一种胶质细胞偶联人工神经网络模型

受到生物大脑神经胶质细胞和神经元互作用机制的启示,提出一种胶质细胞偶联人工神经网络(Glia-Coupled Artificial Neuron Networks,GCANNs)模型.对当前人工神经网络模型中的基本单元—神经元进行扩展,将每一个神经元连接一定数量的胶质细胞作为网络基本单元,通过神经元和胶质细胞的相互作用模型进行基本单元各元素的计算和更新,最后通过遗传算法对该模型的参数、拓扑结构进行优化.该网络模型能反应胶质细胞和神经元之间的双向通讯机制,更接近神经系统各元素之间的信息处理方式.实验表明,该模型能提升网络学习性能,在图像、文本等的分类任务上表现出比传统人工神经网络更高的准确率.此外,基于遗传算法的网络优化实验表明,为获得更高的适应度,大部分神经元都选择了与一定数量的胶质细胞“相连”,说明胶质细胞偶联的模型是经过了“自然进化、优胜劣汰”的更优模型.该模型能为构建更符合大脑工作机理的神经网络提供新的思路和方法,也能反向启发和推进神经科学研究.

抗体偶联药物在胶质母细胞瘤治疗中的作用靶点研究进展与挑战

胶质母细胞瘤(GBM)是一种原发于颅脑的高度恶性肿瘤,其致死率高且药物治疗效果不佳。抗体药物偶联物(ADC)是近年来抗肿瘤药物研发热点,其结合了抗体特异的靶向性与细胞毒素的强大杀伤力。近年来,多个针对GBM的ADC临床试验结果令人鼓舞。本文综述了GBM治疗相关的ADC靶点(表皮生长因子受体、白细胞分化抗原、甘露糖受体家族、整合素家族和半乳糖凝聚素家族)、ADC药物研究现状及其挑战。

G蛋白偶联受体56基因敲除抑制少突胶质前体细胞成熟

目的:探讨G蛋白偶联受体56(GPR56)基因敲除对小鼠脑胼胝体内轴突髓鞘化和少突胶质前体细胞(OPCs)成熟的影响。方法:筛选出GPR56基因杂合型(GPR56+/-)和敲除型(GPR56-/-)小鼠36只,分为GPR56+/-和GPR56-/-组,每组18只。每组根据小鼠出生后时间分为出生后7 d(P7)、14 d(P14)、21 d(P21)和28d(P28)4个亚组。应用FluoroMyelin染色观察P14、P21和P28 GPR56+/-和GPR56-/-小鼠脑胼胝体内髓鞘形成。用电镜观察P28 GPR56+/-和GPR56-/-小鼠胼胝体内轴突髓鞘化,比较髓鞘的厚度。用荧光免疫组化染色观察P7GPR56+/-和GPR56-/-小鼠胼胝体内血小板源性生长因子α受体阳性(PDGF-αR+)细胞(即OPCs)的数量。用原位杂交监测P28 GPR56+/-和GPR56-/-小鼠胼胝体内髓鞘蛋白脂质蛋白阳性(PLP+)细胞数。用出生后1 d的GPR56+/-和GPR56-/-小鼠脑皮质做体外OPCs培养并诱导其分化成熟,观察pro-oligodendroblast、immature oligodendrocyte和mature oligodendrocyte阶段O4+细胞百分比。结果:与GPR56+/-小鼠比较,在P14、P21和P28GPR56-/-小鼠脑胼胝体中髓鞘的形成明显减少。电镜见P28 GPR56-/-小鼠脑胼胝体内髓鞘化轴突的数量明显减少,髓鞘g-ratio值变大,髓鞘厚度变薄。荧光免疫组化和原位杂交结果显示P7 GPR56+/-和GPR56-/-小鼠胼胝体内PDGF-aR+细胞数量无差异,但P28 GPR56+/-小鼠胼胝体内PLP+细胞数明显多于P28 GPR56-/-小鼠。体外细胞培养结果显示在pro-oligodendroblast阶段GPR56-/-O4+细胞百分比明显多于GPR56+/-O4+细胞,在immature oligodendrocyte和mature oligodendrocyte阶段GPR56-/-O4+细胞百分比明显少于GPR56+/-O4+细胞。结论:GPR56蛋白可能参与了脑白质轴突髓鞘化和OPCs的成熟。

