NMDA受体过度激活诱导的nNOS亚细胞转位介导兴奋毒性

NMDA受体过度激活介导的兴奋毒性导致缺血缺氧性神经损伤，构成多种神经退行性疾病的病因，但其下游信号通路尚有待阐明。我们的前期研究结果提示，NMDA受体诱导的nNOS亚细胞转位，即从胞浆移向细胞膜，与突触后密度蛋白PSD95结合，可能是兴奋毒性的下游关键事件。本项目将使用基因敲除、RNA干扰、制备特异性的多肽和构建重组病毒过表达这些多肽阻断蛋白-蛋白相互作用、使用工具药物作用于特异靶标等手段，重点研究：（1） 在胞浆内nNOS与CAPON结合对神经元的功能及存活是否是必需的；（2）兴奋毒性是否由NMDAR过度激活诱导的nNOS亚细胞转位所致；（3）nNOS亚细胞转位引发兴奋性毒性，是否由于神经元过量摄取Fe2+及糖酵解通路关闭所致。通过上述研究，将能从新的视角探知NMDA受体过度激活介导的兴奋毒性的下游信号通路，发现治疗兴奋性毒性介导的相关疾病的新干预靶标。

NMDA受体过度激活继而导致神经元型一氧化氮合酶（nNOS)激活是脑卒中后神经损伤的关键分子事件，但直接阻断NMDA受体或抑制nNOS酶活性往往导致严重的不良反应，因为这两个靶分子在中枢神经系统具有非常重要的生理功能。本课题研究证明，脑缺血或NMDA受体过度刺激，诱导神经元型一氧化氮合酶（nNOS）NOS与突触后密度蛋白95（PSD95）相互作用，阻断这种nNOS-PSD-95相互作用能阻止谷氨酸诱导的兴奋毒性和脑缺血损伤。基于nNOS-PSD-95相互作用的化学机制，我们设计合成了系列小分子nNOS-PSD-95解耦联剂，筛选到有较好药理学活性的化合物ZL006。该药在小鼠和大鼠脑缺血再灌注模型具有较好的脑缺血保护作用。该药能够透过血脑屏障，不影响NMDAR功能和nNOS酶催化活性，而且避免了大多神经保护药常见的副作用，比如认知障碍、进攻行为等。该成果发表于《Nature Medicine》(2010, 6: 1439-1443)，杂志社特邀该领域的科学家在同期杂志上配发评论说：“该成果为脑卒中和其他神经退行性疾病的治疗带来希望的曙光”。《Nature Reviews Neurology》为我们的研究成果撰写了亮点研究评述。同时，我们还研究了 NMDAR-PSD-95, nNOS-CAPON 和nNOS-PFKM相互作用在谷氨酸诱导的兴奋毒性及脑缺血损伤中的作用。我们用基因工程方法制备了特异阻断NMDA受体与PSD95相互作用的抗脑卒中多肽类似物Tat-HA-NR2B9C，发现其能显著改善脑缺血损伤。虽然nNOS与CAPON及nNOS与PFK的相互作用在兴奋毒性中的作用与预想的有较大出入，其意义并不太大，但nNOS-CAPON耦联在情绪行为中的调控作用意义重大，是研究抗焦虑药的新靶点。