缺血性卒中作為我國(guó)成年人致死和致殘的首要原因，其基本病理機(jī)制之一是神經(jīng)血管單元功能失調(diào),，神經(jīng)血管單元是中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本組成單位,。生理狀態(tài)下，神經(jīng)血管單元中的各類(lèi)型細(xì)胞被星形膠質(zhì)細(xì)胞伸出的眾多復(fù)雜突起連接,。近年的研究發(fā)現(xiàn),，星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)各類(lèi)突起接收、整合,、處理神經(jīng)血管單元中的多種類(lèi)型信息,，形成微區(qū)域功能中心。其中的鈣瞬變對(duì)這些突起功能調(diào)節(jié)至關(guān)重要,。然而,，對(duì)缺血性卒中時(shí)微區(qū)域鈣瞬變的變化特征和調(diào)節(jié)機(jī)制了解有限。
為了進(jìn)一步解析星形膠質(zhì)細(xì)胞在缺血性卒中的神經(jīng)機(jī)制，解析微區(qū)域鈣瞬變對(duì)于缺血性卒中的調(diào)控,，作者利用超維景自主研發(fā)的高分辨型微型化雙光子顯微鏡（FHIRM-HR）,，實(shí)現(xiàn)了自由行為下皮層星形膠質(zhì)細(xì)胞的成像。
2024年10月23日,，東南大學(xué)姚紅紅團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名期刊Advanced Science上發(fā)表題為“Membrane Associated RNA-Containing Vesicles Regulate Cortical Astrocytic Microdomain Calcium Transients in Awake Ischemic Stroke Mice"的研究論文,。利用微型化雙光子成像技術(shù)等研究手段，發(fā)現(xiàn)缺血性卒中后星形膠質(zhì)細(xì)胞微區(qū)域鈣瞬變顯著降低,，并受到一種包含RNA的細(xì)胞內(nèi)囊泡（MARVs）調(diào)控,。
論文上線(xiàn)截圖
作者首先利用微型化雙光子顯微鏡觀察到卒中后星形膠質(zhì)細(xì)胞在形態(tài)上的變化，卒中后第一天,，同一視野內(nèi)的星形膠質(zhì)細(xì)胞的面積縮小,、星形膠質(zhì)細(xì)胞突起的熒光面積縮小、胞體和星形膠質(zhì)細(xì)胞面積比率增加,。然而,，在卒中晚期，星形膠質(zhì)細(xì)胞胞體變小,，胞體面積比率降低,，星形膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)逐漸恢復(fù)到卒中前的狀態(tài)（圖1）。
圖1. 卒中后,，星形膠質(zhì)細(xì)胞微區(qū)域形態(tài)的動(dòng)態(tài)變化
接下來(lái),，作者進(jìn)一步利用微型化雙光子顯微鏡和腺相關(guān)病毒特異性標(biāo)記星形膠質(zhì)細(xì)胞鈣信號(hào)，證實(shí)了在清醒的缺血性卒中小鼠梗死周?chē)鷧^(qū)星形膠質(zhì)細(xì)胞Ca2+ 瞬變顯著下降,，并且這種下降是由星形膠質(zhì)細(xì)胞微區(qū)域 Ca2+ 瞬變減少引起的,，而不是胞體 Ca2+ 瞬變減少引起的（圖2）。此外,，在缺血性卒中小鼠自由運(yùn)動(dòng)期間,，對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞微區(qū)域鈣瞬變的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)表明，星形膠質(zhì)細(xì)胞微區(qū)域鈣瞬變的減少與行為缺陷同步發(fā)生（圖3）,。
圖2. 清醒缺血性卒中小鼠的星形膠質(zhì)細(xì)胞微區(qū) Ca2+ 瞬變減少
圖3. 在感覺(jué)運(yùn)動(dòng)功能受損的缺血性卒中小鼠中,，星形膠質(zhì)細(xì)胞微區(qū) Ca2+ 瞬變?cè)谧杂尚袨槠陂g減弱
進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，DDX1與circSCMH1結(jié)合,，促進(jìn)鈣離子從MARVs到線(xiàn)粒體的轉(zhuǎn)運(yùn),，調(diào)控星形膠質(zhì)細(xì)胞微區(qū)域鈣瞬變。而特異性下調(diào)星形膠質(zhì)細(xì)胞的DDX1表達(dá),，能夠抑制MARVs的形成,，減少微區(qū)域鈣瞬變，并阻礙缺血性卒中后腦功能修復(fù)
圖4. 圖片摘要
該團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果將有助于加深對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞微區(qū) Ca2+ 信號(hào)及其與神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)性的了解,。作者的研究結(jié)果為卒中機(jī)制提供了重要見(jiàn)解,，并為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ),，旨在揭示星形膠質(zhì)細(xì)胞參與大腦功能和病理的復(fù)雜性,，并為治療缺血性卒中的藥物研發(fā)提供了新思路,。
【參考文獻(xiàn)】
Zhou, Z., Y. Bai, X. Gu, H. Ren, W. Xi, Y. Wang, et al. (2024) Membrane Associated RNA-Containing Vesicles Regulate Cortical Astrocytic Microdomain Calcium Transients in Awake Ischemic Stroke Mice. Adv Sci (Weinh), e2404391.doi: 10.1002/advs.202404391
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