整合素-细胞骨架力学生化信号耦合系统在弥漫性轴索损伤中作用的初步研究

弥漫性轴索损伤（DAI ）的病变特征是轴索断裂，研究显示轴索断裂并非外力直接引发，而是外力作用后病理生理变化的结果，其中包含了复杂的力学生化信号耦合。整合素、细胞骨架是最重要的力学生化信号耦合系统，但在DAI中作用尚不清楚。已知Ca2+超载是DAI发病的中心环节，整合素、细胞骨架是力引起细胞内Ca2+浓度增高的关键因素，我们前期研究显示β1整合素在DAI轴索表达增强，且与病变程度相关。据此推测整合素－细胞骨架在DAI发病中扮演着重要角色。本项目通过建立DAI动物模型，使用整合素受体拮抗剂干预观察DAI病变发展、轴索整合素、细胞骨架表达、轴索内Ca2+浓度、钙蛋白酶检测以及可能的信号通路来探讨整合素－细胞骨架系统在DAI中的调控作用及可能机制；并进一步在尸检脑组织中观察整合素、细胞骨架表达与DAI病变的关系。本项目通过揭示DAI发病的力学生化耦合机制，为该病临床防治及法医学鉴定提供研究基础。

弥漫性轴索损伤（DAI）是常见的颅脑损伤类型，当前研究显示大部分轴索断裂并非外力直接引发，而是外力作用后病理生理变化的结果，其中包含了复杂的力学生化信号耦合。已知整合素是最经典的力敏感受体，而细胞骨架系统是重要的细胞力传导的结构基础，Ca2+离子超载是DAI后轴索损伤的核心环节，机械力作用可通过整合素引起细胞骨架改变，从而进一步引起一系列生化改变。但整合素-细胞骨架系统在DAI中作用尚不明了。.本课题利用整合素受体竞争性拮抗剂 RGD 肽侧脑室注射来阻断整合素受体相关信号系统，采用透射电镜观察大鼠脑组织的超微结构变化，发现阻断整合素受体相关信号后，脑水肿显著减轻，轴索、毛细血管损伤程度明显减轻；α-tubulin、NF-L和α-spectrin这三种轴索细胞骨架结构蛋白的检测结果均显示阻断整合素受体信号可明显抑制DAI后微管、神经丝崩解及细胞骨架相关蛋白的损伤。此外我们的研究也显示整合素拮抗明显降低了脑组织中细胞内Ca2+离子含量。然后采用Ca2+离子拮抗剂尼莫地平观察了Ca2+离子信号系统在DAI发生中的作用机制，研究通过β-APP、vWF免疫组化、NF-L免疫荧光、钙调神经磷酸酶（CaN）活性及表达量、脑干湿比例等指标的观察均显示Ca2+超载参与DAI损伤。该项目研究结果均提示整合素-细胞骨架及Ca2+信号系统在DAI后的轴索及脑组织损伤中起重要作用，但其间的相互作用机制尚需进一步深入研究。