Trx亚硝基化/硝基化修饰在七氟醚预处理诱导脑保护中的作用及调控机制

我们的研究发现七氟烷预处理通过释放少量ROS、激活抗氧化酶系统以减轻脑缺血损伤。然而，调控抗氧化酶系统的活化机制及其对下游效应因子的调控亟待阐明。近年研究证实，蛋白质翻译后亚硝基化/硝基化修饰是除磷酸化/去磷酸化之外的另一种细胞凋亡信号转导调控新机制。本团队成员在心肌缺血研究中发现，抗氧化酶硫氧还蛋白（Trx）亚硝基化/硝基化修饰是调控心肌细胞凋亡的关键环节；而我们前期的研究还发现Trx参与高压氧预处理诱导的脑保护作用。这提示我们：Trx亚硝基化/硝基化修饰可能是七氟烷预处理调控抗氧化酶系统活化的关键靶点。因此本课题拟在前期研究基础上，利用分子生物学、组织化学和行为学技术方法，研究Trx亚硝基化/硝基化修饰在七氟醚预非缺血预处理诱导脑缺血耐受中的作用及其调控机制，从而为预处理诱导脑缺血耐受机制提供新的学术见解和新的理论依据，并为脑保护策略提供新的干预靶点。

背景：课题负责人所在实验室率先发现氟醚类麻醉药等预处理能够产生显著的脑保护作用。机制研究表明不同预处理虽然起始因素不同，但都与释放自由基、激活抗氧化系统水平、增加脑内抗氧化酶活性密切相关。课题负责人前期的研究也证实了这一机制。然而，调控抗氧化酶系统的活化机制及其对下游效应因子的调控并未阐明。近年国内外研究发现蛋白质的翻译后修饰途径——亚硝基化/硝基化广泛参与机体生命活动，与细胞的生存和凋亡密切相关。本团队成员在前期的研究中证实，抗氧化酶硫氧还蛋白（thioredoxin，Trx）可通过其亚硝基化/硝基化调控心肌细胞凋亡，这一结果使Trx成为第一个被证实通过亚硝基化/硝基化偶联进行功能调节的蛋白，也为我们的研究提供了宝贵的线索。.课题假设：根据以上研究结果，本课题提出以下假设：预处理的脑保护效应有可能也是通过亚硝基化/硝基化修饰影响Trx的活性，从而调控神经细胞的生存和凋亡，发挥脑保护效应。.研究内容及结果：七氟烷预处理后脑组织Trx活性在脑缺血后逐渐增高，8h达高峰，亚硝基化Trx的表达较对照组明显增加，而硝基化络氨酸含量和硝基化Trx表达显著下降，证实七氟烷预处理通过增加Trx亚硝基化水平增强其活性。硝基化抑制剂EUK134能够明显降低Trx硝基化水平，增加Trx活性，并且明显降低脑梗死容积，改善神经行为学。七氟烷预处理前给予EUK134还能够进一步增加预处理的脑保护效应。.在为期3年的研究中，我们还根据最新研究进展和领域热点，实时地增加了部分研究内容：首先证实七氟烷预处理能够明显增加Trx为代表的抗氧化系统活性，从而降低脑缺血后氧自由基含量，减少脑组织损伤；其次，观察到Trx上游调控因子转录因子NF-E2相关因子2(Nrf2 )在七氟烷预处理后在神经元中的核浆比例明显升高，而敲除Nrf2后Trx表达于预处理后不再增加，且预处理脑保护效应明显降低；最后，通过给予重组人硫氧还蛋白（rhTrx-1），证实均证实外源性Trx可通过促进脑缺血后神经干细胞增殖，改善神经损伤，修复神经功能，发挥神经保护作用。.结论：以上结果证实Trx通过亚硝基化/硝基化修饰改变其活性，从而参与了七氟醚预处理诱导的脑缺血耐受作用，其上游转录因子Nrf2通过调控Trx的表达也参与这一过程。外源性给予rhTrx-1具有明显的脑保护作用。.以上结果为预处理诱导脑缺血耐受机制提供新的学术见解和新的理论