《H2S调控P2X7受体拮抗缺血性脑损伤》

脑卒中是危害人类健康的世界性难题,阐明缺血性脑损伤的分子机制、信号途径是设计合理靶向干预措施的关键,对指导脑卒中临床治疗至关重要。硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)是内源性气体信号分子,对损伤细胞的保护已有不少文献报道,但对脑细胞损伤的作用及机制亟待阐明。该项目组十年前就发现大鼠脑缺血-再灌注时内源性H2S/CBS体系有动态变化,而H2S的外源性供体NaHS可减轻ATP诱导的PC12细胞损伤,获得了H2S调控ATP-P2X7信号通路的第一手证据。由此课题组提出了H2S抗脑缺血损伤的“嘌呤信号假说”。近几年来,在国家自然科学基金(81271376、81371346)、河南省科技攻关(092102310098)项目的支持下,为阐明H2S拮抗脑细胞损伤的作用和机制,课题组开展了系列性研究。

1.首次发现并报道了H2S对缺血-再灌注大鼠脑组织、氧糖剥夺体外培养的脑细胞(PC12、SH-SY5Y、小胶质细胞)ATP-P2X7嘌呤信号通路的调控作用。

(1)在MAO/R模型、PC12细胞和小胶质细胞氧糖剥夺模型,均发现H2S供体NaHS预处理可减轻损伤、降低模型动物和培养细胞的死亡率与其抑制ATP-P2X7受体通路密切相关。

(2)在MAO/R模型、PC12细胞和小胶质细胞OGD模型,均发现NaHS预处理可下调P2X7受体表达,抑制P2X7受体激活。

(3)证实NaHS预处理通过PI3K/Akt信号通路抑制缺血/再灌注脑细胞凋亡,初步明确了H2S对P2X7受体后胞内信号转导的调控作用。

2.成功建立了神经元样细胞(SH-SY5Y细胞、PC12细胞)和小胶质细胞ATP损伤模型,首先发现并凝练出了胞外高浓度ATP致伤神经元样细胞的时效、量效特点。为研究ATP-P2X7受体信号通路在脑损伤中的作用和机制、探讨调控嘌呤信号通路干预脑损伤的药物提供了直接可靠的细胞模型。

3.利用成功建立的细胞ATP损伤模型开展深入研究,首次发现了“膜孔”形成在ATP致伤进程中的关键作用,而NaHS可下调膜孔相关蛋白的表达和功能激活,干预凋亡和自噬。明确提出了H2S对脑细胞保护的原创性新观点—膜孔机制。

4.发明了“生物型神经导管”,为深入开展神经损伤干预的动物实验、临床观察提供了能营造神经再生微环境的工具,对神经科学领域加快神经损伤机制研究、对临床神经损伤精准干预措施的开发将起到积极作用。

该项目发表论文23篇,其中SCI论文8篇,核心期刊论文10篇;获得授权国家发明专利1项,实用新型专利1项。

该项目研究成果已被上海交通大学医学院苏州九龙医院、安阳第二人民医院、新乡市中心医院应用。该研究的实验模型和实验发现已被应用于临床科研中,节省了研究时间和投入,为治疗缺血性脑病提供新思路和药物靶点。

总之,该项目在整体动物和体外培养细胞两种模型,在神经元和小胶质细胞两种细胞,在受体前、受体、受体后三个水平,从受体蛋白表达和功能激活两个视角,系统研究了H2S对ATP-P2X7R信号通路调控。首次提出了H2S对损伤脑细胞保护作用的“嘌呤信号假说”,这一新观点必将为脑卒中等脑疾病的临床治疗提供新思路。

成果说明

该项目的研究成果和实验技术已被上海交通大学医学院苏州九龙医院、、安阳第二人民医院等单位应用。本项目所采用的实验模型制备简单,易于掌握,是脑卒中研究的理想模型,已被以上单位应用于科研工作中。H2S调控P2X7受体抗缺血性脑损伤的新发现为临床研究治疗缺血性脑病提供了新的治疗思路和药物靶点,节省了临床医生的研究时间和投入,已为临床研究课题申报给予重要理论支持。同时通过使用含硫丰富的食物进行疾病预防和辅助治疗,也取得一定的效果,为将来把H2S供体药物应用于脑卒中患者的治疗提供了有力依据。本研究成果给缺血性脑卒中患

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