新基因HSPA12A对脑卒中的保护作用及机制研究

Stroke is a disastrous disease with high morbidity and mortality in China. Increase of neuronal survive is a promising approach for improving prognosis of stroke. However, the current clinically used neuroprotective agents are lack of high efficiency for neuroprotection against stroke. Discovering and characterizing novel neuroprotective agents is needed urgently. .HSPA12A is a heat shock protein that expressed predominantly in neurons. During our previous NSFC experiments, we observed that HSPA12A level is decreased dramatically following stroke. Moreover, HSPA12A knockout aggravates brain injury following stroke and this action could be mediated by increase of neuronal death through the inhibition of “PINK1/Parkin/mitophagy” axis. The data indicate that overexpression of HSPA12A could protect against stroke via improving neuronal survive. .Based on these pilot studies, we will evaluate the neuroprotection of HSPA12A against stroke using HSPA12A transgenic and knockout mice. Also, together with cell culture models, we will examine the role of “PINK1/Parkin/mitophagy” axis in the neuroprotection of HSPA12A against stroke. The results will provide evidence for discovering novel neuroprotective agents based on increasing mitochondrial quality control.

脑卒中是我国高发病率、高死亡率的重大疾病，增加神经元存活是改善患者预后的关键，但现有神经保护剂疗效不理想，发现并鉴定新的神经保护剂迫在眉睫。.HSPA12A是主要表达于神经元的热休克蛋白。在前一项国家自然基金研究中我们发现，脑卒中后HSPA12A水平下降，而HSPA12A基因敲除加重脑卒中损伤、且该作用可能是通过抑制‘PINK1/Parkin/线粒体自噬’信号系统而加重神经元死亡介导的，提示HSPA12A高表达可能通过增加神经元存活而保护脑卒中。.本项目将在前期工作基础上，采用HSPA12A转基因鼠、基因敲除鼠，综合评价HSPA12A对脑卒中损伤的影响，并结合神经元培养模型，阐明“PINK1/Parkin”依赖的线粒体自噬在HSPA12A增加神经元存活中的作用，以明确HSPA12A保护脑卒中的机制。本研究将从增强线粒体质量控制的角度，为发现治疗脑卒中的新型神经保护剂提供前瞻性思路。

热休克蛋白A12A (HSPA12A) 是一个新发现的、Hsp70家族的新成员，其生物学特征、生物学功能尚不清楚。本研究探索HSPA12A在缺血性脑卒中发生发展中的作用。缺血性脑卒中模型以大脑中动脉栓塞1 h、然后取出栓塞线恢复血流进行再灌注进行诱导。我们发现，HSPA12A在正常脑组织、以及脑组织的神经元中表达非常丰富，但大脑神经元中的HSPA12A在缺血性脑卒中、缺氧以及脑卒中相关危险因素(高龄、肥胖、高血糖)时表达下降。为了探索缺血所致大脑神经元HSPA12A表达下降在缺血性脑卒中发生发展中的作用，我们构建了HSPA12A基因敲除鼠(Hspa12a-/-)模型。我们发现，缺血性脑卒中后，与野生型(WT)鼠相比，Hspa12a-/- 小鼠表现为更大的脑梗死面积、更加严重的神经行为学功能损害，同时，Hspa12a-/- 鼠具有更多大脑细胞凋亡、更严重的海马形态异常。在缺血远期，与WT对照鼠相比，Hspa12a-/- 小鼠的运动功能恢复减缓、神经再生减少。细胞信号研究显示，缺血激活脑组织GSK-3β/mTOR/p70S6K 信号，而与缺血的WT小鼠比较，Hspa12a-/- 小鼠的GSK-3β/mTOR/p70S6K 信号激活程度显著降低。特别值得注意的是，以lithium激活GSK-3β/mTOR/p70S6K信号后，脑卒中Hspa12a-/- 小鼠的脑梗死面积缩小、神经行为学功能损害减轻、并且神经元凋亡减少（与未采用lithium的卒中Hspa12a-/- 小鼠相比）。综上，我们的结果显示，HSPA12A 是一个新的抵抗脑卒中的神经元保护分子，提示靶向调控HSPA12A有可能成为卒中患者未来的潜在治疗手段之一。