[01163400]药理性预适应对脑缺血缺氧损伤的保护作用

该项目是在江苏省高校自然科学基金（04KJB310113）、南通市社会发展科技计划（S5041）和南通大学创新基金的支持下,经过六年的研究完成的,共发表相关的研究论文27篇,其中SCI源期刊13篇,核心期刊14篇。本项目从分子、细胞和整体动物三个层面研究了药理性预适应对脑缺血缺氧损伤的影响,侧重从缺氧预适应的关键分子――低氧诱导因子-1（HIF-1）以及相关的细胞内信号转导通路,探讨了传统名药银杏内酯及其单体B可模拟低氧预适应保护神经细胞抵抗缺血缺氧损伤的药理性预适应机制,在此基础上,还研究了刺五加皂苷对缺氧神经细胞的预适应作用。该项工作的创新性在于：首次全面深入地证明了银杏内酯及其单体 B等是预防脑缺血缺氧损伤的高效的药理性预适应诱导剂。主要研究结果如下： 一、在细胞和整体水平明确了银杏内酯对脑缺血缺氧损伤具有保护作用。我们首先在培养的细胞上,发现用银杏内酯及其单体B预处理可明显提高缺血神经元、PC12细胞和星形胶质细胞的活性,保护神经细胞抵抗缺血诱导的凋亡,其作用结果与缺氧预适应相似。同时,在整体动物上也发现银杏内酯和缺氧预适应均能延长常压下急性缺氧小鼠的存活时间,减轻脑水肿程度,此研究进一步在整体动物上证明了银杏内酯具有保护脑抵抗缺氧损伤的作用。 二、 银杏内酯及其它中药神经保护剂可增强HIF-1 的表达及HIF-1的转录调节活性。我们的研究发现,银杏内酯可通过提高HIF-1 的表达和HIF-1的转录活性来发挥药理性预适应作用,其机制与缺氧预适应相似。除了银杏内酯,我们还发现刺五加皂甙也能使HIF-1的转录调节活性增加,保护PC12细胞抵抗缺氧损伤,提示刺五加皂甙也可能有药理性预适应作用。从药物预适应拓展开来,我们还发现高温预适应也能刺激HIF-1的转录活性,使EPO表达升高。 三、 ERK和PI3K信号系统介导了银杏内酯和其它中药神经保护剂对HIF-1转录活性的调节。通过研究发现,银杏内酯可分别在神经元、PC12细胞和星形胶质等细胞上诱导细胞外信号调节激酶（ERK）和糖原合成酶激酶-3（GSK-3β）的磷酸化,对HIF-1进行反式激活活性的调节。MEK/ERK和磷脂酰肌醇激酶（PI3K）抑制剂均能不同程度地抑制银杏内酯诱导的HIF-1 表达,并同时抑制HIF-1与DNA的结合活性,说明银杏内酯对HIF-1转录活性的调节是由ERK和PI3K信号通路介导的。除了银杏内酯,我们还发现刺五加皂甙也能通过PI3K/AKT/GSK-3β信号通路使HIF-1转录活性增加。 四、 从凋亡相关的角度对银杏内酯等诱导的预适应机理作明确结论。研究发现,银杏内酯的重要活性单体B可通过激活神经元内PI3K/AKT/p-BAD的信号系统,使HIF-1 和EPO表达增加,从而使BAD磷酸化增强,caspase-3活性降低,保护神经元抵抗缺血诱导的凋亡,发挥药理性预适应作用。同时,银杏内酯B还能诱导星形胶质细胞活化,使其变成反应性星形胶质细胞状态,增加EPO的表达和释放,对星形胶质细胞自身或者通过其对神经元进一步发挥抗凋亡作用;高温预适应也能发挥类似的效应。除了单独作用外,高温和药理性预适应还可协同保护星形胶质细胞抵抗缺血引起的凋亡。 低氧/缺血预适应对缺血缺氧损伤产生具有强大的防御和保护作用,但由于低氧/缺血预适应的特殊性和安全伦理等考虑,无法在临床实践中使用低氧或缺血处理而达到预适应效果,所以寻找具有预适应类似效应的药物对预防脑缺血损伤就更加具有实际意义。该项目的实施,充分证明了可以通过药物诱导的人为方法启动细胞内预适应的信号转导通路,这在理论上为神经保护剂作为预防用药提供了依据,有利于神经保护剂的进一步开发,具有一定的应用前景和推广价值。本项目的主要成果以研究论文的形式发表在国外SCI杂志及国内核心期刊,并为多名作者引用,也表明了该工作的影响和意义。