MMPs在电磁脉冲致血脑屏障紧密连接损伤中的作用及其机制研究

最新研究表明，基质金属蛋白酶（MMPs）可通过降解血脑屏障（BBB）紧密连接（TJ）蛋白造成BBB开放。我们前期研究发现，一定参数的电磁脉冲（EMP）辐照可导致BBB开放，同时伴有TJ蛋白的降解和MMPs活性的增加，因此，我们推测：MMPs 介导的TJ蛋白降解可能是EMP辐照致TJ 损伤和BBB通透性增加的主要作用机制。本课题拟通过病理学、分子生物学、细胞培养等技术研究EMP辐照后BBB 通透性、TJ蛋白水平、MMPs活性的变化，揭示三者在时间和空间上的动态变化规律，并同时对其相关性进行分析，评价MMPs 在EMP致BBB TJ损伤中的作用；从MMPs转录水平、酶原活化和蛋白水解酶的抑制性调节三个方面阐明EMP辐照致MMPs 活性增加的分子机制；通过MMPs抑制剂的应用，明确MMPs活性调控在EMP致BBB TJ损伤中的作用, 为BBB的EMP辐射损伤防治提供新思路。

最新研究表明，基质金属蛋白酶（MMPs）尤其是明胶酶(MMP-2 and MMP-9)可通过降解血脑屏障（BBB）紧密连接（TJ）蛋白造成BBB 开放。我们前期研究发现，一定参数的电磁脉冲（EMP）辐照可导致BBB 开放，同时伴有TJ 蛋白水平降低，因此，我们推测：明胶酶介导的TJ 蛋白降解可能是EMP 辐照致TJ 损伤和BBB 通透性增加的主要作用机制。本课题通过荧光实时定量PCR、免疫组织化学、蛋白杂交、原位酶谱等技术研究了EMP （200 kV/m， 200 次脉冲）辐照后不同时间TJ 相关蛋白基因转录水平、明胶酶和明胶酶内源性抑制物（TIMP-1、TIMP-2）蛋白水平及明胶酶活性的变化，结果显示，EMP 辐照后TJ相关蛋白ZO-1基因转录水平无明显变化，明胶酶在大脑皮层微血管表达明显增加，活性增强，上述指标与前期观察到的EMP辐照后BBB通透性增加的变化规律一致，结合EMP辐照后ZO-1蛋白水平降低，但转录水平无明显改变，提示明胶酶可能在EMP 致BBB TJ 损伤中发挥重要作用；应用明胶酶特异性抑制剂SB-3CT预处理动物后，发现EMP辐照导致的明胶酶活性增加受到抑制， BBB通透性改变减轻，ZO-1蛋白水平较单纯辐照组明显增加，表明胶酶抑制剂SB-3CT可以通过抑制明胶酶的活性部分阻止EMP辐照后ZO-1的降解，减轻BBB紧密连接的损伤，该结果明确了MMPs 在EMP致BBB TJ 损伤中的作用及其机制， 进一步阐明了EMP 致BBB开放的分子机制，同时，通过对MMPs 活性的调控为EMP辐照对BBB的损伤防护提供了新思路。