内源性H2S对缺血/低氧所致神经元线粒体损伤的保护作用及机制研究

缺血/低氧导致脑组织线粒体损伤、神经元凋亡，是血管性痴呆（Vascular Dementia,VaD）发病的重要原因。内源性H2S作为第三类气体信号分子对中枢神经系统功能有着重要的调节和保护作用，但其保护作用还未完全阐明。本研究以VaD患者、慢性脑低灌注大鼠模型、原代培养海马神经细胞为研究对象，应用分光光度法、免疫荧光、Real-time PCR、Western-blotting、基因转染等方法探讨CBS/H2S体系在VaD发病机制中的作用；VaD发病过程中缺血/低氧引起细胞线粒体融合和分裂平衡状态改变情况、融合蛋白Mfn和分裂蛋白Fis1的表达情况；内源性H2S对线粒体损伤保护作用、与线粒体融合蛋白和分裂蛋白表达改变的关系及相关的信号通路。本研究将为协助VaD的诊断，治疗及预防提供有益的线索。

缺血/低氧导致脑组织线粒体损伤、神经元凋亡，是血管性痴呆（Vascular Dementia,VaD）发病的重要原因。内源性H2S作为第三类气体信号分子对中枢神经系统功能有着重要的调节和保护作用，但其保护作用还未完全阐明。本研究以VaD患者、慢性脑低灌注大鼠模型、神经母细胞瘤细胞株（SH-SY5Y）为研究对象，探讨CBS/H2S体系在VaD发病机制中的作用；VaD发病过程中缺血/低氧引起细胞线粒体融合和分裂平衡状态改变情况、融合蛋白Mfn和分裂蛋白Fis1的表达情况；内源性H2S对线粒体损伤保护作用、与线粒体融合蛋白和分裂蛋白表达改变的关系及相关的信号通路。我们对VaD患者及对照人群CBS T833C位点的进行筛查，发现其等位基因频率有差异性；构建CBS基因T833C突变体载体，转染SH-SY5Y细胞并氧糖剥夺培养8小时后，H2S浓度、线粒体融合蛋白（Mfn2）及分裂蛋白（Fis1）蛋白表达无明显改变；在VaD动物模型实验部分，发现模型大鼠血浆及海马组织H2S浓度下降，Mfn2和Fis1表达都增加，考虑为大鼠缺血再灌注后线粒体分裂统合蛋白的表达异常导致，从而引起线粒体损伤。给予外源性NaSH治疗后H2S浓度增加、Mfn2和Fis1表达恢复正常，大鼠学习记忆能力得到改善。说明CBS/H2S体系参与了VaD的发展过程，给予外源性NaSH治疗能降低线粒体的损伤；进一步探讨模型大鼠线粒体损伤的信号传导通路，发现模型大鼠海马组织中NF-κBp65和环氧化酶-2 (COX-2)均增高，与模型组相比，硫氢化钠干预组可改善大鼠的学习记忆，且低剂量组COX-2、NF-κB的表达明显降低。COX-2在神经系统炎症中起着重要作用。其在静息状态下，表达较少，但是在脑缺血后，神经元表达COX-2 可以激活小胶质细胞产生大量的活性氧， 细胞受ROS 刺激，启动线粒体凋亡途径，破坏线粒体膜的完整性，造成线粒体功能紊乱，导致细胞能量代谢障碍及钙超载，加重脑缺血损伤。因此寻找一种可以抑制NF-κB和COX-2的药物对于治疗脑缺血损伤变得十分重要。我们的研究结果发现一定浓度的NaHS可以对VaD 大鼠脑组织中NF-κB和COX-2的表达有一定抑制作用，进一步减少炎症因子的表达，降低VaD 大鼠脑组织中的炎症损，起到脑缺血保护作用。