转录因子C/EBPβ在甲基苯丙胺诱导的神经毒性损伤中的作用及分子机制研究

Methamphetamine (METH) abuse can lead to nerve cell damage, previous studies have shown that mitochondrial damage, autophagy and apoptosis are involved in the METH-induced neurotoxicity, but the regulatory mechanism is still unclear. We found that the expression of transcription factor C/EBPβ significantly increased, knockdown of C/EBPβ reduced the cell apoptosis in nerve cells after METH treatment. Through the previous research, it was found that C/EBPβ is closely related to nerve cells, mitochondria, autophagy and apoptosis. Therefore, we speculate that “the key target role of C/EBPβ”is a new mechanism of METH-induced neurotoxicity. The C/EBPβ knockout mice and primary cultured neurons, the methods and technologies of cell biology, molecular biology and neurobiology will be used to determine: The key role of C/EBPβ in METH-induced autophagy and apoptosis; the mechanism of C/EBPβ adjust mTOR signaling pathway and the mitochondrial apoptotic pathway by regulating the promoters of TRIB3, DDIT4 and IGFBP5. This study will not only clarify the key target role of C/EBPβ, but also provide a new theory for prevention and treatment of METH-induced neurotoxicity.

甲基苯丙胺滥用可导致神经细胞损伤，研究显示，线粒体损伤、自噬和凋亡均参与了METH神经毒性，但其整体调控机制尚不清楚。在预实验中，我们发现：METH处理神经细胞后，转录因子C/EBPβ的表达显著升高，下降C/EBPβ的表达后能减少细胞凋亡的发生。文献调研发现，C/EBPβ与神经细胞损伤的上述机制均密切相关。因此，我们推测“C/EBPβ的关键靶蛋白作用”是METH神经毒性的一个新机制。本项目使用C/EBPβ基因敲除小鼠和原代培养神经细胞，利用细胞生物学、分子生物学及神经生物学等方法确定：C/EBPβ在METH诱导的神经细胞自噬和凋亡中起重要作用；C/EBPβ通过调节TRIB3、DDIT4和IGFBP5的启动子调控mTOR信号传导通路和线粒体凋亡途径发挥作用。通过本研究阐明C/EBPβ的关键靶点作用，同时也为防治METH神经毒性提供新理论。

甲基苯丙胺滥用可导致神经细胞损伤，研究显示，线粒体损伤、自噬和凋亡均参与了METH神经毒性，但其整体调控机制尚不清楚。我们实验发现，METH处理神经细胞后，转录因子C/EBPβ的表达显著升高，下降C/EBPβ的表达后能减少细胞自噬和凋亡的发生。本项目通过细胞和动物实验证实了，Trib3、DDIT4和IGFBP5是C/EBPβ介导的METH诱导的细胞毒性的下游靶标分子；C/EBPβ表达上调，可以激活Trib3/AKT/mTOR信号轴，通过经典mTOR信号通路介导细胞发生自噬，同时也可以诱发Trib3/Parkin/α-syn相关线粒体凋亡信号通路；C/EBPβ表达上调，可以触发DDIT4/TSC2/mTOR信号通路，介导细胞自噬；C/EBPβ表达上调，通过反式激活IGFBP5启动子来激活IGFBP5的表达水平升高，然后触发IGFBP5通过增加p53与PUMA蛋白表达，介导线粒体凋亡途径并参与到METH诱导的细胞凋亡。此外，本项目也发现p53依赖的铁死亡参与了METH诱导的神经毒性，铁死亡特异性抑制剂通过影响MAPK通路、内质网应激和铁自噬，从而抑制METH诱导的神经细胞自噬和凋亡，进一步影响P53、SLC7A11和GPX4的表达，缓解铁死亡。另外，我们发现METH暴露导致STIM1的表达增加，通过AKT/mTOR通路介导自噬的发生，同时通过Orai1通道导致细胞外的钙离子内流，进而引起细胞内钙离子紊乱和内质网应激，触发经典的线粒体凋亡。这些结果表明提示多靶点参与了METH诱导的神经毒性，这为METH滥用的防治提供了新的理论。