīng)介導(dǎo)。
- 詳細(xì)介紹：
- 大腦是乙醇作用的主要靶器官之一，乙醇攝入除了影響大腦結(jié)構(gòu)外，還通過改變突觸活性而影響神經(jīng)元環(huán)路，最終導(dǎo)致成癮事件的發(fā)生。星形膠質(zhì)細(xì)胞是腦內(nèi)含量最豐富的細(xì)胞，其突起包裹神經(jīng)元突觸面積的多少調(diào)節(jié)了神經(jīng)元的突觸活性和功能。星形膠質(zhì)細(xì)胞的這種調(diào)節(jié)方式與細(xì)胞骨架尤其是GFAP和actin的改變密不可分。 根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，推測在一定濃度范圍內(nèi)，應(yīng)該存在一個(gè)星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量開始下降或GFAP由表達(dá)增加至恢復(fù)正常的拐點(diǎn)濃度，考慮到酗酒者血液中乙醇的濃度范圍，大部分研究選擇低濃度乙醇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察和分析，幾乎沒有高濃度乙醇對星形膠質(zhì)細(xì)胞影響的報(bào)道，因此幾乎不了解星形膠質(zhì)細(xì)胞耐受乙醇的能力和程度。 目前乙醇引起星形膠質(zhì)細(xì)胞骨架改變的具體機(jī)制不清，有研究證明，神經(jīng)元內(nèi)存在Snk-SPAR途徑，其在突觸活性調(diào)節(jié)中起重要作用。Snk在海馬神經(jīng)元中被突觸活化誘導(dǎo)后，靶向作用于SPAR，使SPAR蛋白磷酸化和降解，actin骨架塌陷，最終導(dǎo)致樹突棘結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)定和突觸環(huán)路的改變。到目前為止，尚未見相關(guān)研究表明星形膠質(zhì)細(xì)胞是否表達(dá)Snk和SPAR，因此不了解Snk-SPAR途徑是否參與乙醇對星形膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞骨架的影響。 基于上述原因，本實(shí)驗(yàn)在大范圍濃度乙醇（50-1000mM）作用原代培養(yǎng)星形膠質(zhì)細(xì)胞24h后，倒置相差顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)變化；MTT法檢測細(xì)胞生存力；免疫熒光染色觀察GFAP、actin的分布改變及Snk、SPAR表達(dá)情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低濃度乙醇不影響細(xì)胞生存力和細(xì)胞形態(tài)但增加GFAP表達(dá)，隨乙醇濃度增加，細(xì)胞生存力呈劑量依賴性下降，GFAP陽性細(xì)胞由不規(guī)則多邊形變?yōu)樾菭?，?yīng)力纖維向細(xì)胞邊緣分布并排列紊亂，最終斷裂消失。免疫熒光顯示星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)Snk-SPAR蛋白，提示其細(xì)胞骨架改變可能由此途經(jīng)介導(dǎo)。 本作品對酒精-Snk-SPAR-GFAP/actin-突觸可塑性環(huán)路的研究，有望尋找到有效干預(yù)該環(huán)路的特異性靶點(diǎn)，為酒精依賴患者以星形膠質(zhì)細(xì)胞為中心的靶向治療策略提供理論依據(jù)。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 酒精是人類使用最廣泛的親神經(jīng)物質(zhì),酒精依賴及其相關(guān)問題已成為僅次于心血管病、腫瘤而位居第三的全球性公共衛(wèi)生問題。乙醇影響星形膠質(zhì)細(xì)胞(astrocytes,AST)的膜交通及核漿交通，但其分子基礎(chǔ)尚不清楚，這些效應(yīng)與細(xì)胞骨架的組構(gòu)及功能改變相關(guān)。本研究組曾發(fā)現(xiàn)神經(jīng)突觸和免疫突觸共享Snk-SPAR途徑，故提出AST通過該途徑調(diào)節(jié)其對突觸的包裹度進(jìn)而調(diào)節(jié)突觸穩(wěn)態(tài)的假說。本作品是該假說的啟動性研究。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本作品觀察了乙醇對星形膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)、GFAP、actin表達(dá)和分布的影響及可能機(jī)制。發(fā)現(xiàn)1)AST耐受乙醇程度存在拐點(diǎn)，提示AST抗乙醇神經(jīng)毒性效應(yīng)可能存在極限；2)不同濃度乙醇對GFAP表達(dá)的影響各異，存在低中高作用強(qiáng)度依賴性差異；3)乙醇影響actin組構(gòu)，包括其微小分支形成和末端松散現(xiàn)象；4)AST表達(dá)Snk/SPAR蛋白，提示AST中可能存在Snk-SPAR途徑的調(diào)控。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 膳食乙醇是世界范圍內(nèi)消費(fèi)最廣泛的藥物。酒精相關(guān)精神障礙除給患者和家人帶來不可估量的痛苦外，也給社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。據(jù)WHO報(bào)道，這些精神障礙約占全球經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的1.4%。酒精的急慢性損害導(dǎo)致腦結(jié)構(gòu)和功能的改變，形成酒精成癮的特異性環(huán)路。