NOX2- ROS-线粒体在高血糖增加局麻药周围神经毒性中的作用

Reactive oxygen species(ROS) level increase might be involved in neurotoxicity induced by local anesthetics which could be enhanced by hyperglycemia.But antioxidant can not suppresses the toxicity completely.Instead, high dose of antioxidant exacerbate neurotoxicity induced by local anesthetics.It could be because nonselective antioxidants can not inhibited enzyme inducing ROS production and affect ROS physiological function.Nicotinamide adenine dinucleotide oxidase(NOX) family is the most important enzyme in ROS production,especially NOX2.Combining previous research results,it is hypothesised that ROS associated with NOX2 plays an important role in local anesthetics neurotoxicity enhanced by hyperglycemia. ROS influenceing mitochondrial function resulted much higher ROS level as a positive-feedback.When the ROS level reaches a certain degree,the mitochondrial-dependent apoptosis pathyway is activated and neurons are damaged.In order to reveal the role of NOX2, ROS associated with NOX2 and mitochondrial,plasmid transfection and interference RNA will be used to construct NOX2 low expression of cell line. Applying NOX2 gene knockout ,constructing rat model of diabetic mellitus and using molecular biological technique will be involved in our study.This study will prove the target that hyperglycemia acts on to enhaced local anesthetics neurotxicity,and lay a theretical foundation on how to avoid and control nerve damage in diabetes or high blood sugar patients after local anesthetics treatment..

高血糖患者接受局麻药作用后神经损伤的风险明显增加，与活性氧（reactive oxygen species，ROS）爆发密切相关。抗氧化剂不能完全抑制此种神经毒性，我们已证实大剂量抗氧化剂可加重局麻药神经毒性，可能因为ROS爆发的关键酶未被选择性抑制，而ROS 的正常水平被影响；同时发现上述神经毒性增加过程中，NOX2蛋白及mRNA水平升高，其为ROS产生重要酶，且与线粒体密切相关。由此提出假说：高血糖环境通过NOX2介导的ROS爆发影响线粒体的功能，正反馈引起ROS水平进一步增高，激活线粒体依赖的凋亡过程，从而增强局麻药神经毒性。运用质粒转染、干扰RNA技术构建NOX2低表达细胞株；利用NOX2基因敲除动物模型，应用Western blot、qRT-PCR、免疫荧光等分子生物学技术，证实上述假说。研究高血糖环境增加局麻药神经毒性的的作用机制，为局麻药神经毒性防治提治靶点。

活性氧(reactive oxygen species,ROS)爆发是高血糖增加局麻药神经毒性的中心环节。抗氧化剂并不能完全抑制此种神经毒性,我们前期研究发现大剂量抗氧化剂甚至会加重局麻药神经毒性,可能因为非选择性的抗氧化剂不能作用于引起 ROS 爆发的关键酶,反而影响特定部位ROS的正常水平。NOX家族是ROS产生过程主要酶类,尤以NOX2最为重要。由此提出假说:高血糖环境增强局麻药神经毒性的过程中,NOX2介导的ROS爆发影响线粒体的功能,正反馈引起 ROS水平进一步增高,并激活线粒体依赖的凋亡过程,从引起使神经细胞损伤。运用质粒转染、干扰RNA技术构建 NOX2 低表达细胞株; 构建糖尿病动物模型, 应用western blot 、qRT-PCR、免疫荧光等分子生物学技术,证实上述假说。本研究体内，构建大鼠2型糖尿病模型以及坐骨神经局麻醉药损伤模型，应用NOX家族的抑制剂证实了NOX家族在高糖环境增加布比卡因神经毒性中的作用，以及NOX2在其中的重要性。布比卡因通过增加NOX2，NOX4蛋白表达，引起ROS的进一步产生，从而增加高糖环境引起氧化应激，导致神经损伤加剧。p47phox 作为 NOX2 重要功能组成部分，成为本团队的研究重点。布比卡因可引起 p47phox 膜转位水平升高, NOX2 活性增强, 产生过多的 ROS 与线粒体形成正反馈循环产生更多ROS。本课题的研究意义在于探讨了高血糖环境增加局麻药神经毒性的作用机制,为局麻药神经毒性发生提供防治靶点。