牛磺酸及牛磺酸转运体在重型颅脑创伤的作用机制研究

前期研究中我们发现内源性抗氧化剂牛磺酸对大鼠重型颅脑创伤脑细胞和线粒体等结构具有很好的保护作用，在此基础上，我们提出"细胞膜和线粒体膜上的牛磺酸转运体功能受损是颅脑创伤继发性损伤的重要发病机制"的设想。本课题拟利用液压冲击制作大鼠的重型颅脑创伤模型，给予牛磺酸治疗后，观察脑组织的脑水含量、脑血流变化以及超微结构，研究颅脑创伤后脑组织和线粒体中的牛磺酸转运体的定位、基因和蛋白表达、摄取和释放功能；并阐明牛磺酸和牛磺酸转运体与脑创伤后脑细胞间隙的氨基酸、能量代谢物质变化关系；观察牛磺酸及牛磺酸转运体对颅脑创伤后脑线粒体上呼吸功能、重要酶蛋白、mtDNA变化等。通过以上实验，阐释牛磺酸通过牛磺酸转运体对脑创伤后的脑组织和线粒体的治疗机制，为牛磺酸用于重型颅脑创伤的临床应用提供理论依据，为更快更好地救治颅脑创伤提供一种安全、廉价、有效的脑保护药物。

本课题利用液压冲击制作大鼠重型颅脑创伤模型，给予牛磺酸(Tau)治疗后，①观察脑组织的超微结构、脑水含量及脑血流变化，发现脑创伤后神经细胞固缩变性，线粒体肿胀，外源性Tau和Vc可使TBI脑组织和神经细胞结构趋于正常，较预防给药好。Tau早期使右侧脑CBF保持正常水平，并可显著提高受伤区的CBF。对TBI后血液凝固状态有一定的调节作用，但长时间使用牛磺酸可能会导致静脉血的高凝状态。②研究颅脑创伤后脑水含量和脑组织和线粒体中牛磺酸转运体、AQP-4的基因和蛋白表达关系，发现、Tau、Vc、叶酸(Fa)可以明显改善因颅脑创伤引起的脑组织水肿，但后两者效果不如Tau；高剂量Tau使TBI大鼠脑水含量、AQP-4 mRNA及蛋白表达量保持正常水平，效果好于低剂量Tau、Vc和Fa；；并显著升高TBI脑组织TauT mRNA及蛋白表达量，同时降低因TBI后升高的HIF-1α\ SCN5a\ SCN7a mRNA表达量，对基因和蛋白成正向调节；③研究牛磺酸和牛磺酸转运体与脑创伤后脑细胞间隙的氨基酸、能量代谢物质变化关系，发现：Tau可以显著降低脑细胞间液中Lac含量和L/P比值，影响脑组织间液GABA和Asp含量，显著降低脑组织MDA含量，提高SOD活性和ATP酶活力，有效改善伤后代谢紊乱和脑细胞生化内环境的作用，保护创伤海马区组织的生理功能。④观察牛磺酸及牛磺酸转运体对颅脑创伤后脑线粒体上呼吸功能、重要酶蛋白、mtDNA等变化，发现Tau治疗能显著改善脑创伤后大鼠伤侧脑组织线粒体呼吸功能（RCR）、呼吸链复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ 活性以及ATP合成速率受损的紊乱程度，降低ROS生成，减少ROS堆积对脑细胞的进一步损伤，提高ATP的合成速度，可修复线粒体DNA缺失，无论急性期或者恢复期，均显示出比Vc更好地保护线粒体呼吸链酶活性，更好地保证了呼吸链的完整性。⑤研究颅脑创伤后脑组织和线粒体中的牛磺酸转运体的定位、摄取和释放功能。发现Tau通过肾脏排泄，在脑创伤、炎症部位特异性富集并长时间存在。外源性Tau保护缺氧后的细胞凋亡，但不增加缺氧后细胞的转运能力，可能意味着Tau对脑细胞的修复作用不是通过调节TauT转运功能而实现的。通过以上实验，初步阐释牛磺酸对脑创伤后的治疗机制，为牛磺酸用于重型颅脑创伤的临床应用提供理论依据，为更快更好地救治颅脑创伤提供一种安全、廉价、有效的脑保护药物。