α-1 antitrypsin——运动干预血源性新靶点的机制研究

Series studies have showed exercise intervention generates neuroprotective effect after cerebral ischemia. However, the link between systemic exercise intervention and regional neuroprotection remains unclear. We hypothesized it may be related to the altered blood component after exercise. Based on the results from a previous study on serologic proteome analysis, we found exercise intervention up-gradedα-1 antitrypsin(A1AT) level in serum significantly. Series studies have showed A1AT may induce ischemic protection via inhibition of p38 and activation of MAPK-ERK1/2 signal pathway. Our previous studies have also showed exercise intervention may exert neuroprotection via activation of MAPK-ERK1/2 signal pathway, while p38 inhibitor may exert similar effect. Therefore, we hypothesized that “exercise intervention → increased A1AT level in serum → inhibition of p38 → activation of MAPK-ERK1/2 signal pathway → neuroprotection after cerebral ischemia”. We plan to investigate the mechanism that exercise intervention may exert neuroprotective effect on cerebral ischemia by serum A1AT via MAPK-ERK1/2 signal pathway, both in vivo and in vitro, after establishment of middle cerebral artery occlusion model and oxygen glucose deprivation model, by performing neurological deficit assessment, imagological examination, morphological detection, biological markers measurement and signal pathway determination, to explore new target of clinical neuroprotective therapy.

国内外研究认为运动干预具有脑缺血保护作用，然而全身性运动干预产生局部脑缺血保护作用的纽带尚不清楚，我们推测其与血液成分改变有关。基于前期血清蛋白质组学研究结果，我们发现运动干预能显著提高血α-1 antitrypsin(A1AT)水平，而国内外研究已发现A1AT可通过抑制p38，激活MAPK-ERK1/2通路产生缺血保护作用。我们前期研究还发现运动可能激活MAPK-ERK1/2通路产生脑缺血保护作用，且应用p38抑制剂可产生相似的效果。因此本项目提出“运动干预→血A1AT水平升高→抑制p38→激活MAPK-ERK1/2通路→产生脑缺血保护作用”。本项目拟通过在体、离体研究，建立大脑中动脉栓塞模型与氧糖剥夺模型，从行为学、影像学、形态学、生物学标志物以及信号通路分子检测，探讨运动干预上调血A1AT通过MAPK-ERK1/2通路产生脑缺血保护作用的机制，为临床脑卒中神经保护治疗探索新的靶点。

国内外研究认为运动干预具有脑缺血保护作用，然而全身性运动干预产生局部脑缺血保护作用的纽带尚不清楚，我们推测其与血液成分改变有关。基于前期血清蛋白质组学研究结果，我们发现运动干预后血α-1 antitrypsin(A1AT)水平显著提升，我们推测运动干预可能上调血A1AT 水平对脑缺血神经保护的作用机制，可能存在运动干预→血A1AT 水平升高→抑制p38→激活MAPK-ERK1/2通路→产生脑缺血保护作用的“整体→局部”机制。本课题研究验证了运动干预可减少大鼠脑缺血损伤后脑梗死的体积，改善行为学评分，并验证运动干预可提高肝脏A1AT mRNA水平和血浆A1AT水平，且可抑制p38并激活MAPK-ERK1/2通路；同时大鼠尾静脉注射A1AT蛋白后，我们建立大鼠脑缺血损伤模型，发现注射A1AT蛋白可产生与运动干预类似的脑缺血保护作用，可抑制p38并激活MAPK-ERK1/2通路；我们还通过大鼠原代神经元和胶质细胞培养，发现p38抑制剂可以抑制神经元和胶质细胞的凋亡，减轻神经元和胶质细胞的氧化应激损伤，从而产生神经元和胶质细胞的保护作用。通过上述三部分研究内容，本课题研究结果提示：运动干预可能通过促进肝脏A1AT蛋白合成，提高血A1AT水平，并在脑缺血损伤发生后通过血浆较高水平的A1AT蛋白，抑制p38并激活MAPK-ERK1/2通路，减轻神经元和胶质细胞的氧化应激损伤，抑制神经元和胶质细胞的凋亡，产生神经保护作用。本课题研究探讨了运动干预产生脑保护的机制，为临床脑卒中神经保护治疗探索潜在新靶点。