sGC-cGMP-PKG信号通路在急性一氧化碳中毒迟发性脑病中的作用及机制研究

Delayed encephalopathy after acute carbon monoxide poisoning (DEACMP) is one of the occupational poisoning with high morbidity and mortality in China. So far, the domestic and foreign research data on the pathogenesis of DEACMP is lacking, the theory of ischemia and hypoxia cannot completely explain the neurocognitive symptoms of DEACMP such as the impairment of learning, memory, cognitive and extrapyramidal system. Recent studies have found that CO may regulate the function of the nervous system through the sGC-cGMP-PKG signaling pathway as a gas signaling molecule. Therefore, in this project, animal model of DEACMP and in vitro cell model will be established, to observe the changes of sGC-cGMP-PKG signal pathway, glutamate neurotransmitter system and dopamine neurotransmitter system at different time points after CO poisoning, and how these indicators changes after administration of the sGC-cGMP-PKG signaling pathway inhibitors, in order to investigate the role of sGC-cGMP-PKG signaling pathway in the regulation of glutamate neurotransmitter system and dopamine neurotransmitter system by carbon monoxide, and to provide scientific reference data for revealing the possible the mechanisms of DEACMP and its prevention work in occupation and family CO poisoning.

急性一氧化碳中毒迟发性脑病（DEACMP）是我国发病率和死亡率较高的职业中毒性疾病。目前，国内外关于DEACMP的发病机制研究较少，单纯用缺血缺氧等传统学说并不能完整地解释DEACMP引起的记忆、认知障碍及锥体外系等神经精神症状。近年来的研究发现，CO作为一种气体信号分子，可能通过sGC-cGMP-PKG信号通路调控神经系统的功能。因此，本项目拟通过建立DEACMP动物模型和体外细胞染毒模型，动态观察CO中毒后不同时间点sGC-cGMP-PKG信号通路、谷氨酸神经递质系统、多巴胺神经递质系统的改变，以及给予sGC-cGMP-PKG信号通路抑制剂后相关指标的改变。探讨sGC-cGMP-PKG信号通路在CO调控谷氨酸神经递质系统和多巴胺神经递质系统中的作用，揭示DEACMP发生的可能机制，为职业和家庭性CO中毒，尤其是其迟发性脑病的防治提供实验参考依据。

本研究通过体内和体外两部分实验，探讨了sGC-cGMP-PKG信号通路在外源性一氧化碳中毒迟发性脑病中的作用。首先采用急性静式CO吸入染毒方式建立一氧化碳中毒迟发性脑病（DEACMP）小鼠动物模型，通过Morris 水迷宫、旷场实验和穿梭箱评价小鼠认知记忆功能和空间探索能力，并结合脑组织病理学改变进行综合判定造模是否成功。随后采用此动物模型评价了CO中毒后的不同时间点 sGC-cGMP-PKG信号通路、谷氨酸神经递质系统各项指标的改变。随后在体外实验中，以PC12细胞为研究对象，建立了CO中毒的体外模型，评价了CO染毒以及给予sGC-cGMP-PKG信号通路抑制剂后sGC-cGMP-PKG信号通路、谷氨酸神经递质系统各项指标的改变。我们的研究结果表明，CO暴露后可激活SGC-cGMP-PKG信号通路，引起谷氨酸释放增多，上调NMDAR和nNOS的表达，导致神经细胞内Ca2+浓度的升高，产生神经毒性，进而诱导细胞凋亡。本研究结果表明SGC-cGMP-PKG信号通路信在CO中毒迟发性脑病的中发挥重要作用。该研究结果为揭示急性一氧化碳中毒迟发性脑病的机制，及其职业和家庭中毒的防治工作提供了重要的科学参考依据。