Kalirin通过Rac1调节缺血神经元可塑性的机制研究

As one neural specificity guanine nucleotide exchange factor, Kalirin could regulate neuronal autophagy, apoptosis and plasticity (such as neuron axons targeted growth, dendritic spines morphology and synaptogenesis ), while the regulation of neuronal plasticity has a very important role in the ischemic neuronal injury recovery, the role of Kalirin in the neural functional recovery of ischemic cerebrovascular disease is worthy of further study. Rat middle cerebral artery occlusion reperfusion model was established by modified Longa method , oxygen-glucose deprivation model simulating neuron ischemia-reperfusion injury，application of gene silencing technique, protein expression detection technique, combined with the neuron-specific staining and electron microscope technique, we try to elucidate the possible new molecular and cell mechanisms of kalirin affecting the neuronal autophagy, apoptosis and plasticity through regulating the Rac1 activity of small Rho GTP enzyme. Ultimately revealing Kalirin affects the ischemia neurons function recovery by regulating Rac1 activity, and elucidating the new molecular mechanism of ischemic cerebrovascular disease. We are aim to provide new theoretical basis and therapeutic targets of preventing ischemic cerebrovascular disease.

Kalirin为一种神经特异性鸟嘌呤核苷酸交换因子，可以调节神经元自噬、凋亡以及包括轴突靶向生长、树突棘形态、突触发生等方面神经元可塑性，而神经元可塑性调控在神经元损伤恢复中具有非常重要作用，因此其在缺血性脑血管疾病神经功能恢复中的作用值得深入研究。本项目采用改良Longa线栓法构建大鼠大脑中动脉阻塞再灌注模型和体外氧糖剥夺模型模拟神经元缺血再灌注损伤，利用基因沉默技术、蛋白表达检测技术，结合神经元特异性染色技术和电镜技术，研究Kalirin通过调节Rho蛋白家族中小GTP酶Rac1活性影响缺血神经元自噬、凋亡和可塑性，最终揭示Kalirin通过调控Rac1活性来影响缺血神经元功能的恢复，进而阐明缺血性脑血管疾病的全新分子机制。该研究将为缺血性脑血管疾病的防治提供新的理论依据和治疗靶点。

Kalirin为一种神经特异性鸟嘌呤核苷酸交换因子，可以调节神经元自噬、凋亡以及包括轴突靶向生长、树突棘形态、突触发生等方面神经元可塑性，而神经元可塑性调控在神经元损伤恢复中具有非常重要作用，因此其在缺血性脑血管疾病神经功能恢复中的作用值得深入研究。本项目采用改良Longa线栓法构建大鼠大脑中动脉阻塞再灌注模型和体外氧糖剥夺模型模拟神经元缺血再灌注损伤，利用基因沉默技术、蛋白表达检测技术，结合神经元特异性染色技术和电镜技术，研究Kalirin通过调节Rho蛋白家族中小GTP酶Rac1活性影响缺血神经元自噬、凋亡和可塑性，最终揭示Kalirin通过调控Rac1活性来影响缺血神经元功能的恢复，进而阐明缺血性脑血管疾病的全新分子机制。研究结论：在大鼠脑缺血再灌注损伤缺血脑组织中Kalirin及Rac1蛋白表达呈动态变化，并且与大鼠神经功能评分和活动总距离存在相关性，大鼠空间探索能力的改变可能与Kalirin蛋白水平表达增加和Rac1蛋白水平的降低有关，提示Kalirin及Rac1蛋白可能参与缺血再灌注损伤过程并影响大鼠空间探索能力；脑缺血再灌注后，大鼠梗死侧脑组织中PAK1、PAK3均呈动态变化，在再灌注早期PAK1下降，再灌注晚期PAK1上升；而PAK3在再灌注早期先升高后下降，在再灌注晚期又再次上升。缺血再灌注后各时间点PAK1表达水平与大鼠行为学存在负性相关，提示PAK1可能参与脑缺血再灌注损伤后期的修复过程；IR损伤后，PAK1在MCAO+LV-Kalirin组中表达水平的与MCAO组、MCAO+LV-Scramble组相比明显下降，且MCAO+LV-Kalirin组大鼠与MCAO组、MCAO+LV-Scramble组相比神经功能受损程度较重、行为学改变明显及脑梗死体积明显增大，提示可能存在Kalirin对PAK1的调控作用，及参与IR损伤后的神经保护机制。CDC42在大鼠脑缺血再灌注后缺血侧脑组织中的表达呈动态变化，用CDC42特异性抑制剂ML141干预后，大鼠的神经功能缺损程度及脑梗死体积比均有所下降，提示CDC42可能参与了大鼠脑缺血再灌注损伤。本项目为缺血性脑血管疾病的防治提供了新的理论依据和治疗靶点。