G蛋白偶联受体37(GPR37)上调促进人胶质瘤U251细胞的增殖

目的探讨G蛋白偶联受体37(GPR37)表达上调对人胶质瘤U251细胞增殖的影响。方法构建携带GPR37基因的重组质粒,采用脂质体转染法在U251细胞上调表达GPR37,采用实时荧光定量PCR检测GPR37 mRNA水平,Western blot法检测GPR37、磷酸化的蛋白激酶B[p-AKT(Ser473)]蛋白水平,CCK-8法检测U251细胞增殖情况,流式细胞术检测U251细胞的细胞周期。结果与阴性对照组相比,过表达GPR37组细胞的GPR37 mRNA和蛋白水平显著提高。上调细胞的GPR37水平后,明显增加U251细胞的增殖、G1/G0期细胞比例降低,S期和G2期细胞比例升高,并增加p-AKT(Ser473)蛋白水平。结论上调U251细胞的GPR37水平可加速U251细胞周期进程、活化AKT途径并促进细胞增殖。

星形胶质细胞在血脑屏障与神经元损伤中的作用

星形胶质细胞（astrocyte,AST）是中枢神经系统重要的管家细胞,其在神经兴奋时清除多余的兴奋性递质、控制离子和水分子动态平衡、释放神经营养因子、转移代谢产物和废弃物、参与血脑屏障（blood-brain barrier,BBB）形成、调控局部脑血流等方面有重要作用。

GPER抑制星形胶质细胞活性减少OIR小鼠视网膜新生血管生成的机制研究

目的探究在氧诱导下的新生小鼠视网膜缺血模型(oxygen-induced retinopathy,OIR)中,G蛋白偶联雌激素受体(G proteincoupled estrogen receptor,GPER)减少OIR小鼠视网膜新生血管生成的机制。方法42只新生小鼠采用随机数字表法分为4组:常氧对照组(n=11)、OIR组(n=11)、G-1(GPER激动剂)组(n=10)和溶剂对照组(n=10)。出生后17 d(P17)时,眼球冰冻切片免疫荧光染色观察常氧对照组小鼠GPER在视网膜分布情况。G-1组和溶剂对照组在P12~P15时分别腹腔注射给予G-1[50μg/(kg·d)]或玉米油溶剂,P17时视网膜铺片免疫荧光染色观察视网膜血管标志物(IB4)、星形胶质细胞标志物胶质纤维酸性蛋白(glia fibrilary acidic protein,GFAP)表达,蛋白免疫印迹法定量检测视网膜血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor A,VEGFA)、GFAP、炎症因子TNF-α、IGF-1、IL1-β蛋白表达情况。结果GPER存在于小鼠视网膜全层,在视网膜神经节细胞层与星形胶质细胞标志物GFAP共染。与常氧对照组相比,OIR组小鼠视网膜出现新生血管与无血管区,且GPER、VEGFA和GFAP表达增多,差异具有统计学意义(P<0.05);与溶剂对照组相比,G-1组视网膜新生血管生成减少,VEGFA、GFAP、TNF-α、IGF-1、IL1-β蛋白表达下降,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论GPER能抑制星形胶质细胞活性,减少VEGFA、炎症因子释放,减少OIR小鼠视网膜新生血管生成。

神经元-星形胶质细胞代谢偶联在糖尿病认知障碍中的作用研究进展

糖尿病作为最常见的代谢性疾病之一,可损害包括大脑在内的多个器官,已成为全球范围内重要的公共卫生问题。约60%~70%的糖尿病患者存在认知障碍,且糖尿病引起认知障碍与脑组织中物质代谢紊乱密切相关。星形胶质细胞作为大脑中最丰富的胶质细胞,在糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢及神经营养因子代谢等多方面支持神经元的正常功能,该文对糖尿病认知障碍中的神经元-星形胶质细胞代谢偶联异常进行综述,为精准防治糖尿病认知障碍提供新靶点。

MiR-144通过靶向抑制GRK5表达促进脊髓星形胶质细胞活化

尽管miR-144与细胞活化、增殖有关,但其对脊髓星形胶质细胞的作用尚不明确。本文旨在探究正常和脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)组织和细胞中miR-144表达,以及miR-144能否通过靶向调节G蛋白偶联受体激酶5(GRK5)上调脊髓星形胶质细胞活化。实时定量PCR(RT-q PCR)和Western印迹结果揭示,与正常的组织/细胞相比,miR-144在脊髓损伤组织和星形胶质细胞中的表达水平显著降低,而GRK5的表达升高;脊髓损伤大鼠的星形胶质细胞中胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)的表达显著低于正常大鼠,而GRK5蛋白的表达高于正常大鼠;MTT分析结果显示,转染miR-144可显著提高脊髓损伤大鼠的星形胶质细胞活性,但对细胞增殖无明显作用;酶活性分析发现,miR-144显著提高SOD和GSH活性;萤光素酶报告基因检测结果证明,miR-144能靶向结合GRK5,下调GRK5表达。miR-144 mimic转染或miR-144 mimic与pc DNA-GRK5共转染脊髓损伤的星形胶质细胞后,我们发现,miR-144转染可通过激活NF-κB通路消除GRK5对细胞活化的抑制作用。综上所述,miR-144通过靶向抑制GRK5促进脊髓星形胶质细胞的活化。

