cPKCgamma-CRMP2信号通路在脑缺血低氧性损伤和适应中作用机制的研究

Ischemic/hypoxic preconditioning(I/HPC) is an endogenous cerebral protection, which is induced by sublethal ischemic/hypoxic stimulations. In our latest study, we found classical(cPKC)gamma-collapsin response mediator protein 2(CRMP2) pathway was involved in I/HPC. Because PKC distibutes broadly and is involved in many biological processes, it is of a great importance to explore the role of CRMP2, which is the downstream and without kinase activity. And, the biological significance of hypo-phosphorylation and proteolysis of CRMP2 in ischemic/hypoxic injuries and preconditiong is still not clear. Using models of HPC in mice , middle cerebral artery occlusion(MCAO) and cellular ischemia, we will carry out the following studies with morphologic, electrophysiological and biochemical methods : ① To explore the regulation of cPKCgamma on CRMP2 furtherly;② To explore the role of CRMP2 in I/HPC by intervention targets to CRMP2; ③ To explore the pathological signification of hypo-phosphorylation and proteolysis of CRMP2, which are induced by ischemia/hypoxia. The results of this study will provide a new strategy for clinical ischemic/hypoxic diseases.

脑缺血/低氧预适应(I/HPC)是缺血低氧刺激引起的脑组织产生的内源性保护反应，其机制研究有助于临床防治脑缺血低氧性损伤的药物研发。本课题的预实验中,我们发现经典型蛋白激酶C(cPKC)gamma-脑衰蛋白反应调节蛋白2(CRMP2)信号通路参与了I/HPC过程，PKC分布广泛且参与多种生理过程,探讨其下游、不具激酶活性的互作蛋白CRMP2在缺血低氧损伤和适应中的作用极具临床意义，且缺血低氧时CRMP2低磷酸化和水解的生物学意义尚不清楚。本课题拟采用小鼠整体HPC、脑中动脉阻塞和细胞缺血模型，利用形态学、电生理学、生物化学和生物信息学等研究手段，开展如下研究：①进一步明确cPKCgamma对CRMP2的调节机制；②对CRMP2 进行靶向干预探索其对I/HPC形成的影响；③ 探讨缺血低氧造成的CRMP2低磷酸化和水解的病理学意义。本课题所获成果将为临床缺血低氧性疾病的防治提供新思路。

缺血性脑卒中是世界排名第二位的多发性疾病，由于其高发病率、死亡率、致残率给社会和家庭带来了沉重的负担，目前尚缺少有效的治疗手段，究其原因包括治疗时间窗短及机制尚不清楚等。在以往的研究中我们发现低氧预适应可以通过增加cPKCgamma活性降低缺血损伤，CRMP2作为其下游信号分子参与其中，提示相关内源性机制研究可为缺血性脑卒中治疗提供可借鉴的手段。在本课题实施过程中，我们利用形态学、电生理学、生物化学和生物信息学进一步明确了cPKCgamma与CRMP2的相互作用，采用野生型CRMP2高表达发现其可增加缺血损伤，明确了其对缺血损伤的促进作用。采用tat-CRMP2预处理减少CRMP2剪切片段的生成，发现其减少可以减轻缺血损伤，从而明确了CRMP2剪切片段的生物学意义。我们利用形态学、电生理学、生物化学、分子生物学观察了与CRMP2存在相互作用的NR2B NMDA受体在这一过程中的作用、IGF-1治疗的疗效及可能机制，指出单一NR2B受体激活位点对兴奋性毒性损伤的贡献的局限性，而应关注不同NR2B受体激活位点的关系及激活次序，提出IGF-1合并NR2B受体拮抗剂的给药方式可能对缺血性脑卒中的治疗更加有效的观点。针对缺血死亡区，我们探索了采用纳米支架移植神经干细胞分化的神经元进行修复的可能策略，通过对移植神经元进行功能检测，利用形态学、电生理学、生物化学方法确定了其可以表达成熟蛋白、可以发放NMDA介导的兴奋性突触后电流，提示有效神经网络的形成。本课题组从缺血性脑卒中的发病机制及治疗策略两方面，采用多种手段、多个角度，对缺血性脑卒中的防治提出了我们独特的理论和治疗策略，本课题所获成果为临床缺血性脑卒中防治提供基础数据和新的治疗思路。