液泡ATP酶在心脏骤停后脑损伤中的作用及其调控机制

The morbidity and mortality remain high after post-cardiac arrest brain resuscitation.There are many treatment measures focus on brain resuscitation,but the effects are limited.The main reason is due to multiple effects triggered by hypoxia-ischemia and reperfusion injury:severe acidosis in neurons, calcium overload, excitotary amino acids formation and oxidative stress injury. Recent studies have found that the enhancement of the activity of vacuolar H+-ATPase(V-ATPase) was in favor of the tumor cells survival in hypoxic and acidic environments. In our previous study, we found that the activity of V-ATPase in hippocampal neurons was decreased after cardiopulmonary resuscitation(CPR).It plays an essential role in the central links of hypoxia-ischemia and reperfusion injury in brain,which is expected to become a new target for the treatment of brain resuscitation. By construct the rat CPR model and the hippocampal neurons oxygen glucose deprivation model,using gene transfection and molecular biology techniques,we study the effects in the changes of V-ATPase on brain injury after CPR from the whole and celluar levels. We aimed to investigate the effects of V-ATPase on the brain injury after CPR,the up-regulation of V-ATPase in early stage after CPR may help the neurons to adapt to hypoxic environment and alleviate the cascades of death, in order to provide a new strategy for the brain protection after CPR.

心脏骤停后脑复苏的致残率和死亡率居高不下，针对脑复苏的治疗措施很多，但效果均不理想，其主要原因在于缺血缺氧及再灌注损伤所触发的多种效应：神经细胞内酸中毒、钙超载、兴奋性氨基酸蓄积及氧化应激损伤等。新近研究表明，液泡ATP酶（vacuolar H+-ATPase，V-ATPase）活性增强有利于肿瘤细胞生存于缺氧、酸性环境。我们前期研究发现心肺复苏后海马神经细胞V-ATPase活性降低,该酶处于脑缺血缺氧及再灌注损伤的中心环节，有望成为治疗复苏后脑损伤的新靶点。本项目拟通过建立大鼠心肺复苏模型和海马神经元缺氧复氧模型，利用基因转染及分子生物学等技术从整体动物、细胞及分子水平，研究V-ATPase活性变化对心肺复苏后脑损伤的影响，探讨V-ATPase在心肺复苏后脑损伤中的作用，复苏后早期增强其活性，可能有助于神经细胞适应缺氧环境，减少级联反应造成的损伤，为心肺复苏后脑保护提供新的思路。

研究证实，V-ATPase处于脑缺血缺氧及再灌注损伤的中心环节，增强V-ATPase活性有利于细胞适应缺氧环境，减轻细胞内酸中毒，提高细胞对氧化应激的耐受能力，减少凋亡发生。本项目通过建立大鼠心跳骤停/心肺复苏模型，研究复苏后脑V-ATPase表达及活性变化，并通过不同方法干预其活性，观察其对复苏后脑损伤的作用及活性调节机制。结果表明：（1）大鼠海马和皮质区是心肺复苏后的大脑易损区，海马和皮质区V-ATPase的表达和活性在心肺复苏后出现明显下降。（2）外源性硫化氢可明显改善大鼠心肺复苏后24小时神经功能损伤，机制可能与其提高脑V-ATPase活性，减轻钙离子超载和线粒体渗透性转换孔的开放，抑制凋亡有关。外源性硫化氢能保护大鼠复苏后肠粘膜的缺血再灌注损伤，其机制可能与硫化氢提高低氧诱导因子1α（HIF-1α）的活性，保护肠粘膜通透性和完整性，减少氧化应激，减轻炎症反应，抑制凋亡有关。（3）脑肠肽（ghrelin）能够提高V-ATPase活性，改善复苏后大鼠神经功能评分，保护线粒体膜电位，抑制氧化应激，提高脑组织ATP含量并上调UCP-2表达水平，减少神经细胞凋亡。（4）内质网应激是心肺复苏后导致凋亡的通路之一；Sal预先处理可明显改善心肺复苏后24小时大鼠神经功能损伤，机制可能与其提高V-ATPase活性，抑制过度的内质网应激，减少钙超载，同时抑制氧化应激有关。（5）心肺复苏后海马细胞的凋亡与V-ATPase活性降低有关。亚低温对神经细胞保护作用伴随V-ATPase活性上调，同时caspase-3的表达下降。V-ATPase活性增强可能发挥重要的抗凋亡作用。结论：复苏后V-ATPase表达和活性降低，通过不同方式提高其表达和活性能减轻复苏后脑损伤，其机制可能与抗凋亡、抗氧化有关，这为治疗心肺复苏后脑损伤提供新的思路。