Na-K-2Cl联合转运子-1参与水通道蛋白-4调控脊髓损伤后神经细胞水肿的机制

Edema and death of neuronal cells after spinal cord injury (SCI) are one of the main reasons for high incidence rate and low cure rare of paraplegia. AQP4 is an important molecule for regulating water balance of neurons, however, the mechanism that AQP4 play an opposing effect in acute and chronic phase of progress of cell edema is not clear. Our previous studies showed that Na-K-2Cl cotransporter-1（NKCC1）has high expression in spinal neurons, and also regulate hydrone within cells and the balance of all kinds of ion. In the acute phase of cells edema, down-regulate NKCC1 expression, the expression of AQP4 rise, cellular edema aggravates, and lots of cells dead. These results suggest that NKCC1 may be involved in the pathological process of edema provoked by AQP4 in acute stage of cell edema. But what are the specific relations between NKCC1 and AQP4? What is the mechanism of molecular regulation and what is the usage in spinal cord edema? In order to provide answers to the above questions, based on the previous results, we shall study and clarify that the relations between AQP4 expression, which is regulated by NKCC1 and cellular edema variation in different periods. It analyzes how their relations affect cellar edema and death after SCI. Hopefully it will reveal the new functions of NKCC1 eventually and provide direct and valuable theoretical foundations for clarifying the mechanism of spinal cord edema, therapuetic targets and new strategy of preventive treatment.

脊髓损伤（SCI）后神经细胞水肿、死亡是截瘫发生率高、治愈率低的根本原因之一。水通道蛋白4（AQP4）是调控神经细胞水平衡的核心分子，但其在水肿急、慢性期发挥"利、弊"相反作用的机制不清。我们新近发现Na-K-2Cl联合转运子-1（NKCC1），在脊髓神经细胞中高表达，并调控细胞内水分子、各种离子平衡；细胞水肿急性期，抑制NKCC1表达，AQP4表达上升，细胞水肿加重，大量死亡，强烈提示急性期NKCC1可能参与AQP4促细胞水肿的病理过程。但NKCC1和AQP4的具体作用关系如何？在脊髓水肿中的作用和分子调控机制是什么？为回答上述问题，本课题在上述重要发现基础上，深入探讨并明确水肿不同时期NKCC1调控AQP4表达与细胞水肿变化之间的关系，剖析两者关系对SCI后细胞水肿、死亡的影响，最终期望揭示NKCC1的新功能，为阐明脊髓水肿发生机制、治疗靶点及其防治新策略提供直接的、有价值的理论依据。

脊髓损伤（SCI）后神经细胞水肿、死亡是截瘫发生率高、治愈率低的根本原因之一。水通道蛋白4（AQP4）是调控神经细胞水平衡的核心分子，但其在水肿急、慢性期发挥“利、弊”相反作用的机制不清。我们新近发现Na-K-2Cl联合转运子-1（NKCC1），在脊髓神经细胞中高表达，并调控细胞内水分子、各种离子平衡；细胞水肿急性期，抑制NKCC1表达，AQP4表达上升，细胞水肿加重，大量死亡，强烈提示急性期NKCC1可能参与AQP4促细胞水肿的病理过程。但NKCC1和AQP4的具体作用关系如何？在脊髓水肿中的作用和分子调控机制是什么？为回答上述问题，本课题在上述重要发现基础上，深入探讨并明确水肿不同时期NKCC1调控AQP4表达与细胞水肿变化之间的关系，剖析两者关系对SCI后细胞水肿、死亡的影响，最终期望揭示NKCC1的新功能，为阐明脊髓水肿发生机制、治疗靶点及其防治新策略提供直接的、有价值的理论依据。通过本课题的实施，我们观察了AQP4表达与细胞水肿变化之间的关系，剖析了两者关系对SCI后细胞水肿、死亡的影响，揭示出NKCC1调控细胞水肿参与SCI转归的新功能。本研究发现，脊髓损伤或细胞损伤后24h时NKCC1和AQP4表达达到高峰；随后开始下降，表达具有一定的时效性；NKCC1或AQP4的表达升高会增加脊髓含水量即促进脊髓的水肿；NKCC1或AQP4的过表达或下调均能引起对方表达升高或降低，但又不存在直接的相互作用，表明NKCC1和AQP4之间的相互调节受到第三方的影响。为确定新的脊髓水肿治疗靶点提供实验基础，对研究脊髓水肿防治新策略具有重要意义。