谷氨酸是中枢神经系统中最主要的兴奋性神经递质。然而大量的谷氨酸会过度地激活谷氨酸受体，导致神经元的死亡，这就是所谓的兴奋性毒性。兴奋性毒性被认为是许多神经系统疾病如癫痫、脑缺血以及神经退行性疾病的重要病理机制。近年来人们尝试通过阻断谷氨酸受体来阻止兴奋性毒性的产生，但是这些候选药物在临床实验中往往表现的差强人意，并伴随着严重的副作用。因此，寻找和发现那些能在不影响谷氨酸能系统正常生理功能的情况下，干预谷氨酸的水平并阻止谷氨酸兴奋性毒性的作用靶点是十分有必要的。越来越多的证据显示，脑内的胶质细胞特别是星形胶质细胞在控制细胞外谷氨酸含量和防止兴奋性毒性的产生中发挥了至关重要的作用。由于缺乏细胞外的代谢途径，谷氨酸在被释放到突触间隙后，主要被星形胶质细胞上的谷氨酸转运体(GLT-1，GLAST)所摄取，并在胞内被谷氨酰胺合成酶(GS)转化为谷氨酰胺。之后，谷氨酰胺再被转运回谷氨酸能或γ-氨基丁酸(GABA)能神经元内作为合成谷氨酸和GABA的原料。上述的这一过程即被称为谷氨酸-谷氨酰胺循环。影响这一和星形胶质细胞密切相关的谷氨酸代谢通路，特别是其中的重要元件如谷氨酸转运体、谷氨酰胺合成酶都会对谷氨酸、GABA的代谢平衡，甚至兴奋性毒性产生重要影响。因此，星形胶质细胞谷氨酸代谢通路中的这些关键环节也被视为了解相关疾病如癫痫、脑缺血等的发病机制、干预疾病发生发展的重要潜在靶点。　　 组胺是脑内重要的神经递质或神经调质。组胺能神经元位于下丘脑结节乳头核，并广泛投射到全脑各个区域。现已发现四种组胺的受体(H1-H4受体)，其中H1-H3受体主要表达在大脑的神经元以及胶质细胞中。脑内组胺主要和睡眠-觉醒，能量代谢等生理功能相关。此外，组胺也被认为是一种内源性的脑保护因子。大量的文献报道脑内组胺及其受体在癫痫、缺血等神经系统疾病中都发挥了重要的神经保护作用，但目前为止其机制尚不十分清楚。　　 课题组和前人的研究发现，脑内组胺在病理情况下发挥神经保护作用的同时也会影响谷氨酸的水平。而组胺受体、特别是H1受体也可能参与其中。那么，组胺及其受体在神经系统疾病中所发挥的作用是否是通过影响了胶质细胞谷氨酸代谢通路及其中的关键蛋白而产生的呢？因此，我们首先在与谷氨酸兴奋性关系最为密切的癫痫模型中，确认了组胺H1受体拮抗剂这一广泛应用于临床的药物对癫痫易感性的作用，并研究了该作用是否通过影响了谷氨酸-谷氨酰胺循环中的关键蛋白GS而产生。除此之外，我们还在所得结果的提示下进一步探讨了组胺及其受体对谷氨酸-谷氨酰胺循环中的另一关键成分GLT-1的作用，并评价了该作用对另一种重要的神经系统疾病脑缺血的影响。　　 第一部分长期给予组胺H1受体拮抗剂通过抑制谷氨酰胺合成酶增加癫痫易感性　　 若每天给予成年大鼠组胺H1受体拮抗剂苯海拉明或吡拉明腹腔注射且持续两周，在停药的第1、5和10天，其戊四唑(PTZ)诱发的癫痫发作等级都明显提高。在停药10天后，其后放电阈值明显降低，杏仁核电点燃进程明显加快，提示长时间阻断H1受体会导致癫痫易感性的增加。同时，检测皮层和海马的GS表达和活性都发现了明显的下调。与此对应，皮层和海马内的谷氨酰胺和GABA的含量也显著下降。