熊志奇
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电话:
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传真:
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E-mail: xiongzhiqi@ion.ac.cn
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个人简介
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教育和工作背景:
1987年－1992年 四川大学（华西医科大学药学专业），学士
1992年－1995年 中国科学院上海药物所神经药理学专业，硕士
1995年－2000年 美国贝勒医学院药理学和神经科学专业，博士
2000年－2003年 美国杜克大学神经生物系，博士后
2003年－现在 美国杜克大学神经生物学系，客座助理教授
2003年－现在 中国科学院神经科学研究所，研究员，博士生导师
2008年－现在 华东理工大学, 特聘讲座教授
研究方向
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神经系统疾病是一类发病率较高的疾病，中风、癫痫、早老性痴呆等常见的神经系统疾病影响全球数千万人的健康，加上一些较为罕见的疾病如雷特综合征、Rasmussen脑炎等，已经成为日益严重的医疗负担和社会问题。虽然目前已有一些手段及方法应用于某些神经系统疾病的临床诊断和治疗，但基于发病机制研究的、用于预防或治愈这类神经系统疾病的方案依旧匮乏。本研究组的长期研究方向是了解这些神经系统疾病在细胞和分子水平的发病机理，其中特别关注儿童智力发育障碍疾病和癫痫病的研究。
开展的课题
1. 智力障碍的分子和遗传机制
智力发育障碍（mental retardation），又称为精神发育不全或弱智，是儿童期最常见的神经系统疾病之一。引起智力障碍的原因可以是遗传性的，如多基因或单基因突变；也可以是非遗传性的，如神经系统感染，药物滥用，或脑损伤。其主要症状是智力发育迟缓，适应能力低下，注意力不集中等。部分病人（20-30%）伴随有癫痫发作。智力障碍的发病率约为2-3% 。在欧洲，约有8% 的医疗费用于智力疾病的治疗，远远高于其他同类疾病的费用。因此，智力障碍疾病成为医学领域中最重要的有待解决的难题之一。X 性染色体连锁 （X-linked mental retardation）的基因功能缺陷是智力发育迟缓的主要病因。它包括脆性X综合症（Fragile X mental retardation）, 雷特综合征（Rett Syndrome）和安吉尔曼综合征（Angelman Syndrome）等。目前已鉴定出一些基因与智力障碍相关，如脆性 X 综合症中的 fmr1 基因，雷特综合征中的 mecp2 基因和 stk9 基因，以及安吉尔曼综合征中的 ube3a 基因等，并且在实验小鼠模型中已证明这些基因突变影响神经系统发育和学习记忆。但这些基因突变如何导致智力障碍的分子机理尚不明确。小鼠的整体基因敲除会引起一系列的发育异常、代谢变化和突触联系改变等反应，导致难以建立突变基因与相应症状的直接联系。因此我们的策略为：在小鼠中，选择性的在特定脑区敲除与智力障碍疾病相关的基因，通过分析突触可塑性、学习记忆和癫痫发生等指标研究这些基因的功能；并且，小鼠特定脑区中在单个神经元水平敲除与智力障碍疾病相关的基因，并且使该神经元可视化，从而研究这些基因在神经元形态学、发育和可塑性中的作用。
2. 神经元网络稳态调节的分子机制研究
神经元的电活动在神经元结构的精细化和突触发育过程中具有重要的作用。神经环路能够依赖一种稳态调节的方式调整它的特性，从而防止神经网络长时间处于过度兴奋或过度抑制的状态。稳态调节的损伤可能成为某些神经系统疾病如癫痫的病理基础。然而，这类神经元可塑性的分子机制至今了解甚少。目前大多数的稳态可塑性研究都是基于分离培养的神经元细胞，通过药理学的手段双向调节神经元的活性。比如，长时间用钠离子通道阻断剂河豚毒素处理神经细胞可降低神经元的活性，但增加了神经细胞的内在兴奋性和兴奋性突触传递。长时间用 GABAA 受拮抗剂 Bicuculline 处理神经细胞可增加神经元的活性，但降低神经元内在兴奋性和兴奋性突触传递。利用这种体外实验模型，我们将研究突触传递、神经元细胞内在兴奋性和神经元形态的稳态调节机制。最近，我们已有初步的证据表明，神经元突触蛋白的稳态调节主要是通过脑源性神经生长因子 (BDNF) 实现的，BDNF 的表达分泌受神经元活性调节，BDNF-TrkB 信号通路调节下游的泛素-蛋白酶体系统（UPS），从而参与突触蛋白的稳态调节。目前我们也正在开展突触蛋白特异的 E3 ligase 的克隆和基因功能分析工作，从而进一步研究神经元活性依赖的突触蛋白的泛素化分子机制。
3. 癫痫病发生的分子机制
癫痫的发病率约在 1-2%，在儿童中比例更高。大约 35%-40% 癫痫病儿童同时也伴有智力障碍。脑损伤如中风、脑外伤、高烧惊厥、脑膜炎、脑炎或相关的发育疾病均可引起癫痫的发生。癫痫发生机制尚不清楚，目前也无有效的预防措施和彻底治疗手段。现有药物只能缓解癫痫的症状，而不能根除病灶。癫痫发作的特征是神经元活动的高兴奋性和高同步性，这种神经元的异常行为一般认为是正常功能的脑组织受到损伤后导致的永久性的可塑性变化。通过在分子水平对癫痫发生机制的研究，可以为癫痫的临床治疗提供新的方案和药物作用靶点。同时癫痫的产生伴随着神经可塑性、兴奋性的变化，以及神经元的损伤、修复和再生，所以通过对癫痫机制的研究还可以对其他神经退行性病变提供间接的理论解释，并有助于我们对脑功能的进一步深入了解。癫痫常伴有神经元的退行性损伤。已有研究表明，过度激活 NMDA 受体可引起神经元凋亡，但癫痫发生和神经退行性病变之间的因果关系，以及 NMDA 受体拮抗剂的抗癫痫作用是否来自其神经保护作用等问题仍备受争议。NMDA 受体有不同亚型，因此我们将研究 NMDA 受体的不同亚型在癫痫发生中的作用。
获奖成果
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代表性论著
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1. Chen M, Chen Q, Cheng XW, Lu T-J, Liu HX, Jia J-M, Zhang C, Xu L. and Xiong Z-Q. (2009) Zn2+ mediates ischemia-induced impairment of ubiquitin-proteasome system in rat hippocampus. Under review.
