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谷氨酸是哺乳动物中枢神经系统(central nervous system, CNS)最主要的兴奋性神经递质。生理情况下,细胞外谷氨酸浓度必须维持在相对低的水平,以保证正确的信号传递,同时防止发生由于谷氨酸受体过度激活导致的兴奋性神经毒性。谷氨酸转运体尤其是位于星形胶质细胞上的谷氨酸-天冬氨酸转运体(glutamate-aspartate transporter, GLAST)和谷氨酸转运体-1(glutamate transporter-1,GLT-1),在突触间隙谷氨酸浓度的调节过程中发挥着重要作用。它们负责将释放到突触间隙的谷氨酸转运至神经胶质细胞,神经胶质细胞具有谷氨酰胺合成酶,它们能够将转入的谷氨酸转化为谷氨酰胺,后者可被转运至神经元,重新转换为谷氨酸,以实现谷氨酸的循环利用。当谷氨酸转运体功能障碍时,导致谷氨酸在突触间隙蓄积,持续兴奋其受体,引起兴奋性毒性,导致神经元死亡。目前的研究表明,谷氨酸转运体的定位或表达异常和脑外伤及多种神经系统退行性疾病有关,由于GLAST和GLT-1主要分布于星型胶质细胞和小胶质细胞,且在谷氨酸的转运过程中发挥主要作用,本研究主要探讨大鼠脊髓损伤后胶质性转运体GLAST和GLT-1在星型胶质细胞和小胶质细胞上的表达情况及其调控机制。以为进一步利用调控谷氨酸转运体的表达,从而降低细胞外谷氨酸水平,减少兴奋性毒性,减缓脊髓继发性损伤提供理论依据。目的(1)研究成年大鼠脊髓损伤后谷氨酸转运体GLAST和GLT-1表达的变化。(2)研究ERK1/2信号通路对成年大鼠脊髓损伤后谷氨酸转运体GLAST和GLT-1表达的调控作用。方法第一部分健康成年雌性SD大鼠25只,随机取5只作为正常对照组,余20只制作成脊髓挫伤动物模型,并随机分为4组,每组5只大鼠。伤后1d、3d、7d和14d处死取材,应用免疫荧光染色及计算机图像分析系统进行半定量分析,观察GLAST和GLT-1的表达情况。第二部分健康成年雌性SD大鼠55只,随机取5只作为正常对照组,余50只制作成脊髓挫伤动物模型,并随机分为两组：SCI组和实验组,每组25只大鼠。实验组大鼠分别于伤前30min、伤后1h及6h腹腔注射U0126(500μg/kg),SCI组大鼠以等量生理盐水代替。伤后8h、12h、24h、3d和7d处死取材,应用免疫荧光染色及计算机图像分析系统进行半定量分析,观察阻断ERK1/2信号通路对GLAST和GLT-1表达的影响。结果第一部分(1)在正常对照组脊髓,横切面上,GLAST主要表达于脊髓灰质,在白质中表达较少,主要见于白质的边缘部分。脊髓损伤后1d,GLAST表达略有升高,伤后3d和7d呈进行性下降,伤后7d表达最少,伤后14d略有升高,仍低于对照组。在损伤后3d和7d,GLAST的表达明显低于对照组,差异有统计学意义(P<0.∞)；(2)在正常对照组脊髓,横切面上,GLT-1主要表达于脊髓灰质,在白质表达较少,主要见于白质的边缘部分。脊髓损伤后Id,GLT-1的表达略有升高,伤后3d表达最少,伤后7d和14d略有升高,仍低于对照组。在损伤后3d、7d和14d,GLT-1的表达明显低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(3)免疫荧光双标结果显示,在正常对照组大鼠,星型胶质细胞上可见明显GLAST表达,脊髓损伤后1d,GLAST表达下降,伤后3d及7d呈进行性下降,伤后7d表达最少,伤后14d开始恢复。在损伤后3d和7d,GLAST与GFAP共表达明显低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(4)免疫荧光双标结果显示,在正常对照组大鼠,星型胶质细胞上可见GLT-1明显表达,脊髓损伤后1d,表达下降,损伤后3d及7d呈进行性下降,伤后7d表达最少,损伤后14d开始恢复。在损伤后1d、3d、7d和14d,GLT-1与GFAP共表达明显低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(5)免疫荧光双标结果显示,在正常对照组大鼠,小胶质细胞上可见少量GLAST表达,脊髓损伤后1d,表达明显上升,损伤后3d-14d呈进行性上升,损伤后14d达到高峰。在损伤后3d、7d和14d,GLAST与OX-42共表达明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(6)免疫荧光双标结果显示,在正常对照组大鼠,小胶质细胞上可见少量GLT-1表达,脊髓损伤后1d,表达明显上升,损伤后3d-14d呈进行性上升,损伤后14d达到高峰。在损伤后1d、3d、7d和14d,GLT-1与OX-42共表达明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。第二部分(1)正常对照组大鼠脊髓可见中等量GLAST表达,灰质明显高于白质。SCI组大鼠脊髓损伤后8h GLAST表达明显升高,自损伤后12h至损伤后7d,GLAST的表达呈进行性下降,至损伤后7d达最低值。脊髓损伤后8h,12h,3d及7d和对照组相比,差别有统计学意义(P<0.05)。实验组大鼠GLAST表达变化趋势和SCI组相同,脊髓损伤后8h、12h及24h和对照组相比,差别有统计学意义(P<0.05)。实验组与SCI组相比,伤后各个时间点GLAST的表达高于SCI组。脊髓损伤后8h、12h及24h实验组GLAST的表达和SCI组相比,差别有统计学意义(P<0.05)。(2)在正常对照组大鼠脊髓可见中等量GLT-1表达,其在灰质的表达明显高于白质。SCI组大鼠脊髓损伤后8h GLT-1表达明显升高,自损伤后12h至损伤后3d,GLT-1的表达呈进行性下降,至损伤后3d达最低值,损伤后7d开始上升。脊髓损伤后8h、12h、3d及7d和对照组相比,差别有统计学意义(P<0.05)。实验组大鼠GLT-1表达变化趋势和SCI组相同,脊髓损伤后8h,12h及24h和对照组相比,差别有统计学意义(P<0.05)。实验组与SCI组相比,伤后8h的表达高于SCI组。脊髓损伤后8h实验组GLT-1的表达和SCI组相比,差别有统计学意义(0.01<P<0.05)。结论(1)大鼠脊髓损伤后,GLAST和GLT-1的表达短暂上升后呈进行性下降,后逐渐恢复。(2)在星型胶质细胞,GLAST和GLT-1的表达呈进行性下降,后逐渐恢复；在小胶质细胞,GLAST和GLT-1的表达在观察时间内呈持续上升。(3)ERK1/2信号通路参与调控成年大鼠脊髓损伤后谷氨酸转运体GLAST的表达。(4)星形胶质细胞和小胶质细胞在脊髓损伤及其修复过程中发挥不同的作用；脊髓损伤后GLAST和GLT-1的表达受不同信号通路的调节。