胶质细胞的谷氨酰胺合成酶(GS)在中枢神经系统(CNS)中发挥着调节谷氨酸和谷氨酰胺平衡的重要作用，它能根据需要把细胞摄取的谷氨酸转化为无神经毒性的谷氨酰胺提供给神经元。GS在大多数的星形胶质细胞(AS)都有表达，是AS行使兴奋性毒性保护作用的主要功能单位。目前，对于星形胶质细胞中GS功能方面的研究主要集中于与谷氨酸代谢相关的一些领域，其他方面的研究很少触及。CNS损伤后GS的表达格局和功能变化及调控方面的研究也相对较少，而且存在诸多争论。本研究课题旨在通过一系列实验加深和开阔对GS功能的了解，为CNS损伤和疾病机制的研究提供一些新的思路。　　 本文第一部分研究的主要目的是了解GS对AS谷氨酸摄取的影响及TNF-α对GS的负性调控作用，为研究GS在CNS中的生物学功能提供新的线索。在研究中我们通过特异性抑制剂MSO和转基因手段降低或增高AS中GS的水平，观察其对谷氨酸摄取的影响；通过western blot观察TNF-α对GS表达的影响；建立神经元-星形胶质细胞共培养体系，通过改变GS水平观察AS对谷氨酸兴奋性毒性的保护作用。结果发现：　　 (1)谷氨酸可以促进AS中GS活性和表达水平的上调。　　 (2)通过MSO和过表达改变细胞内GS水平，可以影响AS对谷氨酸的摄取；同时也影响GS对谷氨酸的转化效率，从而降低谷氨酰胺的产生。　　 (3)TNF-α可以抑制GS的表达和活化，从而降低AS对谷氨酸的摄取和转化。　　 (4)谷氨酸对神经元有明显的毒性，在缺乏谷氨酰胺的环境中神经元生长不良，AS可以把细胞外谷氨酸通过GS转化为神经元所需的谷氨酰胺，从而对兴奋性毒性产生保护作用；TNF-α可以通过其对GS的抑制作用降低AS对谷氨酸的摄取和利用，从而削弱AS对神经元的保护作用。　　 本文第二部分研究的主要目的是了解脊髓损伤(SCI)后GS的表达分布格局的变化，以及与组织中谷氨酸浓度变化的关系，为研究GS在CNS损伤中的作用提供依据。在研究中我们首先建立了大鼠脊髓重物撞击伤模型，通过免疫双荧光和免疫组化技术分析GS在SCI前后表达格局的变化；通过酶法直接检测组织中谷氨酸浓度和GS的活性水平；通过western blot分析GS蛋白水平的变化以及与AS反应性的关系。由此为更好的了解AS在SCI后的功能提供实验依据，为神经退行性疾病和CNS损伤的临床治疗提供一种新的思路。结果发现：　　 (1)SCI后极短时间内组织中谷氨酸浓度便迅速上升又很快恢复到损伤前水平，而GS的活性水平经历了一个先抑后扬的变化过程。　　 (2)正常脊髓中GS主要表达于三类胶质细胞，即星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞，损伤后这种格局未发生改变；在损伤中央部位出现的大量炎症细胞也有GS的高表达。　　 (3)SCI后GS蛋白水平经历了一个先降低后升高，在损伤后期又恢复至损伤前水平的变化过程，与星形胶质细胞的活化进程大体协调又不完全一致。　　 本文第三部分研究的目的是探讨GS对AS体外损伤后迁移的影响，为研究GS在反应性AS中的作用提供实验依据，为GS的功能研究提供一种全新的角度，也为更好的了解CNS损伤后AS的活化机制提供一些帮助。在研究中我们建立了AS的体外划痕损伤模型，用Ara-c抑制细胞的增殖，对损伤后GS的表达变化和分布格局进行了检测。通过基因敲除和过表达手段分析GS对细胞的迁移和黏附的影响。并通过RT-PCR对整合素(integrinβ)，金属基质蛋白酶(MMP-2，MT1-MMP)的检测，初步探讨了GS影响AS迁移的分子机制。结果显示：　　 (1)AS损伤后GS表达水平明显下调，空间分布上GS的下调主要出现在临近损伤区和正在迁移的AS。　　 (2)通过MSO抑制GS水平可以促进损伤后AS的迁移；而通过DEX诱导GS的表达可以抑制AS的迁移。　　 (3)通过RNA干扰降低GS水平可以促进AS的迁移却降低其黏附能力。　　 (4)AS损伤后integrinβ的表达量未发生明显变化，而MMP-2和MT1-MMP都有明显的上调；RNA干扰后AS的integrinβ表达受到抑制，相反却促进了MMP-2和MT1-MMP的表达。　　 这些结果提示我们GS的功能不仅仅局限于谷氨酸代谢方面，它对损伤后AS的活化和迁移存在重要的调控作用，但对于这一点还需要更多的实验来证明，需要更深入的研究去阐明其中的机理。