非瑟酮通过上调GPR35抑制吗啡诱导的小鼠小胶质细胞BV2活化和炎症反应

目的:探讨非瑟酮抑制吗啡诱导的小鼠小胶质细胞BV2活化和炎症的机制。方法:通过吗啡干预BV2细胞构建细胞模型,将细胞随机分为6组:对照组、吗啡组、吗啡+2μmol/L非瑟酮组、吗啡+4μmol/L非瑟酮组、吗啡+8μmol/L非瑟酮组和吗啡+10μmol/L米诺环素组,实验重复3次。CCK-8法检测细胞活力;ELISA试剂盒检测细胞上清液中炎症因子水平;Western blot检测炎症相关蛋白及BV2细胞活化标志物表达水平;RT-qPCR和Western blot检测G蛋白偶联受体35(GPR35)的表达;BV2细胞转染GPR35干扰质粒验证非瑟酮是否通过调控GPR35抑制吗啡诱导的BV2细胞活化和炎症反应。结果:与对照组相比,不同剂量非瑟酮单独处理后BV2细胞活力均无显著差异;吗啡组细胞活力升高,炎症因子[肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)和IL-6]、环加氧酶2(Cox-2)和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)蛋白表达增加,BV2细胞活化标志物离子钙结合接头分子1(Iba-1)和CD11b表达上调(P<0.05)。与吗啡组相比,吗啡+非瑟酮组和吗啡+米诺环素组细胞活力降低,炎症因子(TNF-α、IL-1β和IL-6)、Cox-2和iNOS蛋白表达减少,BV2细胞活化标志物Iba-1和CD11b表达下调(P<0.05)。RT-qPCR和Western blot结果显示,非瑟酮剂量依赖性地增加吗啡诱导的BV2细胞中GPR35的表达(P<0.05)。干扰GPR35逆转非瑟酮对吗啡诱导的BV2细胞活化和炎症反应的抑制作用。结论:非瑟酮可能通过上调GPR35抑制吗啡诱导的小鼠小胶质细胞BV2活化和炎症。

GRK5-Moesin通路在胶质母细胞瘤中的分布特点及作用

目的研究GRK5-Moesin通路在胶质瘤中的分布特点及作用。方法采用慢病毒转染法制备GRK5上调/下调的胶质瘤细胞系,Western blot和qRT-PCR鉴定转染效果,Western blot分析GRK5改变对Moesin表达的影响。免疫荧光分析GRK5与Moesin在胶质瘤组织中的亚细胞定位及分布特征。采用CCK-8法、细胞划痕法、Transwell法和流式细胞术分别检测U87细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡情况。结果GRK5、Moesin及CD44共定位于胶质母细胞瘤的细胞膜。GRK5-Moesin-CD44在胶质瘤壁龛结构中富集表达。GRK5-Moesin与胶质瘤血管关系密切,但各血管中的GRK5和Moesin分布位置存在差异。靶向GRK5-Moesin可影响U87胶质瘤细胞生物学活性。结论GRK5-Moesin可促进胶质母细胞瘤的恶性进展,并且与胶质瘤干细胞关系密切。

神经生长因子^(125)I偶联物诱导人胶质瘤U251细胞G_2期阻滞

观察125I-NGF(神经生长因子)对U251细胞DNA的损伤作用,探讨125I-NGF的抗肿瘤作用机制。应用微核测试和单细胞电泳等方法观察U251细胞DNA的变化,WesternBlotting法检测细胞蛋白水平的变化,RT-PCR法检测CyclinB1mRNA水平的变化,微核测试和单细胞电泳等方法观察到125I-NGF对U251细胞DNA的损伤作用。细胞周期检测及MPM-2/PI复染实验表明125I-NGF诱导了U251细胞G2期阻滞。WesternBlotting检测表明,125I-NGF可能通过活化ATM和ATR途径发挥抗肿瘤作用。125I-NGF以剂量依赖性的模式减少了U251细胞CyclinB1蛋白表达水平,但没有改变其mRNA的表达水平。在U251细胞中,磷酸化Chk1、Chk2和Cdc25c蛋白水平提高,而p53和p21水平保持不变。阐明了125I-NGF通过对U251细胞DNA的损伤作用活化ATM和ATR通路,使多种蛋白的表达水平发生了改变,从而发挥其抗肿瘤的作用。