2. Li S, Zhang C, Takemori H, Zhou Y, and Xiong Z-Q. (2009) TORC1 controls activity- dependent CREB-target gene transcription and dendritic growth of developing cortical neurons. J. Neurosci. In revision.
3. Qiu LF, Lu T-J, Hu X-L, Yi YH, Liao WP, and Xiong Z-Q. (2009) Limbic epileptogenesis in a mouse model of fragile X syndrome. Cerebral Cortex. doi:10.1093/cercor/bhn163
4. Chen M, Lu T-J, Chen XJ, Zhou Y, Chen Q, Feng XY, Xu L, Duan WH and Xiong Z-Q. (2008) Differential roles of NMDA receptor subtypes in ischemic neuronal cell death and ischemic tolerance. Stroke. In press.
5. Jia J-M, Chen Q, Zhou Y, Mao S, Zheng J, Zhang C, and Xiong Z-Q. (2008) BDNF-TrkB signaling contributes to proteasome-dependent homeostatic regulation of synaptic proteins. J. Biol. Chem. 283: 21242-21250
6. Zheng J, Shen W, Lu T-J, Zhou Y, Chen Q, Wang Z, Xiang T, Zhu Y-C, Zhang C, Duan S, and Xiong Z-Q. (2008) Clathrin- dependent endocytosis is required for TrkB-dependent Akt-mediated neuronal protection and dendritic growth. J. Biol. Chem. 283:13280-13288.
7. Qiu HY, Guo C, Cheng XW, Huang Y, Xiong Z-Q, and Ding YQ. (2008) Pitx3-CreER mice showing restricted Cre expression in developing ocular lens and skeletal muscles. Genesis. 46:324-328.
8. Huang YZ, Pan E, Xiong Z-Q, and McNamara JO. (2008) Zinc-mediated transactivation of TrkB potentiates the hippocampal mossy fiber-CA3 synapses. Neuron. 57: 546-558.
9. Zhang XB, Jiang P, Gong N, Hu XL, Fei D, Xiong ZQ, Xu L, Xu TL (2008). A-type GABA receptor as a central target of TRPM8 agonist menthol. PLoS ONE, in press
10. Zhang X-H, Liu F, Qian C, Zhang C-L, Zhuo M Xiong Z-Q, and Li B-M. (2008) Conditioning-strength dependent involvement of NMDA NR2B subtype receptor in the basolateral nucleus of amygdala in acquisition of auditory fear memory. Neuropharmacology. 55: 238-246
11. Wu H, Zhou Y, and Xiong Z-Q. (2007) Transducer of regulated CREB and late phase long-term synaptic potentiation. FEBS J. 274: 3218-3223. (MiniReview)
12. Chen Q, He S, Hu X-L, Yu J, Zhou Y, Zheng J, Zhang S, Zhang C, Duan W-H, and Xiong Z-Q. (2007) Differential roles of NR2A- and NR2B-containing NMDA receptors in activity-dependent brain-derived neurotrophic factor gene regulation and limbic epileptogenesis. J. Neurosci. 27：542-552.
13. Wang CL, Zhang L, Zhou Y, Zhou J, Yang XJ, Duan SM, Xiong Z-Q, Ding YQ. (2007) Activity-dependent development of callosal projections in the somatosensory cortex. J. Neurosci. 27:11334-11342.
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17. Xiong Z-Q and McNamara JO. (2002). Fleeting activation of ionotropic glutamate receptors sensitizes cortical neurons to complement attack. Neuron 36: 363-374.
18. Xiong Z-Q and McNamara JO. (2002). Fas(t) balls and Lou Gehrig disease: a clue to selective vulnerability of motor neurons? Neuron 35: 1011-1013. (preview)
19. Xiong Z-Q and Stringer JL. (2001). Prolonged bursts occur in normal calcium levels in hippocampal slices after raising excitability and blocking synaptic transmission. J. Neurophysiol. 86: 2625-2628.
20. Xiong Z-Q and Stringer JL. (2001). Effects of postsynaptic GABAB receptor activation on epileptiform activity in hippocampal slices. Neuropharmacology 40: 131-138.
21. Xiong Z-Q, Saggau P, and Stringer JL. (2000). Activity-dependent intracellular acidification correlates with the duration of seizure activity. J. Neurosci. 20: 1290-1296.
22. Xiong Z-Q and Stringer JL. (2000). Extracellular pH responses in CA1 and the dentate gyrus during electrical stimulation, seizure discharges, and spreading depression. J. Neurophysiol. 83: 3519-3524.
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30. Xiong Z-Q, Han YF, and Tang XC. (1995). Huperzine A ameliorates the spatial working memory impairments induced by AF64A. NeuroReport 6: 2221-2224.
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