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组胺受体对星形胶质细胞线粒体动力学的调控及其在糖尿病低血糖相关认知障碍中的作用

批准号:
82100872
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
周宇
依托单位:
学科分类:
糖尿病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
周宇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
反复低血糖可导致糖尿病患者出现认知障碍,是困扰临床的难题。糖尿病反复低血糖后引起的星形胶质细胞(AS)功能改变,是导致神经功能缺失的重要原因。有研究报道应激后AS线粒体动力学的平衡对于维持自身功能及神经元活动至关重要,而其具体调控机制仍未明确。我们预实验发现模型小鼠AS功能改变,伴随组胺受体表达下降。他人研究表明组胺受体与AS能量代谢及信号转导密切相关。故我们假设:组胺受体通过调控AS线粒体动力学参与糖尿病低血糖相关认知障碍的发生发展。本课题拟用小鼠糖尿病反复非严重低血糖模型,激活脑内组胺受体,观察其调控AS功能在改善糖尿病低血糖相关认知障碍中的作用;在体外建立AS高糖后反复低糖模型,干预不同组胺受体亚型及动力相关蛋白DRP1的表达,探讨AS组胺受体调控线粒体动力学的神经保护机制。本课题将为糖尿病低血糖相关认知障碍的机制研究开拓新的思路,并为探索组胺受体作为治疗靶点提供实验基础。
英文摘要
Repeated hypoglycemia can lead to cognitive impairment in diabetic patients, which is a difficult problem in clinical practice. The functional change of astrocytes (As) caused by repeated hypoglycemia in diabetes mellitus is an important reason for the loss of neurological function. It has been reported that the balance of AS’s mitochondrial dynamics after stress is crucial to maintain its own function and neuronal activity, but its specific regulatory mechanism remains unclear. In our pre-experiment, we found that the function of AS in model mice was changed, accompanied by the decrease of histamine receptor expression. Other studies have shown that histamine receptor is closely related to energy metabolism and signal transduction of AS. In this study, a mouse model of recurrent non-severe diabetic hypoglycemia will be used to activate the histamine receptor and observe its role in regulating AS function in improving the cognitive impairment related to diabetic hypoglycemia; In order to explore the neuroprotective mechanism of AS histamine receptor regulating mitochondrial dynamics, high glucose combined with repeated hypoglycemia as a model is established in vitro to intervened the expression of different histamine receptor subtypes and DRP1. The study will open up new ideas for the mechanism of diabetic hypoglycemia related cognitive impairment, and provide experimental basis for exploring histamine receptor as a therapeutic target.
血糖变异是指血糖水平在其波动的高值和低值间变化动荡的非稳定状态,糖尿病患者治疗过程中反复发生的低血糖事件会显著增加血糖变异性,加重神经系统损害。本研究以糖尿病血糖变异性诱导的中枢神经系统损伤为切入点,探究了星形胶质细胞功能异常与认知障碍的关联机制。研究发现,血糖变异状态下,小鼠海马区星形胶质细胞出现功能紊乱,表现为谷氨酸转运和代谢能力下降,突触可塑性相关蛋白PSD95和SYN表达水平降低,出现认知功能障碍。深入研究显示,高血糖变异性显著损害原代星形胶质细胞的线粒体功能,造成线粒体动力学失衡,具体表现为线粒体分裂相关蛋白DRP1表达上调,而融合相关蛋白MFN2和OPA1表达下调。代谢组学分析进一步证实,血糖变异状态下小鼠海马区的能量代谢通路发生显著改变,包括糖酵解、三羧酸循环及氧化磷酸化过程均出现异常。在此基础上,我们发现外周给予组氨酸(可在脑内转化为组胺)能有效改善血糖变异小鼠的认知功能障碍,其作用机制可能主要与激活星形胶质细胞膜表面的组胺受体有关,特别是H3受体。体外实验证实,组胺干预可显著增强星形胶质细胞的谷氨酸转运和代谢能力,提高细胞存活率。机制研究表明,组胺H3受体通过调控线粒体动力学平衡发挥神经保护作用,具体表现为上调MFN2和OPA1表达的同时下调DRP1表达,从而改善线粒体功能。组胺H3受体过表达实验进一步证实了其在维持星形胶质细胞功能中的关键作用,而线粒体融合抑制剂能够显著减弱组胺H3受体介导的保护效应。本研究阐明了星形胶质细胞线粒体动力学失衡和谷氨酸代谢障碍在血糖变异诱导认知功能损害中的关键作用,为糖尿病相关认知障碍的防治提供了研究思路和理论支持。
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