蛋白激酶Cgamma在缺血性脑卒中鼠脑皮层神经元缺血损伤中作用及其分子机制研究

Stroke is one of the main brain disorders with a high incidence of morbidity, disability and mortality. Ischemic stroke accounts for 60-70% of the total stroke patients. However, the current therapies for ischemic stroke are limited to symptomatic treatment such as thrombolysis, and still lack the effective therapeutic methods. We have found that classical protein kinase C (cPKC)gamma and its 19 identified interacting proteins were involved in the development of cerebral hypoxic preconditioning and protected brain against ischemic injury;and the extent of cerebral ischemic injury negatively correlated with endogenous cPKCgamma expression levels in brain. Therefore, this project will use cPKCgamma gene knockout mice, middle cerebral artery occlusion (MCAO)-induced cerebral ischemic stroke in vivo as well as oxygen-glucose deprivation (OGD)-induced ischemic injury in primary cultured cortical neurons in vitro. The role of cPKCgamma and its interacting proteins in ischemia-induced cell acute necrosis, necroptosis, apoptosis and autophagy and its cPKCgamma isoform-specific signal transduction mechanism will be systematically explored by using the techniques of behavioral test, cell biology, biochemistry and molecular biology. The achievements of this study will enrich our understanding of cPKCgamma-specific signal transduction pathway underlying cerebral ischemic injuries, and provide molecular targets or biomarkers for prevention and treatment of ischemic stroke in clinic.

脑卒中是高发病率、高致残率和致死率的脑重大疾病，但目前对占脑卒中发病60-70%的缺血性脑卒中临床治疗尚缺乏有效措施，主要原因是人们对脑内源性神经保护机制的认识不清。我们已发现参与脑低氧预适应形成的神经元特异性蛋白激酶C(cPKC)gamma及其19个相互作用蛋白可保护缺血脑组织；脑缺血损伤程度与脑内cPKCgamma表达量呈负相关。据此，本课题拟利用cPKCgamma基因敲除小鼠、脑中动脉阻塞(MCAO)缺血性脑卒中和原代培养皮层神经元氧-糖剥夺(OGD)缺血模型，借助神经行为学、细胞生物学、生物化学和分子生物学等学科技术，明确cPKCgamma及其特定相互作用蛋白在脑缺血神经细胞急性坏死、程序性坏死、凋亡和自噬中作用及其cPKCgamma信号转导机制。成果将丰富人们对脑缺血损伤机制和脑内cPKCgamma特异信号转导通路的认识，并为缺血性脑卒中的防治提供有效的干预措施或生物分子标记物。

脑卒中是高发病率、高致残率和致死率的脑重大疾病，但目前对占脑卒中发病 60-70% 的缺血性脑卒中临床治疗尚缺乏有效措施，主要原因是人们对脑内源性神经保护机制的认识不清。我们已发现参与脑低氧预适应形成的神经元特异性蛋白激酶 C(cPKC) γ及其19个相互作用蛋白可保护缺血脑组织；脑缺血损伤程度与脑内cPKCγ 表达量呈负相关。据此本课题拟利用 cPKCγ 基因敲除小鼠、脑中动脉阻塞(MCAO)缺血性脑卒中和原代培养皮层神经元氧-糖剥夺(OGD)缺血模型，借助神经行为学、细胞生物学、生物化学和分子生物学等学科技术，明确 cPKCγ 及其特定相互作用蛋白在脑缺血神经细胞急性坏死、程序性坏死凋亡和自噬中作用及其 cPKCγ 信号转导机制。结果发现：（1）cPKCγ与突触蛋白-I 在小鼠脑皮层神经元中存在相互作用，并且 cPKCγ可影响突触蛋白-I丝氨酸549和丝氨酸553位点的磷酸化水平以及可能通过影响神经元的形态降低OGD所致的缺血/低氧性损伤；（2）cPKCγ 通过调制Akt-mTOR通路介导的自噬减轻鼠脑缺血性损伤，促进缺血性卒中小鼠神经功能恢复，cPKCγ可能使Akt (Ser473)磷酸化水平维持在一定水平起到了很重要的作用；（3）cPKCγ介导的UCHL1表达下调可能通过ERK-mTOR通路负调节自噬，进而减轻缺血性神经元损伤；（4）cPKCγ 参与阻滞了 1h OGD/R 1 h 处理后神经元自噬流， cPKCγ与mTOR相互作用继而引发后者Ser 2448和Ser 2481位点顺序磷酸化激活，最终将自噬流阻滞于自噬溶酶体阶段。所获成果将丰富人们对脑缺血损伤机制和脑内cPKCγ 特异信号转导通路的认识，并为缺血性脑卒中的防治提供有效的干预措施或生物分子标记物。