酸感受离子通道2a上调在脑缺血缺氧病理条件下的作用及其机制研究

Ischemic cerebrovascular disease is the clinical common and frequently-occurring disease, morbidity and mortality are both very high. There were no effect neuroprotective agents until now due to complicated pathogenesis and pathological process. Recently, Jonson et al presented evidence that transient global ischemia induced ASIC2a mRNA level and protein level expression in neurons that survive ischemia. Klenow fragment mediated labeling of DNA strand breaks determined that ASIC2a induction did not occur in cells with detectable DNA damage. This expression manner was as well as that of anti-apoptosis protein. At present, the function of ASIC2a in nervous system remained to be elucidated. In our experiment we found that protein expression of ASIC2a was obviously up-regulated in neuronal OGD/acidosis model. When ASIC2a was down-regulated, neuronal injury was more serious. So we speculated that ASIC2a protein up-regulation may take neuroprotective action during brain ischemia process. But the underlying mechanism was not understood. We will utilize Western blotting, transfection and electrophysiological methods to determine the action and molecular mechanism of ASIC2a protein expression change during brain ischemic injury. We will explore proportion of ASICs change before and after ischemia that underlied the neuroprotective action. Our results will highlight new theory and experimental proof of molecular mechanism about pathogenesis of brain ischemia.

缺血性脑血管病是临床上的常见病，多发病，致残率和死亡率都很高。由于发病机制和病理过程复杂，到目前为止仍找不到有效的神经保护药物。最近发现，在大鼠全脑缺血模型中，ASIC2a在转录水平和蛋白水平表达明显增多，且增多主要发生在对缺血敏感的海马和皮质区存活的神经元，与抗凋亡蛋白表达方式一致。目前ASIC2a在神经系统中的功能仍不清楚。我们在神经元OGD/acidosis模型中发现，ASIC2a蛋白表达量也上调；下调ASIC2a表达后，神经元损伤加重。推测ASIC2a上调在脑缺血中可能起到神经元保护作用，但具体机制不明确。本项目拟以此为切入点，利用Western、细胞转染和电生理等手段研究ASIC2a蛋白表达量变化对脑缺血神经元的作用及其机制；探讨是否由于脑缺血前后ASIC各功能电流的比例变化而对神经元存活能力发挥重要作用。本项目将从分子水平进一步理解脑缺血的发病机制为其治疗提供新理论和新策略。

酸感受离子通道（ASICs）在缺血性脑损伤中发挥重要作用。大量文献已经证明缺血时能够激活ASIC1a同聚体亚基，钙离子大量内流，产生钙超载，最终导致神经元死亡。除ASIC1a外，ASIC2a亚基在脑内大量分布。脑缺血发生时，大鼠皮层缺血半暗带ASIC2a亚基被证明是明显上调的，但是其上调到底发挥什么作用（是神经保护作用还是进一步使神经元损伤加重）是不清楚的且尚无实验依据支持。本项目的完成可以基本可以回答这个问题。我们研究发现，在大鼠MCAO模型中，ASIC1a总蛋白水平表达没有明显变化，但是表面蛋白（细胞膜蛋白）水平明显上调；ASIC2a总蛋白水平明显上调，但是膜蛋白水平由于实验技术所限没有表达出来。布洛芬是临床上一种常用的非甾体抗炎药，不仅具有较好的抗炎、镇痛作用，被广泛用于治疗关节炎和术后镇痛，而且有多篇文献报道了其较好的脑保护作为。为了进一步探讨ASIC2a蛋白上调在缺血性脑损伤中的影响，我们观察了布洛芬对ASIC2a的影响。研究发现，在大脑中动脉阻塞前1 h 及之后每隔8 h 腹腔注射80 mg/kg 布洛芬，共240 mg/(kg·24h)，与对照组相比，大鼠相比神经行为学评分明显降低（6.06±0.35 vs 17.56±0.15），且脑梗死容积百分比明显减小（11.24±0.93 vs 20.03±1.74）。Western blot 检测皮层缺血半暗带ASIC1a和ASIC2a 总蛋白表达和膜蛋白含量。缺血半暗带ASIC1a 总蛋白的相对表达水平没有明显差异，ASIC1a 膜蛋白的含量以及ASIC2a 总蛋白的表达，较对照组明显减少。提示，布洛芬的脑保护作用可能通过抑制ASIC2a 的表达上调，减少ASIC1a 的膜蛋白含量实现。因此ASIC2a在脑缺血中上调发挥的是进一步加重神经元损伤的作用。本项目的完成进一步明确了ASIC2a上调在脑缺血中发挥的作用，为神经元保护策略研发ASIC2a阻断剂提供了可靠地实验依据。