钙离子信号通路在AQP4介导的孕酮抗缺血性脑水肿中的作用研究

Laboratories around the world have reported that progesterone limits tissue damage and improves functional outcome after blunt traumatic brain injury (TBI), stroke, spinal cord injury, diabetic neuropathies, and other types of acute neuroinjury in several species. Progesterone appears to protect or rebuild the blood-brain barrier, reduce cerebral edema, downregulate the inflammatory cascade, and decrease apoptosis. In the present study, we focus on the signal transduction mechanism of the regulation of AQP4-mediated water permeability via progesterone to investigate the protective effect of progesterone in the ischemic brain edema. In vivo, we explore the protective effect of progesterone on the ischemic cerebral edema and the expression of AQP4 in the animal model of cerebral ischemia. In vitro, we survey the PKC and CaMKII-NOS signal pathways involved with calcium ion to find the cellular signal transduction mechanisms of the progesterone modulation of AQP4 under the ischemia-like conditions of oxygen-glucose deprivation (OGD) in primary astrocytic cultures. This research will further expound the role of AQP4 in ischemic cerebral edema, and elucidate the mechanisms of progesterone modulation of AQP4 which help to attenuate ischemic cerebral edema.

孕酮作为一种神经活性甾体已被证实对中枢神经系统有明显的保护作用，能减轻脑创伤和脑中风的脑组织损伤程度，显著促进脑损伤后神经功能的恢复，并且能改善损伤所致的脑水肿。本课题从定位于星形胶质细胞（AC）的水通道蛋白4（AQP4）的表达及功能调节角度，针对钙离子相关的信号通路，研究孕酮对缺血性脑水肿发生发展的调节保护作用。综合运用细胞及分子生物学实验技术，分别建立动物脑缺血模型和细胞糖氧剥夺模型，研究孕酮对缺血性脑水肿和AQP4功能和表达的影响作用，从细胞层面探讨钙离子相关的PKC和CaMKII-NOS信号通路在孕酮对AQP4的表达调控中的作用，阐明AQP4在孕酮抗缺血性脑水肿中的细胞信号转导机制。课题进一步阐明AQP4在缺血性脑损伤中的病生理功能，对孕酮在缺血性脑损伤中的保护作用进行有意义的探索性研究，推动新型抗脑缺血药物的研发。

动物实验研究显示孕酮可以缓解脑缺血所致的脑水肿。水通道蛋白4（AQP4）在脑内水代谢平衡中起关键作用。有报道证明孕酮减轻大鼠脑创伤后脑水肿的程度与其对不同区域脑组织AQP4的调控作用有关系。在本课题中，我们首先建立了原代星形胶质细胞氧糖剥夺缺血再灌注(OGD/R)细胞模型，观察孕酮对AQP4表达的影响作用，并探讨钙离子的下游通路PKC家族在此过程中的作用。结果显示孕酮可以显著抑制AQP4的表达，同时可以缓解OGD/R所致的细胞损伤，使用PKC的抑制剂Ro31-8220可以阻断孕酮的上述作用，提示PKC参与了孕酮对AQP4水通道蛋白的调控过程。.接着，我们使用AQP4基因敲除大鼠进行动物实验，建立大脑中动脉闭塞再灌注 (MCAO /R )大鼠动物模型；腹腔内孕酮注射，观察孕酮对WT和AQP4-/-大鼠脑水肿的影响作用。孕酮对AQP4-/-组大鼠脑水肿无显著影响作用，而对WT组大鼠脑水肿有显著的缓解作用。提示AQP4在孕酮缓解脑水肿的过程中扮演重要角色。接着我们进一步对大鼠脑AQP4上下游相关蛋白进行检测，Western blot检测发现 WT组大鼠脑组织CaMKII和NOS表达均有显著差异，PKC及磷酸化PKC蛋白未发现显著差异。也通过免疫组化染色实验进行证实，分析CaMKII、NOS和AQP4在脑内的空间定位差异。这一部分结果还未公开发表。