抑制Nedd4-1介导的PTEN核转移在新生鼠缺氧缺血性脑损伤修复中的作用及相关机制研究

Hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) is the most common perinatal diseases of the central nervous system, which is characterized by motor and cognitive impairments. HIE causes significant burden and distress on the affected families and the society, but no effective cure yet exists. Although the blockade of NMDA receptors could relieve the symptoms of HIE, it is not a good candidate for treatment, because it also affects the normal synaptic transmission and consequently the learning and memory. Thus, the treatment of HIE by simply blocking the NMDA receptors is not practical. This study aims at revealing the roles of NMDA receptor downstream signaling molecules, such as tumor suppressor protein PTEN, in neonatal rats subjected to hypoxic-ischemic brain damage (HIBD). By using Tat-K13 peptide to inhibit the PTEN nuclear translocation, the amelioration of motor and cognitive functions will be examined by using behavioral and electrophysiological approaches in HIBD rats. Furthermore, to reveal the cellular and molecular mechanisms of PTEN nuclear translocation induced by HIBD, we will also investigate the effects of HIBD on the mono-ubiquitination of PTEN, and the role of Nedd4-1 in PTEN nuclear translocation in primary cultured neurons. Knowledge gained from this study may provide new therapeutic targets and strategies for HIE.

新生儿缺氧缺血性脑病（HIE）是围产期最常见的中枢神经系统疾病，主要表现为预后运动和认知功能障碍，这些伤残儿童给社会和家庭带来沉重的物质和精神负担。然而，目前还没有一种有效的方法能够治愈这类神经系统疾病。虽然阻断NMDA受体可以缓解HIE症状，但同时也损伤正常的突触传递和学习记忆等功能。因此，通过阻断NMDA受体来治疗HIE是不科学的。本项目拟从NMDA受体下游信号分子抑癌蛋白PTEN入手，在新生大鼠缺氧缺血性脑损伤（HIBD）模型上，通过应用人工合成多肽Tat-K13抑制PTEN核转移，然后通过多种行为学和电生理方法对HIBD大鼠的运动和认知功能进行检测，以揭示抑制PTEN核转移在HIBD治疗中的作用。并在原代培养神经元上，进一步探索缺血缺氧对PTEN单泛素化的影响，以及Nedd4-1在其中的作用，揭示缺血缺氧诱导PTEN核转移的分子机理，为临床治疗HIE提供新的靶点和方法。

新生儿缺氧缺血性脑病（HIE）是围产期最常见的中枢神经系统疾病，主要表现为预后运动和认知功能障碍，这些伤残儿童给社会和家庭带来沉重的物质和精神负担。然而，目前还没有一种有效的方法能够治愈这类神经系统疾病。本项目通过体内外实验研究发现，缺氧缺血性脑损伤（HIBD）引起PTEN从胞浆向核内转移，进而引起神经元损伤、运动和认知功能障碍。我们进一步在原代培养神经元上发现，氧糖剥夺（OGD）诱导的PTEN核转移依赖于PTEN的13位赖氨酸残基（K13）的单泛素化，且该过程由E3泛素连接酶NEDD4-1介导。此外，我们还首次发现α-和γ-衔接蛋白-结合蛋白p34（α- and γ-adaptin-binding protein p34，Aagab）在HIBD或OGD后表达降低，进而可能作为一种新的调节因子抑制NEDD4-1的表达，引起PTEN核移位。在此基础上，我们发现在OGD前，通过慢病毒上调Aagab可以显著增加NEDD4-1表达，从而抑制PTEN核转移；在HIBD模型大鼠上，通过应用人工合成多肽Tat-K13（一种基于PTEN K13残基的干扰短肽）处理不仅能抑制PTEN核移位，而且能明显逆转缺氧缺血后肌力和运动功能以及空间学习记忆功能损伤。这些结果表明Aagab可能是NEDD4-1介导PTEN核移位的调节因子，为指导HIE的临床治疗提供新的潜在治疗靶点，同时本研究中涉及的Tat-K13多肽也为临床治疗HIE提供了新的方法。