激活乙醛脱氢酶2对缺血性脑损伤的保护作用研究

The aldehyde dehydrogenase 2 (ALDH2) is a mitochondrial enzyme and is part of the ethanol metabolic pathway. There is few reports to show the protective effect of ALDH2 against stroke. Our data show: The activation of ALDH2 decreased the cerebral injury induced by middle cerebral arterial occlusion (MCAO). The level of 4-hydroxy-2-nonenal (4-HNE) was significantly increased in stroke prone spontaneously hypertensive rats (SHR-SPs), and decreased by the activation of ALDH2. Accordingly, we speculate that 4-HNE may be a new biomarker to evaluate the risk of stroke and ALDH2 may be a new therapeutic target for stroke. The following experiments were designed to investigate: (1) The protective effect of ALDH2 against stroke by using the ALDH2 knock out mice and GFP-containing lentivirus vectors with ALDH2 over-expression and RNA interference; (2) The relationship between 4-HNE and stroke by using the recording of the life span in SHR-SPs and the different stages of stroke in patients; (3) The regulation mechanism of ALDH2 and the effect of ethanol and other compounds on the activation of ALDH2.

乙醛脱氢酶2(ALDH2)是酒精代谢的一种酶，对脑卒中的作用少有报道。我们的初步结果显示激动ALDH2减轻缺血性脑损伤，血清壬烯醛(4-HNE)在脑卒中倾向的自发性高血压大鼠(SHR-SP)显著高表达，激动ALDH2可减少4-HNE。我们假设4-HNE是一种新的评估脑卒中风险的危险因子,增加ALDH2活力，可减轻缺血性脑损伤，机制是通过清除脑内过量4-HNE，发挥保护作用。拟围绕ALDH2和4-HNE两个核心开展工作。主要研究：(1)利用ALDH2基因敲除小鼠，以及ALDH2过表达和RNA干扰，确定ALDH2对脑卒中的保护作用；(2)观察SHR-SP脑卒中情况，以及随诊脑卒中病人不同的发病阶段，确定4-HNE与脑卒中的因果关系，及血清4-HNE作为生物标记物的可能性；(3)利用IP、荧光2DE等技术确定 ALDH2的内源性调节机制，确定酒精等化合物的ALDH2激动作用，并明确其脑保护作用。

及早发现脑卒中危险因子并进行预防是最有效的治疗措施。我们前期发现乙醛脱氢酶2（ALDH2)在脑卒中倾向的高血压大鼠（SHR-SP）中显著下调。据此，本课题以ALDH2及其主要的代谢底物4-羟基-2-丙烯醛(4-HNE)为中心，开展了如下工作：(1)ALDH2与脑卒中：激活或过表达ALDH2可减轻大鼠急性脑缺血损伤，其机制主要通过清除脑内过量产生的毒性代谢醛(如4-HNE等)，发挥保护作用，并进一步确定ALDH2保护作用的内源性通路（Cell Res）。另外从现有的药物中也筛选了一批具有ALDH2激动等作用的化合物(CNS Neurosci Ther)，并合成筛选一批激动剂，获得专利证书。关于ALDH2激动剂，酒精的研究最为深入。我们发现，每天给予SHR-SP小剂量酒精(相当于成人每天饮用一两酒)，可显著地延缓动物脑卒中发生，延长动物生存时间。同时可以减轻动物急性脑缺血损伤，而这一保护作用主要依赖ALDH2功能。与此相反，过量酒精(相当于成人每天饮用四两酒) 则显著地缩短SHR-SP脑卒中生存时间。使用ALDH2的激动剂Alda1或者脑内过表达ALDH2均能够逆转过量酒精对脑缺血的损害作用(Int J Stroke)。(2)ALDH2代谢底物 4-HNE可能是一种新的预测脑卒中风险的危险因子。我们测定了几种常见体内代谢产生的醛(ALDH2的主要代谢底物)，发现只有4-HNE在SHR-SP动物血清特异性高表达，并与SHR-SP生存时间呈显著的负相关。为确定其临床应用价值，我们进一步记录缺血性脑卒中病人在发病0-3 d，7-14 d以及6月不同时间段4-HNE变化情况，发现各期脑卒中患者4-HNE含量持续增高，初步说明4-HNE可能是脑卒中发生的因，而非脑卒中损伤后产生的果。为进一步明确4-HNE与脑卒中的因果关系，我们对1242名社区群众开展了8年随访(2004.1-2011.12)，发现高4-HNE人群(2004年测定)更容易发生脑卒中。文章发表在Cell Res杂志，并作为“研究热点”被编辑部同期刊发2页评论，进行重点推介。美国University of Wyoming的Ren教授认为，本研究最有价值的工作就是利用8年随访资料，结合急性期脑卒中病人数据，证实了4-HNE与脑卒中的关系，预警脑卒中作用值得深入研究。