脑外伤后Nrf2-ARE通路对泛素－蛋白酶体系统的作用及机制研究

The ubiquitin-proteasome (UPS), known as the most important, highly selective and extralysosomal proteolytic mechanism, acts an important role in regulating protein levels and functions within the cell. However, there are few reports to show the alterations in the function of the UPS following traumatic brain injury (TBI). Nrf2 signaling pathway is an intracellular protective signaling pathway. In our previous fund project, we have demonstrated that Nrf2 played the neuroprotective effect following TBI, however, the mechanism is not clear. Further study found that Nrf2 could inhibit the increase of ubiquitinated protein aggregates. Combined with previous literature, we hypothesized that Nrf2 may play the neuroprotection role through the modulation of UPS pathways. We demonstrate the regulation of Nrf2 on UPS after TBI at the molecular, cellular and systemic levels, using both multiple chemical compounds and biological detection method. The results of our study will perfect the precise mechanism underlying Nrf2 signaling pathway network and provide new therapeutic target and time window for the treatment of TBI.

泛素-蛋白酶体系统(UPS)是目前已知最重要且有高度选择性非溶酶体途径蛋白降解系统。创伤性脑损伤(TBI)后UPS通路的研究鲜有研究报道。Nrf2-ARE通路是细胞内在的一种保护调节机制，在上一个基金项目中我们证实了Nrf2信号通路在TBI后的神经保护作用，但具体机制仍不十分清除。继续深入研究发现，Nrf2激活可抑制TBI后泛素化蛋白的聚集。结合既往文献报道，我们推测：TBI后Nrf2可能通过调节UPS通路实现神经保护作用。本课题利用Nrf2基因敲除小鼠制作颅脑创伤模型，运用多种抑制剂、激动剂配合EMSA、western blot等常见分子生物学检测手段，从分子、细胞、组织及临床标本等多方面论证TBI后Nrf2对UPS的调节作用及机制。本研究结果不仅可以完善颅脑创伤后Nrf2信号通路细胞信号转导分子网络关系，而且为临床颅脑创伤后脑保护治疗时间窗的选择以及新治疗靶点的研究提供理论依据。

对创伤性脑损伤后的继发性损伤机制目前尚未完全清楚。在本课题中我们提出假说并证实:TBI后Nrf2可能通过调控UPS实现神经保护作用。本研究包括两方面内容：. 第一部分（体内动物实验）：在TBI模型中, 应用Nrf2激动剂可以激活UPS通路，诱导GSH合成,改善ROS聚集,从而调节细胞内氧化还原平衡，减少细胞凋亡起到脑保护作用。同时在TBI模型中使用ROS抑制剂可以改善UPS通路，最终起到神经保护作用。而使用Nrf2基因敲除小鼠后，UPS通路被抑制，GSH合成减少,ROS聚集增多,细胞内氧化还原平衡打破，细胞凋亡增多，神经损伤加重。同样在使用ROS激活剂后发现UPS通路障碍加重，最终导致神经细胞损伤加重。. 第二部分（体外细胞培养实验）：在原代培养的神经元中，激活的Nrf2通路可以改善ROS的聚集，同时激活UPS通路，减少神经元的凋亡；而在Nrf2基因敲除小鼠的原代神经元中，Nrf2因子的缺乏导致了增多的ROS聚集，同时UPS通路被抑制，神经元损伤加重。