對酒精-Snk-SPAR-GFAP/actin-突觸可塑性環(huán)路的研究，有望尋找到有效干預(yù)該環(huán)路的特異性靶點(diǎn)，為酒精依賴患者以AST為中心的靶向治療策略提供根據(jù)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 目的：觀察不同濃度乙醇對星形膠質(zhì)細(xì)胞骨架蛋白GFAP、actin表達(dá)和分布的影響并探討其可能機(jī)制。方法：不同濃度乙醇作用星形膠質(zhì)細(xì)胞24h后，倒置顯微鏡觀察星形膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)變化；MTT法檢測細(xì)胞生存力；免疫熒光觀察GFAP、actin的分布改變及Snk、SPAR表達(dá)情況。結(jié)果：低濃度乙醇不影響細(xì)胞生存力和細(xì)胞形態(tài)但增加GFAP表達(dá)，隨乙醇濃度增加，細(xì)胞生存力呈劑量依賴性下降，GFAP陽性細(xì)胞由不規(guī)則多邊形變?yōu)樾菭睿瑧?yīng)力纖維由胞漿內(nèi)向細(xì)胞邊緣分布并排列紊亂，最終斷裂消失。星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)Snk和SPAR蛋白。結(jié)論：星形膠質(zhì)細(xì)胞可對不同濃度乙醇產(chǎn)生不同應(yīng)答反應(yīng)，Snk-SPAR傳導(dǎo)通路可能參與這一過程。
獲獎情況
- 校第五屆大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- ［1］Pak DT,Sheng M.Targeted protein degradation and synapse remodeling by an inducible protein kinase.Science,2003,302:1368-1373 ［2］Yang H,Cui GB,Jiao XY,et al.Thymosin-β4 attenuates ethanol-induced neurotoxicity in cultured cerebral cortical astrocytes by inhibiting apoptosis.Cell Mol Neurobiol,2010,30(1):149-160 ［3］Loureiro SO,Heimfarth L,et al.Acute ethanol exposure disrupts actin cytoskeleon and generates reactive oxygen species in c6 cells.Toxicol in Vitro,2011,25(1):28-36
同類課題研究水平概述
- 大腦是乙醇作用的主要靶器官之一，乙醇攝入除了影響大腦結(jié)構(gòu)外，還通過改變突觸活性而影響神經(jīng)元環(huán)路，最終導(dǎo)致成癮事件的發(fā)生。星形膠質(zhì)細(xì)胞是腦內(nèi)含量最豐富的細(xì)胞，其突起包裹神經(jīng)元突觸面積的多少調(diào)節(jié)了神經(jīng)元的突觸活性和功能。星形膠質(zhì)細(xì)胞的這種調(diào)節(jié)方式與細(xì)胞骨架尤其是GFAP和actin的改變密不可分。因此國內(nèi)外有部分研究關(guān)注乙醇對星形膠質(zhì)細(xì)胞及細(xì)胞骨架的影響。但因乙醇濃度、乙醇作用時(shí)間和所用模型的不同而得出不同結(jié)果，乙醇可使星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量增加，亦可通過多條途徑誘發(fā)其凋亡。不同濃度、不同作用時(shí)間下，乙醇可以上調(diào)或下調(diào)GFAP表達(dá)。 根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，推測在一定濃度范圍內(nèi)，應(yīng)該存在一個(gè)星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量開始下降或GFAP由表達(dá)增加至恢復(fù)正常的拐點(diǎn)濃度，但考慮到酗酒者血液中乙醇的濃度范圍，大部分研究者選擇低濃度乙醇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察和分析，幾乎沒有高濃度乙醇對星形膠質(zhì)細(xì)胞影響的報(bào)道，因此幾乎不了解星形膠質(zhì)細(xì)胞耐受乙醇的能力和程度。 目前乙醇引起星形膠質(zhì)細(xì)胞骨架改變的具體機(jī)制不清，有研究證明，神經(jīng)元內(nèi)存在血清誘導(dǎo)激酶（serum-inducible kinase,Snk）-樹突棘相關(guān)的Rap特異性GTP酶活化蛋白（spine-associated Rap GTPase activating protein,SPAR）途徑，其在突觸活性調(diào)節(jié)中起重要作用。Snk在海馬神經(jīng)元中被突觸活化誘導(dǎo)后，靶向作用于SPAR，使SPAR蛋白磷酸化和降解，actin骨架塌陷，最終導(dǎo)致樹突棘結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)定和突觸環(huán)路的改變。到目前為止，尚未見相關(guān)研究表明星形膠質(zhì)細(xì)胞是否表達(dá)Snk和SPAR，因此不了解Snk-SPAR途徑是否參與乙醇對星形膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞骨架的影響。 基于上述原因，本實(shí)驗(yàn)選用較大范圍濃度的乙醇（50-1000mM）觀察其對星形膠質(zhì)細(xì)胞GFAP、actin表達(dá)和分布的影響，分析星形膠質(zhì)細(xì)胞對乙醇的耐受能力，并探討細(xì)胞骨架改變的可能機(jī)理，以期明確星形膠質(zhì)細(xì)胞對乙醇導(dǎo)致的中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能障礙的保護(hù)機(jī)制。