脑内神经元-星形胶质细胞能量代谢偶联研究进展

脑是身体的重要器官,需要非常高的能量来完成神经功能。目前认为星形胶质细胞可以产生大量的乳酸和谷氨酸,通过在神经元和星形胶质细胞之间穿梭以调节能量代谢,使得神经元-星形细胞代谢偶联在生理和病理状态中发挥着重要作用。在本文中分别总结了神经元和星形细胞能量代谢,以及神经元-星形胶质细胞代谢偶联机制,并讨论如何操纵这些功能为改善脑损伤后神经元活动提供了一种新策略。

星形胶质细胞-神经元偶联失衡在AD发生进展中的作用及益肾填髓中药的干预机制

星形胶质细胞是中枢神经系统(CNS)重要的神经细胞类型,主要发挥营养与支持作用。星形胶质细胞与神经元之间存在密切的能量与物质偶联关系,能量偶联与物质偶联两者紧密关联、交互为用。近年来大量研究显示,星形胶质细胞-神经元偶联失衡在阿尔茨海默病(AD)的发生与进展中发挥核心作用,星形胶质细胞-神经元偶联网络失衡已成为AD干预的重要靶标并受到日益关注。中医学认为,AD的主要病机是肾虚髓亏,临床常用益肾填髓中药方剂治疗AD取得较好效果。研究发现大量益肾填髓方剂对星形胶质细胞-神经元偶联失衡具有调节和保护作用,中药方剂治疗AD的益肾填髓功效可能与其调节星形胶质细胞-神经元偶联失衡有一定的内在联系。该文就星形胶质细胞-神经元偶联失衡与AD肾虚髓亏病机之间可能内在联系及益肾填精中药干预机制的研究进展做一综述。

雌激素受体GPR30通过TXNIP/NLRP3信号通路减弱氧糖剥夺/复氧诱导的BV-2细胞氧化应激损伤和炎症反应

目的:通过研究雌激素受体G蛋白偶联受体30(G protein-coupled receptor 30,GPR30)对氧糖剥夺/再灌注(oxygenglucose deprivation and reperfusion,OGD/R)BV-2小胶质细胞的氧化应激损伤和炎症反应的调控作用,探讨其对OGD/R BV-2小胶质细胞的保护作用及其相关机制。方法:取BV-2小胶质细胞ODG 4 h后再灌注2、4、6或12 h。Western blot检测细胞中GPR30的蛋白表达水平。将pcDNA3.1、pcDNA3.1-GPR30、sh-NC、sh-GPR30质粒转染BV-2小胶质细胞,OGD 4 h后再灌注12 h。qRT-PCR检测GPR30 mRNA的表达水平,验证其转染效率,Western blot检测细胞中GPR30、硫氧还蛋白相互作用蛋白(thioredoxin-interactingprotein,TXNIP)、NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶剪切体-1(cleaved cysteinyl aspartate specific proteinase-1,cleaved Caspase-1)的蛋白表达水平,ELISA检测细胞中活性氧(reactive oxygen species,ROS)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、白细胞介素-18(interleukin-18,IL-18)水平。结果:GPR30在OGD/R后显著上升,在6 h时达到峰值,而在12 h时与对照组没有显著差异。随后确定OGD处理4 h,复氧12 h的时间点进行后续实验。qRT-PCR验证慢病毒转染成功,与对照组相比,OGD/R组细胞中ROS、MDA、TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-18水平及TXNIP、NLRP3、cleavedCaspase-1蛋白表达水平显著上升,SOD活性显著下降(P<0.05);过表达GPR30抑制了ROS、MDA、TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-18水平及TXNIP、NLRP3、cleaved-Caspase-1蛋白表达水平,促进了SOD活性;而干扰GPR30表达发挥了相反的作用。结论:GPR30能抑制ODG/R处理后BV-2细胞内TXNIP/NLRP3信号通路分子的表达,抑制ODG/R诱导的BV-2细胞氧化应激损伤和炎症反应,这可能是其保护ODG/R细胞的分子机制之一。

