不同代谢应激模型对人源神经元网络的不同影响

不同的体外模型被广泛用作实验平台，以评估神经元对代谢应激的反应，并测试缺血性脑卒中患者的潜在治疗方法。这些研究的结果取决于所采用的应激模型，而基于细胞活力的读出与电生理活动之间的联系仍缺乏充分探索。我们研究了来源于人诱导多能干细胞（hiPSCs）的人源神经元网络在三种常用代谢应激模型下的神经元网络活动：单纯缺氧、氧糖剥夺（OGD），以及缺氧联合不同浓度谷氨酸处理。我们的目标是阐明三种常用体外模型之间的差异，包括显微学读出与电生理读出之间的关系。 这些条件对神经元网络活动产生了不同的影响。单纯缺氧诱导活动随时间逐渐下降。相比之下，OGD触发了双相反应，其特征为早期活动增加，随后转为下降。在缺氧条件下暴露于高浓度谷氨酸同样改变了网络动力学，诱导出三相模式，包括活动快速下降、短暂增加以及随后再次下降。在所有这些病理条件下，神经元活动均逐渐下降，并在长时间缺氧后趋同于网络失效。复氧后，恢复程度有限且具有条件依赖性：单纯缺氧、OGD和高谷氨酸条件下均仅表现出有限恢复。另一方面，低浓度谷氨酸与良好恢复相关。显微学评估显示，不同条件下细胞活力受到的影响存在差异。OGD与最高水平的细胞死亡相关，而谷氨酸暴露，尤其是在高浓度下，尽管细胞活力得到部分保留，却导致突触斑点显著减少。这些发现表明，常用的体外缺血模型会诱导不同的神经元反应，并强调整合电生理学与结构分析对于更好表征人源神经元网络中的代谢应激的重要性。

不同的体外模型被广泛用作实验平台，以评估神经元对代谢应激的反应，并测试针对缺血性卒中患者的潜在治疗方法。这些研究的结果取决于所采用的应激模型，而基于细胞活力的读出与电生理活动之间的联系仍缺乏充分探索。我们研究了由人诱导多能干细胞（hiPSCs）生成的人源神经元网络，在三种常用代谢应激模型下的神经网络活动：单纯低氧、氧糖剥夺（OGD），以及低氧联合不同浓度谷氨酸。我们的目标是阐明三种常用体外模型之间的差异，包括显微学读出与电生理读出之间的关系。

这些条件对神经元网络活动产生了不同的影响。单纯低氧诱导了活动随时间逐渐下降。相比之下，OGD触发了双相反应，其特征为活动早期增加，随后下降。在低氧条件下暴露于高浓度谷氨酸也改变了网络动力学，诱导出三相模式，包括活动快速下降、短暂增加以及随后再次下降。在所有这些病理条件下，神经元活动均逐渐降低，并在持续低氧后趋同于网络衰竭。复氧后，恢复有限且具有条件依赖性：单纯低氧、OGD和高谷氨酸条件均仅表现出有限恢复。另一方面，低浓度谷氨酸与良好恢复相关。

显微学评估显示，不同条件下细胞活力受到的影响存在差异。OGD与最高水平的细胞死亡相关，而谷氨酸暴露，尤其是在高浓度下，尽管细胞活力得到部分保留，仍导致突触斑点显著减少。这些发现表明，常用的体外缺血模型会诱导不同的神经元反应，并强调整合电生理分析与结构分析对于更好地表征人类神经元网络中的代谢应激具有重要意义。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.09.731175v1?rss=1

🏷️ 人诱导多能干细胞神经元 代谢应激 缺氧 氧糖剥夺 谷氨酸兴奋毒性 神经网络电生理