神经元缺血性"程序性坏死"调控机制及3-methyladenine保护机制研究

很长时间内凋亡和程序性死亡两个概念基本等同，而对非凋亡性的程序性死亡知之甚少，近年来程序性坏死和自噬性死亡研究日益受到重视。本人研究发现自噬阻断剂3-甲基腺嘌呤（3-methyladenine，3-MA）能显著抑制海马神经元缺血性程序性坏死，其保护作用与抑制溶酶体酶cathepsin B释放有关。但神经元缺血性程序性坏死的具体调控机制以及3-MA的保护机制尚不明了。该项目拟从动物水平和细胞水平进一步深入阐述活性氧、受体相互作用蛋白RIP1和RIP3、NF-κB、cathepsin B、核酸内切酶等分子在神经元程序性坏死中的作用,试图探明调控神经元程序性坏死的关键分子；并对比观察程序性坏死、自噬、凋亡、溶酶体酶等通路抑制剂以及活性氧清除剂对上述指标及神经元死亡的影响，以明确3-MA的保护通路或作用位点。该项目的实施将有助于揭示神经元死亡的复杂调控机制，为脑缺血保护研究提供理论借鉴和干预靶点。

近年来程序性坏死和自噬性死亡两种非凋亡性程序性死亡在疾病中的作用和信号调控机制得到高度重视和研究，然而有关程序性坏死的发生机制目前仍知晓较少。本课题在前期发现全脑缺血20min复灌损伤诱导海马CA1区神经元发生程序性坏死的基础上，采用Western blot、免疫荧光、电镜、组织学及免疫共沉淀等实验技术或方法研究调控神经元程序性坏死的关键分子以及各信号途径阻断剂在其中的作用及机制。通过研究我们发现全脑缺血复灌损伤后海马神经元内受体相互作用蛋白3（Receptor-interacting protein 3，RIP3）表达显著增加并向细胞核内转移，而RIP1的表达未见明显改变且始终保留在细胞浆内。程序性坏死特异性阻断剂Necrostatin-1 (Nec-1)预处理显著抑制缺血复灌损伤后神经元缺血性程序性坏死、cathepsin-B从溶酶体内释放和核转位、以及RIP3的表达上调和核转位，而对RIP1无明显影响。自噬阻断剂3-甲基腺嘌呤（3-methyladenine，3-MA）、溶酶体酶cathepsin-B阻断剂CA-074、氧自由基（reactive oxygen species，ROS）清除剂Butylated hydroxyanisole (BHA)预处理都能稳定溶酶体膜、抑制cathepsin-B释放并减轻神经元缺血性程序性坏死，且三者间以及与Nec-1相比保护作用均无统计学差异。而自噬通路其他两个阻断剂巴伐洛霉素A1（Bafilomycin A1，BAF）和Wortammin无明显保护作用。电镜研究显示3-MA对缺血复灌损伤后神经元水肿抑制作用不明显，但能显著减少自噬体的形成和核碎裂。缺血复灌损伤后DNase-II表达和分布没有明显变化，而NF-κB向核周围聚集。我们实验结果表明RIP3的表达增加和核转位、溶酶体酶cathepsin-B从溶酶体释放到细胞浆和核转位以及氧自由基（reactive oxygen species，ROS）的产生是海马CA1区神经元缺血性程序性坏死的三个关键机制；3-MA除抑制自噬外，尚可能通过抑制cathepsin-B的释放等其他途径而发挥保护作用。细胞发生程序性坏死时RIP3的表达增加和核转位是一全新的发现，今后进一步探索RIP3在细胞核内的作用及机制有望发现脑缺血复灌损伤新的保护措施。