高压氧通过mTOR介导的自噬信号途径对血管性痴呆大鼠前额皮质神经元的保护作用机制研究

Mammalian target of rapamycin (mTOR) mediated autophagy signaling pathway is involved in the regulation of cell apoptosis and proliferation, and plays an important role in the occurrence and development of vascular dementia (VD). The study of this pathway will not only help to understand the molecular mechanism of VD pathogenesis, but also provide a new target for the prevention and treatment of VD. Our previous studies found hyperbaric oxygen (HBO) have obvious effects on anti-dementia. Recently, we found HBO significantly downregulated the phosphorylation of mTOR while upregulated the level of microtubule associated protein light chain (LC3-Ⅱ) in the prefrontal cortex neurons of VD rats, suggesting that the neuroprotective effect of HBO may relate to the regulation of mTOR mediated autophagy signaling pathway. However, the effect and mechanism of HBO on VD through this pathway are not fully understood. This study intend to apply PC12 cells damage model induced by oxygen and glucose deprivation to clarify the intervention effect of HBO on this signaling pathway, as well as use rat VD model induced by repeated ischemia reperfusion to investigate the effect of HBO on the expression of related genes / proteins in this pathway. In this project, the mechanism of HBO on the mTOR mediated autophagy signaling pathway will be systematically elucidated, thus it will provide a theoretical and technical support for VD treatment.

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）介导的自噬信号通路参与并调节细胞凋亡、增殖等细胞生物学过程，在血管性痴呆（VD）发生、发展中发挥重要作用。针对该通路的研究不仅有助于深入了解VD发病的分子机制，也为VD的防治研究提供新的干预靶点。我们前期实验证实高压氧（HBO）有明显的抗痴呆作用，进一步研究表明HBO能降低VD大鼠前额皮质神经元mTOR的磷酸化水平和提高微管相关蛋白轻链（LC3-Ⅱ）的水平，提示，其抗痴呆作用可能与调节mTOR介导的自噬信号通路有关，但其对VD通过该通路的作用机制尚未完全明确。本项目拟用氧糖剥夺诱导PC 12细胞损伤模型，明确HBO对这条信号通路的干预效应；用反复缺血再灌注致VD大鼠模型，深入研究HBO对该通路相关基因/蛋白表达的影响。本研究将系统阐明HBO对mTOR介导的自噬信号通路的调控作用机制，为其治疗VD提供实验依据和理论支持。

血管性痴呆（vascular dementia, VD）是一种继发于脑血管损伤，以严重认知障碍为主要临床表现的疾病。对VD研究发现，缺血缺氧致重要脑区如海马、前额皮质神经元产生损害，逐渐出现认知功能障碍。因此，如何尽快恢复缺血区的血供，挽救濒临死亡的神经元，是治疗缺血性脑血管病的关键。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）介导的自噬信号通路参与了海马神经细胞凋亡和坏死的病理进程，在脑缺血再灌注损伤（CIRI）发生、发展中发挥重要作用。课题组预实验发现，高压氧对VD大鼠具有明显的神经保护作用，机制研究表明与调节mTOR介导的自噬信号通路，降低VD大鼠前额皮质神经元mTOR的磷酸化水平，提高微管相关蛋白轻链（LC3-Ⅱ）的水平有关。但其结果尚未能解释高压氧（HBO）抗大鼠VD的作用靶点及对mTOR介导的自噬途径的调控方式。本课题运用嗜铬细胞瘤PC12细胞缺氧复氧损伤模型和大鼠反复脑缺血再灌注损伤模型，通过电子显微镜、免疫荧光、RT-PCR等方法阐述HBO通过调控mTOR介导的自噬信号通路对VD的保护。研究结果发现，HBO可通过抑制细胞凋亡和细胞自噬保护氧糖剥夺/复氧复糖引起的PC12细胞损伤。HBO可改善VD大鼠学习和记忆能力，减少脑梗死面积。并且，HBO可减少VD大鼠PFC区的自噬，机制研究发现与调节mTOR介导的通路有关。此外，HBO显著抑制脑IR引起的炎症反应。研究证实HBO对大鼠反复脑缺血再灌注损伤引起的认知功能障碍起保护作用，其作用机制与调控mTOR介导的自噬信号通路密切相关。本研究为临床上HBO用于治疗VD认知功能障碍提供可靠的实验室依据。在本项目经费支持下，撰写及发表相关SCI论文5篇，参加学术会议论文1篇（口头汇报并获大会汇报三等奖），协助指导研究生3名。