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空軍軍醫大學唐都醫院神經外科屈延教授團隊,近期在國際知名學術期刊Advanced Science(JCR:Q1區,IF:16.803)發表研究論文《Single-Nucleus RNA Sequencing Reveals that Decorin Expression in the Amygdala Regulates Perineuronal Nets Expression and Fear Conditioning Response after Traumatic Brain Injury》。本論文採用單細胞轉錄組的方法,首次發現了神經元周圍網絡基質參與顱腦創傷後條件性恐懼行為的機制,並揭示了核心蛋白聚糖在顱腦創傷中的功能,為臨床上治療顱腦創傷引起的創傷後應激障礙等神經和精神疾病提供了新的思路。

[REF: Shi Y, Wu X, Zhou J, et al. Single-Nucleus RNA Sequencing Reveals that Decorin Expression in the Amygdala Regulates Perineuronal Nets Expression and Fear Conditioning Response after Traumatic Brain Injury. Adv Sci (Weinh). 2022 Jan 17: e2104112. doi: 10.1002/advs.202104112. Epub ahead of print.] PMID: 35038242




顱腦創傷是發生創傷後應激障礙等神經和精神疾病的高危風險因素,但是其病理機制尚不清楚,目前缺乏較好的治療手段。創傷後應激障礙的神經生物學基礎是條件性恐懼行為增強和焦慮行為增強,而這兩種行為都受到杏仁核的調控。神經元周圍網絡基質是在中樞神經系統中一類特化的細胞外基質,它在杏仁核包裹着穀氨酸能神經元和GABA神經元,除了起保護屏障的作用外還調節着神經元的突觸可塑性。既往的研究表明神經元周圍網絡基質的損傷與恐懼記憶和學習記憶等多種行為學有關;同時在顱腦創傷後神經元周圍網絡基質的表達也會發生顯著變化,但是神經元周圍網絡基質是否調節顱腦創傷引起的條件性恐懼行為仍然未知。

因此本研究目的是通過單細胞測序的方法,對顱腦創傷後的杏仁核細胞進行分群,評估神經元周圍網絡基質在條件性恐懼行為中的作用。

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單細胞測序總共得到了72,328個小鼠杏仁核細胞,並將其鑑定為7個細胞類型,分別是興奮性神經元、抑制性神經元、小膠質細胞、星形膠質細胞、內皮細胞、少突膠質細胞和少突膠質前體細胞(如圖一所示)。

圖一

差異分析表明杏仁核的興奮性神經元亞群中的核心蛋白聚糖(Decorin,Dcn)在顱腦創傷後表達顯著上升。進一步採用普通轉錄組測序、原位雜交、RT-qPCR、免疫熒光和WB等手段也觀察到了Dcn在顱腦創傷後小鼠杏仁核內表達上升的現象(如圖二所示)。

圖二

為了研究Dcn在顱腦創傷中發揮的作用,利用轉基因小鼠特異性敲除杏仁核中Dcn的表達,免疫熒光結果表明包裹穀氨酸能神經元的神經元周圍網絡基質表達增加,而包裹GABA能神經元的神經元周圍網絡基質表達不受影響(如圖三所示)。

圖三

同時行為學結果顯示敲除杏仁核處的Dcn可以緩解顱腦創傷引起的條件性恐懼行為增強(如圖四所示)。

圖四

最後,作者利用免疫共沉澱聯合LC-MS/MS質譜的方法,發現Dcn是通過VI型膠原蛋白α3亞基(Col6a3)發揮作用的(如圖五所示)。

圖五

本研究首次闡明了神經元周圍網絡基質參與顱腦創傷後條件性恐懼行為的機制,為臨床上治療顱腦創傷引起的創傷後應激障礙提供了新的靶點和科學的實驗依據。



第一作者簡介


史英武 博士研究生

空軍軍醫大學唐都醫院


2014級八年制博士研究生,導師為屈延教授,主要研究方向為顱腦創傷的保護機制

發表第一作者或共同第一作者SCI論文5篇

參與國家自然科學基金重點項目1項和面上項目2項



通訊作者簡介


屈延 教授

空軍軍醫大學唐都醫院


神經外科主任,主任醫師,博士研究生導師

美國Thomas Jefferson大學博士後,接受全美神經外科專科培訓(American Neurosurgical Oncology Fellowship)

獲聘國家教育部「長江學者獎勵計劃」特聘教授(2016年)、入選國家中組部「萬人計劃」領軍人才(2016年)、獲評中國科協「求是」傑出青年獎(2019年)、入選國家科技部「中青年科技創新領軍人才」計劃(2013年)及國家教育部「新世紀優秀人才」計劃(2012年)、獲評解放軍高層次科技創新人才「拔尖人才"(2021年)、空軍級專家(2020年)、享受國務院政府特殊津貼(2021年)

中國醫師協會神經外科醫師分會副會長、中國醫師協會膠質瘤專業委員會常委兼總幹事、國家創傷中心顱腦創傷委員會副主任委員、中華醫學會神經外科分會青委會副主委、陝西省醫學會神經外科分會候任主委、《中華神經外科雜誌英文版》編委

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葛順楠 副教授

空軍軍醫大學唐都醫院


神經外科副主任、醫學博士、副主任醫師、副教授、碩士研究生導師,顱腦創傷與神經重症治療組組長兼實驗室負責人

美國斯坦福大學神經外科訪問學者,全軍優秀博士學位論文獲得者,陝西省青年科技新星,空軍高層次科技人才,陝西省科技項目會評專家,陝西省醫學會神經外科分會委員,空軍軍醫大學珠峰計劃資助對象

先後主持國家自然科學基金2項,軍隊省部級重大課題3項。獲軍隊醫療成果一等獎1項、陝西省科學技術獎一等獎及二等獎各1項

主譯、副主編專著4部;授權專利5項;以第一和通訊作者發表SCI論文30篇;《World neurosurgery 》以及《Cell cycle》等SCI期刊審稿人

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