鞘内注射米诺环素对大鼠持续性术后痛脊髓G蛋白偶联受体激酶2表达的影响

目的 探讨鞘内注射小胶质细胞活化特异性抑制剂米诺环素对皮肤肌肉切口牵拉(SMIR)持续性术后痛大鼠脊髓G蛋白偶联受体激酶2(GRK2)表达的影响.方法 选择鞘内置管成功的健康清洁级雄性SD大鼠40只,采用随机数字表法分为4组(n=10):假手术+鞘内注射生理盐水组(Ⅰ组)、假手术+鞘内注射米诺环素组(Ⅱ组)、SMIR+鞘内注射生理盐水组(Ⅲ组)和SMIR+鞘内注射米诺环素组(Ⅳ组).Ⅰ组和Ⅲ组分别于术前30 min和术后1、2、3d时鞘内注射生理盐水20 μl;Ⅱ组和Ⅳ组分别于术前30 min和术后1、2、3d时鞘内注射米诺环素(100 μg/10μl),并于每次注药后经导管注射生理盐水10μl冲洗导管.Ⅰ、Ⅱ两组行假手术,Ⅲ、Ⅳ两组采用皮肤肌肉切口牵拉法制备大鼠持续性术后痛模型.应用Yaksh法鞘内置管.4组大鼠分别于术前1d、术后第3、7、14、21日测定机械缩足反应阈值(MWT);于术后14 d时痛行为学测定后,各组随机抽取4只大鼠处死,取L4~6节段脊髓组织,采用Western blot法检测脊髓GRK2表达.结果 Ⅰ组与Ⅱ组MWT和脊髓GRK2蛋白表达比较差异无统计学意义(P>0.05);与Ⅰ组比较,Ⅲ组在术后3、7、14、21d时的MWT明显下降(P<0.05),术后14d时的脊髓GRK2蛋白表达明显下调(P<0.05);与Ⅲ组比较,Ⅳ组在术后3、7、14、21d时的MWT明显增加(P<0.05),术后14d时脊髓GRK2蛋白表达明显上调(P<0.05).结论 持续性术后痛时脊髓小胶质细胞活化与脊髓GRK2表达下调有关.

星形胶质细胞与认知功能的研究进展

星形胶质细胞可通过调节突触可塑性、与神经元之间形成代谢偶联和维持神经系统内环境稳态等影响机体认知功能,并在以认知功能障碍为主要表现的精神疾病、神经退行性疾病和术后认知功能障碍等病理状态下发挥重要作用。激活的星形胶质细胞产生并释放胶质递质、细胞因子和神经营养因子等,发挥神经损伤和保护的双重作用。本文结合近年来研究,综述星形胶质细胞对机体认知功能的影响,以期为相关疾病的临床治疗提供新的思路。

促髓鞘再生的药物作用靶点

中国科学院上海药物研究所研究员谢欣课题组研究发现某个G蛋白偶联受体（GPCR）Kappa阿片受体（KOR）对少突胶质前体细胞向少突胶质细胞的分化非常重要，并从髓鞘再生的角度阐述了KOR的重要作用，为多发性硬化（MS）的治疗提供一个新的药物作用靶点，相关结果发表于《自然-通讯》。MS是一种自身免疫病，常由免疫系统攻击神经系统导致神经髓鞘的破坏和白质损伤，是仅次于创伤的中青年人致残原因，有着”死不了的癌症”之称。现有药物均为免疫抑制剂，只能缓解和减少复发，但对已经损伤的神经并无修复作用。

新进步

全新免疫疗法,利用病毒杀灭癌细胞如今的癌症免疫治疗,有给免疫细胞松绑的免疫检查点抑制剂,有帮助免疫细胞认出肿瘤的癌症疫苗,还有改造免疫细胞的CAR-T、CAR-NK,可谓百花齐放。近日,哈佛大学医学院又带来了一种新的免疫治疗方法。他们使用自己开发的一种工程蛋白,在肿瘤细胞表面加载了巨细胞病毒的抗原肽,利用人体内普遍存在的CM V特异性T细胞杀死肿瘤。在小鼠模型中,有效减缓了肿瘤的生长,延长了小鼠寿命。要把C M V的抗原肽特异性的加载到肿瘤细胞表面,就要请抗体来帮忙了,研究人员将其称之为抗体引导的肽-表位偶联(APEC)。APEC的原理与抗体偶联药物十分相似,它一端是用来识别肿瘤的抗体,另一端是巨细胞病毒的抗原肽,两者之间的连接肽包含一个肿瘤特异性的蛋白酶识别位点。希望这一方法能早日走向临床。《自然-生物技术》/Nature Biotechnology科学家找到对抗脑瘤的盟友:埃博拉病毒胶质母细胞瘤是一种无情的很难被治疗的致命脑肿瘤。