缺血后适应对脑缺血再灌注神经细胞周期激活抑制的分子机制

Ischemic postconditioning could alleviate the ischemia and reperfusion injury, which was performed after ischemia and reperfusion, then was more applicable to clinical practice than ischemic preconditioning. However,the machanism is unclear. Our previous study showed that cerebral ischemic postconditioning decreased the ischemia and reperfusion injuries. Our Affymetrix gene-chip data and further confirmation study showed that ischemic postconditioning significantly reduced the expression of cell cycle proteins, and also have great influence on protein kinases and transcriptor factors. Based on our primilitary foundation and the unclear underlying mechanism of neuroprotective effect of cerebral ischemic postconditioning, we hypothesesed that the neuroprotection of ischemic postconditioning is initiated by affecting the activity of some protein kinases, and probably via the expression of transcription factors to regulate the expression of cell cycle proteins.We are going to carry out research by using the rat and monkey animal model, lentivirus infection, RNA interference, to demonstrate the time-dependent proliferation of different kinds of neural cells after ischemia/reperfusion and the underlying mechanisms, providing the basic researches for the clinical transformation of ischemic preconditioning, and explored the new therapeutic strategy for cerebral ischemia and reperfusion.

缺血后适应可减轻脑缺血再灌注损伤，且在再灌注开始后干预，比缺血预适应更符合治疗特点。但缺血后适应对脑缺血的保护机制不清,我们前期研究发现：脑缺血后适应可明显减轻脑缺血再灌注损伤，改善神经功能缺失；芯片筛查结果发现脑缺血后适应可显著降低脑缺血再灌注后细胞周期蛋白mRNA表达的增加；且对蛋白激酶、转录因子等有较大影响,并且我们进一步验证了细胞周期蛋白的表达。针对脑缺血后适应对脑缺血再灌注保护机制不清，以及我们前期发现，提出假设：脑缺血后适应对脑缺血的保护作用从影响蛋白激酶的活性开始，通过调控转录因子的表达和活性来调控多种神经细胞的细胞周期蛋白的表达。我们将应用大鼠和非人灵长类动物为模型，应用免疫共沉淀、基因转染技术、流式细胞检测技术等探索脑缺血后适应的保护及其分子机制问题，对阐明缺血再灌注后多种神经细胞的增殖规律以及缺血后适应对其影响的规律有重要意义，为缺血性脑血管病神经保护治疗策略提供思路。

缺血后适应可减轻脑缺血再灌注损伤，且在再灌注开始后干预，比缺血预适应更符合治疗特点。但缺血后适应对脑缺血的保护机制不清。本课题明确了后适应对脑缺血-再灌注后神经元细胞周期激活的阻滞作用：基因芯片发现后适应可以纠正缺血-再灌注后脑组织细胞周期相关基因的表达。首先，我们发现后适应可降低神经元细胞周期正性调节蛋白的表达，但对负性调节蛋白没有显著影响，此外，后适应对神经元细胞周期的阻滞作用可能与其抑制了丝裂原活化蛋白激酶家族的激活，以及下游转录因子的活性实现的（CNS Neurol Disord Drug Targets. 2013. IF=3.81）。进一步研究发现，后适应对脑缺血-再灌注后星型胶质细胞增殖的抑制作用，其作用与抑制了组蛋白去乙酰化酶的活性有关（中国比较医学杂志. 2013.）。为了进一步研究调控细胞周期的关键激酶TOPK，本课题组在急性脑梗死患者的外周血浆中活化的TOPK水平显著降低，提示TOPK 可能参与了人类急性脑梗死的病理过程，提示其临床重要性。在此基础上，我们通过动物、细胞实验，结合基因沉默的方法，证明了在脑缺血后的神经元细胞中p-TOPK活化，并通过激活细胞外信号调节激酶ERK通路，增加抗氧化蛋白Prx-1和Prx-2的表达，从而在局灶性脑缺血-再灌注损伤过程中发挥抗氧化功能（FEBS Journal. 2014. IF=4.237）。此外，我们证明TOPK介导了缺血后适应对脑组织的抗氧化损伤作用，且该作用可能是通过激活其下游信号分子AKT实现的（Stroke. 2014. IF=6.018，此论文于2015年2月获得美国中风协会颁发的2014中风进步与创新奖）。此外，我们证明脑缺血后抑制AKT/Bcl-2激发的自噬可以消除远隔缺血适应通过线粒体介导的细胞死亡效应通路诱导的保护作用（Translational Stroke Research. 2015. IF=4.503）。