AP-4介导缺氧缺血后新生鼠海马神经元AMPA受体运输的分子机制

AMPAR-mediated excitotoxicity is a mechanism critical to hypoxic_ischemic brain damage .Trafficking-mediated alterations in synaptic AMPAR subunit composition and/or number may represent a broad mechanism relevant to synaptic remodeling and neuronal death associated with a number of neurological disorders and diseases.However, the molecular mechanisms underlying receptors trafficking between intracellular compartments are still poorly defined.Our previous studys have found that the OGD induced AP4M1 down-regulation on hippcampal neuron. And other studies show that AMPA receptors are selectively transported to the synaptic membrane by AP4.Disruption of AP-4 complex integrity in nockout mice lacking the AP-4 beta subunit leads to mislocalization of AMPA glutamate receptors on neuron.The subject aims to illustrate the molecular mechanism of hypoxic_ischemic brain damage in AP4 mediated AMPA trafficking abnormality.Through the detection of AP4 expression and changes of AMPAR subunit composition and distribution on hippcampal neuron after OGD, clear that AMPA receptor trafficking abnormality is mediated by AP4M1 through AP4-TARP pathway. Using RNA interference to down-regulate AP4M1 expression and then in the cells and in vivo verification. Through this study to elucidate the molecular mechanism of AP4M1 mediated the AMPA receptor trafficking after hypoxia-ischemia and provide new ways for prevention and treatment of hypoxic-ischemic encephalopathy.

AMPA受体介导的兴奋性毒性作用是缺氧缺血性脑损伤的重要机制。AMPA受体亚单位组成和/或数量的改变与突触重塑及神经元死亡密切相关，目前对AMPA受体运输的机制尚不清楚。我们的前期研究发现OGD后海马神经元AP4M1 mRNA和蛋白表达明显下调，且出现AP4M1的分布异常。有研究已证实，AP4可选择性的介导AMPA受体的运输，AP4的亚基缺失可引起神经发育缺陷或损伤。本课题旨在阐明缺氧缺血后AP4介导的AMPA运输异常在神经损伤中的分子机制。通过检测缺氧缺血后海马神经元AP4M1的表达变化及其与AMPA受体分布及其结构组成改变的关系，明确AP4M1通过AP4-TARP途径介导了AMPA受体的运输异常；并利用RNA干扰技术下调AP4M1表达,在细胞和在体不同层面进行验证。通过本研究阐明缺氧缺血后AP4介导AMPA受体运输的分子机制，为缺氧缺血性脑病的防治提供新途径。

项目背景：AMPA受体介导的谷氨酸的兴奋性毒性作用是缺氧缺血性脑损伤的重要机制，AMPA受体运输的调节异常在调控缺氧缺血后突触AMPA受体亚单位组成和/或数量改变中发挥着重要作用。有研究表明，AP4可选择性的介导AMPA受体的运输，我们推测，缺氧缺血后神经元AP4表达下调，通过介导AMPA受体的运输而引起AMPA受体的结构组成改变及分布异常，从而引起神经细胞损伤。主要研究内容：1、观察海马神经元体外缺糖缺氧（OGD）后AP4M1及GLURs 的表达变化；2、检测 OGD 后AP4M1及GluRs的分布变化。3、检测OGD后AP4M1介导的 AMPA受体运输途径；4、检测下调海马神经元AP4M1表达对GluRs的影响；5、在体验证下调AP4M1表达对AMPA受体的影响。重要结果及关键数据：1、细胞水平：在OGD后的海马神经元中不仅出现AP4M1和GluR2的表达下调，而且出现AP4M1从树突再分布至轴突的分布异常，GluR2在海马神经元中的分布发生与AP4M1的分布一致的变化，且两者在神经元细胞膜表面的分布均减少；2、动物水平：新生7日龄大鼠HI后皮质、海马及纹状体中AP4M1和GluR1和GluR2在mRNA及蛋白水平出现不同程度表达下调，且皮质中AP4M1表达下调相对早于GluR2； 3、转染包被基因AP4M1下调的慢病毒后，海马神经元的AP4M1的mRNA和蛋白表达明显下调，进而海马神经元的GluR1、GluR2的mRNA和蛋白表达也表现下调，揭示AP4M1介导了海马神经元中的GluR1、GluR2表达；4、通过免疫共沉淀发现在海马神经元中AP4M1可能是通过TARPγ3介导GluR2的转运。科学意义：本研究首次揭示了缺氧缺血后在海马神经元AP4M1介导了GluR2的异常转运，为新生儿缺氧缺血性脑病的防治提供理论支持。