激活素受体相互作用蛋白在脑损伤中的作用及其机制研究

Activin A,as a nerve cell survival molecule, can promote the repairing function of neuron. Our latest findings showed that activin A can promote neurite growth and increase the effect of sodium current. As activin signaling proteins, activin receptor-interacting protein ( ARIP ) 1,2 expressed evidently in mouse brain neuron，and the expression of ARIP1,2 were differences after mechanical brain injury,but the difference of ARIP1,2 expression and whether activin neuroprotective effect and its mechanism is still unclear. In this study, the simulated clinical acute open and closed brain injury mice models were used to analyse the dynamic expression of ARIP1,2 after brain injury and relationship between ARIP1,2 and brain injury after activin A treated,forebrain region specific ARIP1,2 over-expressionA transgenic mice and gene silencing technology were used to analyse the influence of ARIP1,2 over-expression and Knock-down on neuronal survival, cell membrane current, and the difference of ARIP1,2 mediated-activin signal transduction.Further more,cultured nerve cells in vitro were used to verify ARIP1,2 neural biology effects of ARIP1,2 and the differences of ARIP1,2 mediated-activin signal transduction. The research reveals the effect and mechanism of ARIP1,2 in traumatic brain injury, and lay foundations for the exploration of new therapeutic targets of traumatic brain injury.

激活素A（Activin A）具有维持神经元存活及促进功能修复作用，我们发现激活素A还具有促进神经突起生长、增加钠电流作用。作为激活素信号传导蛋白，激活素受体相互作用蛋白（ARIP）1,2在小鼠脑神经元高表达，机械性脑损伤后ARIP1,2表达存在差异，但有关ARIP1,2表达差异与激活素A神经保护作用的关系及其机制仍不清楚。本研究拟利用模拟临床急性开放性和闭合性脑损伤小鼠模型，分析脑损伤后ARIP1,2表达与分布格局变化及其与激活素A治疗脑损伤作用的关系；利用前脑区特异表达ARIP1,2转基因模型鼠，分析ARIP1,2过表达对脑神经元存活、细胞膜电流等的影响；利用体外培养神经元，通过ARIP1,2 基因Knock down等手段进一步验证ARIP1,2神经生物学作用及其介导激活素信号传导的差异。研究不仅揭示ARIP1,2参与脑损伤作用及其机制，也为进一步寻找脑损伤新的治疗靶点奠定研究基础。

激活素A不仅有免疫调节功能，也是重要的神经细胞生存因子，具有维持神经元存活及改善神经退行性病变等作用。 ①研究发现自由落体打击脑损伤后海马区和激活素A表达变化并不同步，这说明在不同脑区激活素A调控机制不尽相同。②建立自由落体打击脑损伤小鼠模型，研究发现不同海马区ARIP1表达存在差异，损伤后1d海马CA1区、齿状回、皮质ARIP1表达减少，持续至7d；损伤后1d海马CA3区ARIP1 表达减少，损伤后1d 海马CA1区、CA3区、齿状回ARIP2表达增高，持续至7d；损伤后1d皮质ARIP1表达增高，持续至7d。建立针刺导致机械性损伤小鼠模型，研究发现5，7d皮质ARIP1 表达减少，而ARIP2表达增高。③进一步研究，利用膜片钳技术，观察到激活素Ａ可增加神经元细胞钠电流，因此激活素Ａ在调节中枢神经系统神经元兴奋性及神经元的信息传递中可能发挥重要作用。④基因过表达显示，ARIP1不影响Neuro-2a细胞Smad3蛋白表达，但pSmad3蛋白表达降低；水平ARIP2过表达，Smad3、pSmad3蛋白表达均降低。说明ARIP1，ARIP2不仅在表达不同，起作用机制也一定不同，RT-PCR和流式结果显示，ARIP1,2过表达不影响ActRIIA和ActRIIB mRNA水平改变，但ARIP1过表达下调ActRIIA和ActRIIB蛋白表达，而ARIP2过表达只抑制ActRIIA蛋白的表达。进一步用activin A, LPS, PMA 和 NGF刺激Neuro-2a细胞，结果显示，激活素作用12h，ARIP1表达下降，但ARIP2持续高表达。LPS, PMA 和 NGF刺激4h，ARIP1, ARIP2和ActRIIA mRNA表达上调，但LPS或NGF刺激12h，ARIP1表达降低，ARIP2和ActRIIA mRNA持续高表达。上述结果提示，ARIP1，2动态表达及其作用不同。ARIP1参与激活素A早期在神经细胞的信号作用，而ARIP2参与激活素A后期在神经细胞的信号作用。因此，本研究以ARIP1,2为重心，分析其介导激活素A神经保护作用机制。为寻找神经损伤及变性疾病新的治疗手段奠定基础。