用GS的特异性抑制剂methionine sulfoximine(MSO)模拟H1受体拮抗剂所导致的GS活性下降同样可以造成癫痫易感性的增加。而在苯海拉明长期处理且停药10天后补充谷氨酰胺则可以完全逆转癫痫易感性的增加。在原代培养的星形胶质细胞中，长时程的苯海拉明和吡拉明处理同样会减少GS的表达，且在停药后不会立即恢复，但是可以被共同给予组胺或H1受体激动剂histamine trifluoromethyl toluidide(HTMT)所逆转。因此，我们的研究表明长期给予H1受体拮抗剂且停药后可以在正常大鼠上引起持续性癫痫易感性上升，它的机制可能是阻断H1受体后，抑制了GS的表达和活性，从而导致脑内谷氨酸和GABA的失衡。这提示脑内组胺可能通过H1受体调控胶质细胞谷氨酸代谢通路中的关键酶GS，从而影响GABA、谷氨酸的含量及神经元兴奋性。　　 第二部分组胺上调星形胶质细胞谷氨酸转运体1的表达从而减轻神经损伤　　 基于上一部分结果，我们进一步考察了组胺及其受体是否对胶质细胞谷氨酸代谢通路中的另一重要元件谷氨酸转运体也有调控作用。结果发现发现组胺可以在急性海马脑片中特异性地上调GLT-1的表达，但对GLAST却没有影响，并且这一作用并不是通过组胺对神经活动的影响而产生的。在纯培养的星形胶质细胞中，我们发现组胺同样能够上调GLT-1的表达。H1受体拮抗剂可以阻断组胺在脑片或者培养细胞上对GLT-1的这种调节作用。生物素标记细胞表面膜蛋白显示组胺在上调GLT-1总蛋白的同时也上调了细胞膜上的GLT-1表达量。同时，电生理记录胶质细胞谷氨酸转运体的电流更证实了组胺能够增加有功能的GLT-1的量，提示GLT-1介导的谷氨酸转运能力的提升。在进一步的实验中我们又发现，组胺(10-6 M)处理24小时后可以明显降低胞外谷氨酸的含量，并减轻外源性谷氨酸(2 mM)刺激引起的兴奋性毒性损伤。这种保护作用可以被GLT-1的特异性抑制剂dihydrokainate(DHK)所阻断。最后，我们又发现组胺可以在脑片中显著减轻糖氧剥夺(oxygen-glucose deprivation，OGD)引起的神经损伤。同样的，在在体的缺血模型大脑中动脉栓塞(middle cerebral artery occlusion，MCAO)中，我们腹腔注射了组胺的前体物质组氨酸（组胺难以透过血脑屏障）。结果发现组氨酸可以明显减少MCAO所引起的脑梗死体积，并且逆转MCAO所引起的GLT-1表达量下降。以上的结果提示，组胺可以通过胶质细胞上的H1受体上调胶质细胞中GLT-1的表达量和功能，继而降低胞外谷氨酸的水平，在缺血性损伤中发挥神经保护作用。　　 总之，本课题发现H1受体拮抗剂长时间处理可以降低GS的表达和活性，并且该作用可以在撤药后长时间持续。这可能是H1受体被长期阻断后增加癫痫易感性的机制。此外，组胺通过H1受体可以上调星形胶质细胞谷氨酸代谢通路中的另一关键环节GLT-1，从而降低细胞外谷氨酸含量，在兴奋性毒性、缺血性损伤中起到神经保护的作用。　　 因此，本论文的研究结果阐明了组胺及H1受体对谷氨酸代谢通路中的2个关键环节谷氨酸转运体和谷氨酰胺合成酶有调节作用，并提示该作用可能是组胺及其受体在那些与谷氨酸兴奋性密切相关的疾病如癫痫、脑缺血中发挥作用的潜在机制。