脑缺血再灌注损伤Homer1调控内质网线粒体轴的作用及机制研究

Ischemic stroke (IS) has high incidence and morbidity, and drug treatment in clinical practice is limited. Previous studies indicated that the dysfunction of endoplasmic reticulum (ER) mitochondrial axis is the most significant event, which induces neuronal death through a series of process, but the molecular mechanism remains unclear. Our studies demonstrate that the expression of Homer1, a postsynaptic scaffold protein, dynamically changes after ischemic neuronal injury; knockdown of Homer1b/c inhibits glutamate-induced ER stress, and overexpression of Homer1a protects against oxidative stress via preserving mitochondrial function. These results indicate that Homer1 may play important roles in ER-mitochondrial axis regulating after IS. On the basis of previous studies, the role of Homer1 in cerebral ischemia and reperfusion injury and the molecular mechanism underlying Homer1 in regulating ER-mitochondrial axis will be studied by using Homer1 knockout mice and lentivirus-mediated overexpression technology. It is expected to discover new targets for neuroprotection against IS, and provide new ideas for clinical drug therapy.

缺血性脑卒中(IS）发生率高、残死率高，缺乏有效的药物干预措施。研究表明，内质网线粒体轴功能障碍可能是其中心环节，可通一系列级联反应导致神经元死亡，但其分子病理机制尚不清楚。我们的前期研究发现，突触后支架蛋白Homer1在脑缺血后呈动态变化趋势；下调Homer1b/c表达可抑制谷氨酸引起的内质网应激反应，而过表达Homer1a可通过保护线粒体功能减轻氧化应激损伤。结合文献报道，认为Homer1可能在IS后内质网线粒体轴功能调控中发挥重要作用。本课题拟在以往工作基础上，利用Homer1基因敲除小鼠和慢病毒过表达技术，明确Homer1在脑缺血再灌注损伤中的作用，阐明Homer1调控内质网线粒体轴功能的分子机制。本课题以Homer1及相关信号通路为切入点，在体内外研究IS后内质网线粒体轴调控的分子机制，有望发现IS后脑保护的新靶点，为临床药物研发提供新思路。

本项目所有研究内容均按照计划书进行，基本完成研究任务。首先，本项目成功建立小鼠大脑中动脉栓塞-再灌注模型，开展在体研究；原代神经元缺血再灌注损伤模型，开展离体研究，通过应用RT-PCR、Western blot、免疫组化、免疫荧光等技术，深入研究了Homer1在缺血再灌注损伤后的表达变化规律、作用及对内质网线粒体轴的调控机制。结果发现：Homer1蛋白重要亚型—Homer1a在缺血再灌注损伤后表达上调，过表达Homer1a发挥神经保护作用，其神经保护机制与抑制内质网应激、减轻线粒体功能障碍密切相关，而且，上述调控机制高度依赖内质网线粒体轴的核心信号通路，PERK通路。此外，进一步通过基因敲除小鼠、转录组学等技术发现，Homer1可抑制星形胶质细胞A1表型转化、抑制损伤后炎症反应；Homer1a还可通过激活AMPK通路减轻氧化应激损伤所致的自噬流阻滞。该项目深入研究了Homer1在缺血再灌注损伤中的作用及对内质网线粒体轴的调控机制，为缺血性脑卒中神经保护分子靶点研究提供了理论依据。.目前，该课题项目资助发表SCI论文8篇，中文核心1篇；取得专利2项；培养研究生5名，其中博士研究生3名，硕士研究生2名；课题部分成果参与申报2020年度军队科学技术进步一等奖