海藻糖对短暂脑缺血后神经元内蛋白聚集和神经元死亡的保护作用及机制

脑缺血后神经元损伤及保护一直是神经科学探讨的一个主要问题。近年发现"蛋白聚集"是伴发脑缺血后神经元死亡过程的一个重要病理现象，与神经元死亡有密切关系。因此，减少脑缺血后蛋白聚集成为保护神经元的靶点。我们预实验结果显示海藻糖不仅能减少脑缺血后蛋白聚集，而且还减少了神经元死亡。但是，海藻糖减少脑缺血后蛋白聚集和神经元保护作用的机制尚不清楚。因此，在本课题中我们拟采用细胞OGD模型及大鼠脑缺血模型从以下方面进行探讨：（1）海藻糖对脑缺血后氧化应激的影响；（2）海藻糖对脑缺血后蛋白质损伤及蛋白聚集的影响；（3）海藻糖对脑缺血后蛋白酶体及自噬活性的影响；（4）海藻糖对脑缺血后蛋白伴侣表达的影响；（5）海藻糖对脑缺血后ASK-1信号通路的激活及内质网应激的影响。通过本课题研究，我们期望进一步明确蛋白聚集在脑缺血后神经元死亡中的意义，并证明海藻糖是一种能够拮抗脑缺血后蛋白质损伤和蛋白聚集的脑保护剂。

解除脑血管狭窄或堵塞、重建和恢复脑血流是目前治疗缺血性脑血管病的重要策略。但是，再灌注所致的脑损伤是影响治疗效果的重要因素之一。因此，我们在以往发现蛋白聚集是导致缺血再灌注后神经损伤的重要病理现象、并且海藻糖具有保护缺血再灌注后脑损伤的基础上，采用体外培养SH-SY5Y细胞糖氧剥夺模型以及Wistar大鼠全脑缺血再灌注模型，应用分光光度计法、水迷宫法、蛋白印迹分析、蛋白酶体活性检测、激光共聚焦显微镜检测等研究方法，探讨了海藻糖对缺血再灌注性脑损伤的保护作用及其对蛋白聚集的抑制作用和机制。我们发现：海藻糖预处理48h能够提高SH-SY5Y细胞对糖氧剥夺的耐受能力，抑制糖氧剥夺所致SH-SY5Y细胞死亡；海藻糖预处理48h还能够抑制全脑缺血所致大鼠海马CA1区神经元损伤；改善全脑缺血再灌注所致大鼠认知功能障碍；进一步研究发现，海藻糖的脑保护作用与以下因素有密切关系：（1）海藻糖预处理能够抑制蛋白聚集的发生。海藻糖预处理48小时不仅能够抑制糖氧剥夺所致SH-SY5Y细胞内蛋白聚集的形成，还能防止大鼠全脑缺血所致海马CA1区神经元内的蛋白聚集。（2）海藻糖能够抑制氧化应激反应。海藻糖不仅能够抑制糖氧剥夺所致SH-SY5Y细胞内活性氧的增加，还能抑制全脑缺血所致海马CA1区神经元内蛋白质氧化产物羰基化合物的含量，进行减少了细胞内蛋白质的氧化损伤以及异常蛋白的形成，进而抑制了蛋白聚集物的形成。（3）海藻糖能够保护蛋白酶体的活性，抑制了蛋白聚集物对蛋白酶体的包裹作用，增强了蛋白酶体对细胞内异常蛋白的降解作用。（4）海藻糖具有保护线粒体的作用，抑制了糖氧剥夺及全脑缺血再灌注所致线粒体内AIF的核转位作用。（5）海藻糖能够抑制糖氧剥夺后SH-SY5Y细胞以及全脑缺血再灌注后海马CA1区神经元的内质网应激反应，抑制了糖氧剥夺及全脑缺血所致PERK信号通路激活。（6）海藻糖提高了糖氧剥夺后SH-SY5Y细胞以及全脑缺血再灌注后海马CA1区神经元内结构性蛋白伴侣Hsp40的含量。通过本研究，我们证实海藻糖预处理对缺血再灌注所致神经元损伤的保护作用不仅与其抑制蛋白聚集有密切关系，还与其抑制与线粒体和内质网相关的细胞死亡信号通路有关，这为海藻糖的进一步应用提供了理论依据。