线粒体内膜肽酶样-2在糖尿病加重脑缺血性损伤中的作用

Mitochondrial reactive oxygen species (ROS) mediates diabetes-enhanced cerebral ischemic injury. Our preliminary study showed that mutation in inner mitochondrial membrane peptidase 2-like (IMMP2L) increases cerebral infarct volume in hyperglycemic animals and influence ROS production, diabetes may associated with the IMMP2L substrate deficiency. However, the molecular mechanisms responsible for such exacerbation effects are not known. This study employs neuronal cell line HT22 cells, primary cultured neuronal cells, IMMP2L mutant mice and genetic background matching wild genotype FVB/N mice. In vitro hyperglycemia and hypoxia as well as in vivo diabetes and transient focal cerebral ischemia model will be induced to study the effects of IMMP2L on mitochondrial membrane potential, mitochondrial morphology, respiratory function, ROS production, cell viability, and cell death pathway in diabetic and normoglycemic cultures and animals. The present study will provide insight into the role of IMMP2L in ischemic brain damage under normoglycemic and diabetic conditions. This study may provide a new avenue for drug development and clinical treatment of stroke and diabetic stroke.

线粒体活性氧（ROS）介导糖尿病加重脑缺血损伤，前期发现线粒体内膜肽酶样-2（IMMP2L）缺失影响线粒体ROS产生并增加高血糖动物脑梗塞体积，IMMP2L底物可能与糖尿病发生相关。但IMMP2L在糖尿病加重脑缺血损伤中的作用及其调节途径尚不清楚。本研究拟综合运用形态学、免疫分子生物学、细胞器功能检测手段，利用神经细胞株（HT22），IMMP2L基因敲除小鼠、以及基因背景匹配的野生基因型FVB/N小鼠原代培养神经细胞，体外模拟糖尿病和脑中风状态探讨IMMP2L敲除对线粒体膜电位、ROS、细胞活性的影响；在体利用两种转基因小鼠制备糖尿病和脑中风模型，结合体外培养神经细胞，探讨是否敲除IMMP2L基因，会促使ROS进一步增加，并通过影响线粒体形态、功能变化和相关死亡通路激活加重神经损伤，力争探明IMMP2L发挥其损害作用的分子通路，为预防和治疗提供新思路，为药物研发提供理论和实验依据。

线粒体活性氧（ROS）介导糖尿病加重脑缺血损伤，线粒体内膜肽酶样-2（IMMP2L）缺失影响线粒体ROS产生并增加高血糖动物脑梗塞体积，IMMP2L在糖尿病加重脑缺血损伤中的作用及其调节途径尚不清楚。我们利用神经细胞株（HT22），IMMP2L基因敲除小鼠、以及基因背景匹配的野生基因型FVB/N小鼠原代培养神经细胞，体外模拟糖尿病合并脑中风状态，利用IMMP2L基因敲除小鼠体内建立糖尿病合并脑中风动物模型，综合运用形态学、免疫分子生物学、细胞器功能检测手段，探究了IMMP2L在糖尿病加重脑缺血损伤中的作用及其可能的机制。在不同糖浓度和酸浓度的培养基，缺氧4小时，复氧0、6、12小时培养后，观察到IMMP2L缺失在高糖缺氧环境中可以影响细胞增殖，降低细胞活性，高糖缺氧复氧以及高糖酸性缺氧复氧干预则会促使大量ROS产生，降低线粒体膜电位，并增加神经细胞凋亡的发生；在糖尿病合并大脑中动脉栓塞再灌注0h、1h、5h、24h的动物模型中，也进一步观察到，IMMP2L缺失使得小鼠脑中风后脑梗死体积进一步增加，缺血区域大脑皮质和纹状体神经元内ROS产生增加，神经元膜电位下降，依赖线粒体caspase3凋亡途径的激活和高表达，电镜下神经元内线粒体自噬现象减少，自噬相关因子LC3和Beclin-1的表达降低。结合体内和体外实验，我们初步推测，IMMP2L缺失后，高糖缺氧的神经细胞损伤增加，糖尿病脑中风后脑梗死体积增加，IMMP2L缺失，促使线粒体ROS产生进一步增加，线粒体膜电位线下降百分率增加，并通过激活caspase-3途径促使神经细胞凋亡增加，同时抑制自噬功能使清除受损细胞器的能力减弱，从而加重高血糖脑缺血神经细胞损伤。